00061 - BIOCHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisisce le conoscenze di base della biochimica generale e della biologia molecolare. In particolare, lo studente è in grado di comprendere la struttura e funzione delle principali molecole di interesse biologico, i meccanismi molecolari delle attività metaboliche e della segnalazione e la loro regolazione, con particolare riguardo alle basi biochimiche dell'azione dei farmaci.

Contenuti

Modulo: Biochimica 1 (7 CFU) Prof.ssa Calonghi Natalia

Struttura e proprietà degli amminoacidi . Struttura primaria, secondaria,  terziaria e quaternaria.

Proteine fibrose e globulari. Emoglobina e mioglobina. Struttura dell'eme. Curve di saturazione e cooperatività.

 Enzimi : Classificazione degli enzimi. La catalisi enzimatica. Energia di attivazione. Struttura e proprietà generali degli enzimi. Cofattori e coenzimi.

 Cinetica enzimatica : Km, Vmax, kcat. L'equazione di Michaelis-Menten. Effetto di pH e temperatura sull'attività enzimatica.  Inibizione dell'attività enzimatica: inibizione reversibile competitiva e non competitiva.  Regolazione dell'attività enzimatica: enzimi allosterici e cooperatività, modulatori positivi e negativi; modificazioni covalenti reversibili e irreversibili.

 I  lipidi . Gli acidi grassi, i triacilgliceroli, i glicerofosfolipidi, gli sfingolipidi e gli steroidi. Le membrane. Movimenti di molecole attraverso le membrane: sistemi di diffusione semplice, trasporto passivo mediato, trasporto attivo primario e secondario; canali ionici selettivi.

 I carboidrati . I monosaccaridi, disaccaridi e i polisaccaridi. Le glicoproteine.

 Bioenergetica e metabolismo:catabolismo e anabolismo . Variazione di energia libera e reazioni accoppiate. Trasferimenti di gruppi fosforici e ATP. I tioesteri. Le reazioni biologiche di ossidoriduzione. Regolazione del flusso nelle vie metaboliche.

 Metabolismo glucidico . La glicolisi. I destini metabolici del piruvato. La regolazione della glicolisi. La via del pentoso fosfato. Metabolismo del glicogeno e gluconeogenesi: Demolizione e sintesi del glicogeno e loro controllo. Gluconeogenesi: reazioni e regolazione.

Ciclo degli acidi tricarbossilici la sua regolazione e le sue interelazioni con gli altri metabolismi (ruolo anaplerotico).

Trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa : I trasportatori di elettroni nella catena respiratoria mitocondriale. La fosforilazione ossidativa e la sintesi dell'ATP. Regolazione della fosforilazione ossidativa Disaccoppiamento e inibizione.

Metabolismo lipidico .  Beta-ossidazione degli acidi grassi.  Formazione e utilizzazione dei corpi chetonici.Gli acidi grassi poliinsaturi. Biosintesi degli acidi grassi: reazioni e regolazione. Allungamento degli acidi grassi e formazione di acidi grassi insaturi. Biosintesi di triacilgliceroli e fosfolipidi. Il colesterolo e regolazione della via metabolica.

Degradazione degli amminoacidi e ciclo dell'urea .  Le reazioni di transamminazione e deamminazione ossidativa. Degradazione delle proteine.

Trasduzione del segnale . Via dell'AMPc . Via del fosfatidilinositolo. Recettori con attività tirosina chinasica.

Modulo: Biochimica 2 (3 CFU)  Prof.ssa Fiorentini Diana

Struttura generale degli acidi nucleici : legame 5'-3' fosfodiestereo. Direzionalità e polarità delle catene polinucleotidiche. Idrolisi basica dell'RNA. Idrolisi enzimatica degli acidi nucleici. Generalità sulle endonucleasi di restrizione.

Struttura del DNA : struttura elicoidale – presenza di due filamenti – importanza dei legami ad idrogeno - appaiamento delle basi – modello proposto da Watson e Crick. Complementarieta' dei filamenti. Fattori che stabilizzano la doppia elica. Denaturazione del DNA.

Superavvolgimenti del DNA in E.Coli : supereliche negative e positive e loro significato. Topoisomerasi.

Superavvolgimento del DNA negli eucarioti : proteine istoniche – polinucleosomi - struttura della cromatina. Acetilazione/deacetilazione degli istoni.

Dogma centrale : formulazione iniziale ed aggiornamenti. Sintesi di DNA a partire da RNA - trascrittasi inversa e sue caratteristiche – AZT.

Replicazione del DNA in E.Coli : replicazione semiconservativa - bidirezionale – formazione di primer - chimica della reazione di polimerizzazione e considerazioni energetiche. OriC e formazione della forcella di replicazione. Caratteristiche della DNA polimerasi III. Importanza della fedeltà di replicazione e proof-reading. Allungamento: filamento leader e filamento lento, frammenti di Okazaki. Funzioni della DNA polimerasi I e sue caratteristiche. Cenni alla duplicazione del DNA negli eucarioti. Cenni al DNA mitocondriale degli eucarioti.

Danni al DNA degli eucarioti : generalità, deamminazione della citosina, danni da radiazioni, agenti alchilanti ed intercalanti, danni da ROS. Correlazione tra danni al DNA e sviluppo del cancro.

