84935 - BIOCHIMICA IN VIVO SISTEMATICA ED ELEMENTI DI BIOLOGIA COMPUTAZIONALE

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo scopo del corso è: i) approfondire le conoscenze delle proprietà biochimiche e dei processi metabolici caratteristici dei principali organi, con riferimenti ai difetti biochimici che sottendono alle rispettive patologie metaboliche; ii) conoscere i differenti meccanismi di regolazione e la diversa funzionalità che i processi metabolici hanno nei diversi tessuti; iii) fornire una visone di insieme dei processi di omeostasi metabolica ampliando le pregresse conoscenze generali di biochimica introducendo concetti più avanzati quali quelli di integrazione di processi, controllo di sistemi complessi e integrazione tra approccio riduzionistico e olistico. iv) fornire le conoscenze di base per la comprensione della termodinamica dei sistemi dissipativi v) introduzione all’approccio dello studio della biochimica in vivo.Inoltre lo studente dovrà acquisire le basi teoriche e pratiche per estrapolare informazioni biochimiche da un dato sperimentale. Il corso si prefigge l’obiettivo di rendere lo studente indipendente nell’analisi dati oppure dare l’opportunità di interfacciarsi più agevolmente con figure di altre discipline come fisici, chimici e informatici. In particolare verranno conseguite le basi necessarie per l’elaborazione e l’interpretazione di segnali spettroscopici per ottenere dati quantitativi. Inoltre lo studente acquisirà l’abilità ad utilizzare strumenti di base per l’elaborazione d’immagini. In fine verranno mostrate metodologie avanzate che permettono di integrare dati derivanti da diverse tecniche sperimentali.

Programma/Contenuti

MODULO 1:

Biochimica dei tessuti

Il fegato. Funzioni e flessibilità metabolica. Composizione della bile. sali biliari.

Metabolismo glucidico. Metabolismo lipidico. Metabolismo proteico. Detossificazione ed eliminazione della sostanze xenobiotiche. Protezione da danno ossidativo. Metabolismo dell'etanolo.

Il tessuto muscolare .Proteine contrattili e regolatrici. Contrazione muscolare. Canali ionici. Flussi di calcio. Metabolismo del muscolo scheletrico e cardiaco. Bioenergetica: sistemi di buffer energetico; modello del “phosphocreatine shuttle”.

Il tessuto nervoso .Meccanismi biochimici della trasmissione dell'impulso nervoso. Sinapsi. Neurotrasmissione ectopica. Neurotrasmissione efaptica. Recettori post-sinaptici inotropici e metabolici. Acido glutammico. GABA. Ossido nitrico e potenziamento a lungo termine.

Omeostasi dei tessuti

Meccanismi di regolazione dell'omeostasi dei tessuti. Regolazione della funzione dei fattori di trascrizione. Generalità su ormoni, fattori di crescita e citochine. Recettori di membrana. Funzione delle proteine cinasi nella trasduzione del segnale. Proteine adattatrici e proteine G. Generalità su cascate di segnali attivate da stimoli extracellulari.

Tecniche avanzate di diagnosi non invasiva.

Principi fisici della risonanza magnetica nucleare (NMR). Applicazione della NMR nella biochimica in vivo. Integrazione tra approccio riduzionistico e olistico. Spettroscopia in vivo del 31P nel muscolo e nel cervello (31P MRS). Spettroscopia in vivo del 1H nel cervello (1H MRS).

MODULO 2:

Il modulo 2 sara’ articolato in 8 ore di lezioni frontali e 30 di laboratorio informatico per analisi dati. I principali temi trattati saranno:

Spettroscopia in vivo di risonanza magnetica del fosforo (31P MRS). Cenni di bioenergetica muscolare e sua valutazione nelle diverse condizioni metaboliche. Lo studio del metabolismo e del flusso ionico in vivo. Come misurare il pH intracellulare in vivo. Bioenergetica cerebrale. Cenni su applicazioni diagnostiche.

Spettroscopia in vivo di risonanza magnetica del protone 1H MRS). Significato metabolico dei principali metaboliti cerebrali rilevabili in vivo. Cenni su applicazioni diagnostiche.

Imaging cellulare con tecniche a raggi-x genrati da luce di sincrotrone. Cenni sull’interazione di onde elettromagnetiche (raggi-x) con la materia in particolare con cellule. Verra’ descritta la fluorescenza a raggi-x utilizzata per la mappatura e la quantificazione di elementi chimici e la trasmissione per mappare la densita’. Verranno insegnate durante le lezioni in laboratorio le procedura per combinare le diverse tecniche per il calcolo della concentrazione e distribuzione di elementi chimici in singola cellula.

Testi/Bibliografia

 

testi consigliati per approfondimento

 

Biochimica Sistematica Umana

C.M. Caldarera

CLUEB

Fondamenti di Biochimica

D. Voet

J. Voet

C. W. Pratt

ZANICHELLI

Metodi didattici

Lezioni frontali (modulo 1 e 2)

Lezioni di laboratorio "in silico" (modulo 2)

Modalità di verifica dell'apprendimento

TEST SCRITTO CON 31 DOMANDE A SCELTA MULTIPLA. OGNI DOMANDA HA TRE RISPOSTE DI CUI UNA SOLA CORRETTA. OGNI RISPOSTA CORRETTA TOTALIZZA UN PUNTO. A 31 RISPOSTE CORRETTE CORRISPONDE LA LODE. IL TEMPO ASSEGANTO AD OGNI STUDENTE PER LO SVOLGIMENTO DEL TEST SCRITTO è 30 MINUTI. LE DOMANDE COPRONO TUTTO IL PROGRAMMA E SONO PER CIRCA 2/3 DOMANDE DI VERIFICA DEGLI ARGOMENTI DEL PROGRAMMA E PER IL RIMENENTE 1/3 DOMANDE PIù ARTICOLATE DI APPROFONDIMENTO CONCETTUALE DEI TEMI TRATTATI A LEZIONE. E' PREVISTA ANCHE UNA PROVA FINALE PRATICA DEL MODULO DI LABORATORIO CHE SE SUPERATA CORRETTAMENTE DARA' FINO A UN MASSIMO DI TRE PUNTI DA AGGIUNGERE AL TEST SCRITTO CON 31 DOMANDE A SCELTA MULTIPLA.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico: il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico Tale materiale dovrebbe essere stampato e portato alla lezione.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefano Iotti

Consulta il sito web di Emil Malucelli