Struttura RNA : filamento unico - basi modificate e loro descrizione - bolle, forcine, ripiegamenti. Forme mature di mRNA, tRNA ed rRNA eucariotici e loro funzioni.

Trascrizione in E. Coli: differenza tra replicazione e trascrizione - filamento stampo e non stampo - caratteristiche della RNA polimerasi di E. Coli – fedeltà di trascrizione – bolla di trascrizione - termine. Promotori e subunita' sigma della RNA polimerasi - geni costitutivi e non costitutivi - struttura dei promotori e sequenze consenso - promotori forti e deboli. Cenni alla trascrizione negli eucarioti. Trascrizione/traduzione nei procarioti e negli eucarioti.

Maturazione RNA: trascritti primari nei procarioti: RNA policistronici – operoni. Trascritti primari negli eucarioti: maturazione degli RNA – introni ed esoni – splicing e significato dello splicing alternativo.

Controllo della trascrizione: subunità sigma alternative dei procarioti. Induzione e repressione del lac-operon. Cenni alla regolazione della trascrizione negli eucarioti: fattori di trascrizione - meccanismo d'azione di ormoni steroidei come esempio di sequenze enhancer.

Amminoacilazione : descrizione della reazione in due tappe - riconoscimento del corretto amminoacido - amminoacil-tRNA-sintetasi e proof-reading - riconoscimento del corrispondente tRNA.

Codice genetico: definizione. Codoni, modalità di lettura, effetti di inserzioni/delezioni, associazione codoni/amminoacidi. Descrizione del quadro completo - degenerazione – effetti di possibili mutazioni. Gli RNAt come interpreti del codice.

Appaiamento codone-anticodone : ipotesi della base vacillante. Riconoscimento di 61 codoni mediante tRNA. AUG iniziale e AUG per la metionina.

Traduzione : Sequenza di Shine-Dalgarno - formazione del complesso di inizio. Allungamento: scelta del corretto aa-tRNA - formazione del legame peptidico. Termine: legame di fattori di rilascio - liberazione del polipeptide. Cenni alle modificazioni post-traduzionali delle proteine.

Clonazione del DNA : endonucleasi di restrizione - frammentazione di DNA - vettori di clonaggio - preparazione del DNA ricombinante – trasfezione - amplificazione del DNA mediante coltura batterica.

Testi/Bibliografia

- J.M Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer  “Biochimica”, VII edizione, Zanichelli, 2012

- M.K. Campbell, S.O. Farrell  “Biochimica”, IV edizione, EdiSES, 2012

- D.L.Nelson, M.M.Cox “I principi di Biochimica di Lehninger”, V edizione, Zanichelli, 2010

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Power Point e di files didattici multimediali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene con l'esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 1 ora senza l'aiuto di appunti o libri, seguita da una prova orale.

La prova scritta consiste in quesiti a risposta multipla/aperta sul programma del modulo di Biochimica II.

Per essere ammessi a sostenere la prova orale è necessario ottenere un punteggio minimo di 18 nel compito scritto. L'ammissione alla prova orale è valida per un anno solare a partire dalla data di superamento della prova scritta; durante questo periodo lo studente potrà sostenere l'esame orale in un qualsiasi appello disponibile. Qualora lo studente non fosse soddisfatto del voto conseguito allo scritto, potrà ripetere tale prova; in tal caso farà fede il voto conseguito dallo studente nell'ultima prova scritta sostenuta.

La prova orale ha una durata media di 20-30 minuti e consiste in 2/3 domande sul programma del modulo di Biochimica I. In caso di fallimento della prova orale non è richiesta la ripetizione dell'esame scritto; lo studente si può ripresentare all'orale in un appello successivo, entro i termini di validità della propria prova scritta. Il voto finale viene determinato prevalentemente in base all'esito della prova orale, tenendo comunque conto del punteggio conseguito nella prova scritta.

La prova scritta consiste in 5 quesiti a risposta multipla (3 dei quali ammettono più risposte vere e 2 una unica risposta) e 2 domande aperte e verte esclusivamente sugli argomenti trattati a lezione.

La medesima prova scritta, della validità annuale, potrà essere sostenuta anche durante lo svolgimento del corso dagli studenti frequentanti, che in tal caso, se l'esito sarà positivo, non dovranno ripeterla prima dell'esame orale.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico: il materiale didattico presentato a lezione viene messo a disposizione dello studente in formato elettronico su AMS Campus (http://campus.unibo.it/), il cui accesso è riservato agli studenti che frequentano le lezioni, iscritti ad una lista docente-studenti reperibile presso https://www.dsa.unibo.it.  Per l'iscrizione a tale lista occorre essere in possesso delle credenziali d'Ateneo nome.cognome@studio.unibo.it e della password fornita dal docente a lezione. Tale materiale dovrebbe essere stampato e portato a lezione.

Il docente potrà comunicare con gli studenti o mediante mail indirizzata a tutti gli studenti iscritti alla lista docente-studenti oppure utilizzando la sezione Avvisi della Pagina Web Docente del Portale della Scuola di Farmacia, Biotecnologie e Scienze Motorie

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Natalia Calonghi

Consulta il sito web di Diana Fiorentini