66154 - BIOCHIMICA E APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE NELLA PATOLOGIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del Corso lo studente ha approfondito e integrato, attraverso un approccio integrato dello studio della Biochimica e delle Biotecnologie molecolari e ricombinanti, le proprie conoscenze metaboliche e molecolari. In particolare: - Ha approfondito alcuni temi, quali il fabbisogno energetico delle cellule in condizioni normali e patologiche, le basi biochimiche di disfunzioni cellulari associate a stati patologici, nonché le metodologie e le tecniche biochimiche di indagine. - E' in grado di comprendere le disfunzioni cellulari e tissutali ed i meccanismi molecolari associati alle rispettive patologie metaboliche - E' in grado di gestire attività sperimentali e di coordinazione di progetti di ricerca in ambito biomedico.

Contenuti

Introduzione: si richiamano in sintesi i principali metabolismi, e le loro interrelazioni con particolare attenzione alla bioenergetica cellulare e mitocondriale

Glicemia e assunzione del glucosio nelle cellule: principali trasportatori del glucosio. Fasi della glicolisi citosolica e principali enzimi coinvolti. Fermentazione lattica e alcolica. Controllo termodinamico e regolazione cinetica.¬ Piruvato deidrogenasi e ciclo degli acidi tricarbossilici, regolazione del flusso metabolico, bilancio energetico, reazioni anaplerotiche. Gluconeogenesi. Regolazione coordinata di glicolisi e gluconeogenesi, omeostasi del glucosio. Struttura e ruolo del glicogeno; ciclo dei pentosi: cenni.¬ Metabolismo dei grassi e sua regolazione in condizioni fisiologiche e di digiuno.¬ Metabolismo azotato: cenni. Mitocondri: struttura e dinamica. Complessi della catena respiratoria, trasportatori di ioni e molecole. Gradiente elettrochimico, forza protonmotrice e trasduzione dell'energia. Struttura e meccanismo catalitico del complesso ATP sintasi. Tecniche e metodologie biochimiche nei laboratori di ricerca e innovazione.

Malattie mitocondriali

Malattie ascrivibili a mutazioni del DNA mitocondriale; verra' descritta in particolare la patogenesi di due o tre malattie mitocondriali dovute a mutazioni puntiformi¬ (NARP, sindrome di Leigh). Possibili approcci terapeutici; contributo delle biotecnologie.

Invecchiamento e malattie neurodegenerative.

Teorie dell'invecchiamento con particolare riferimento alle teorie radicaliche e mitocondriale. Specie reattive dell'ossigeno e danno alle strutture cellulari ed al DNA mitocondriale. Ipossia e danni cellulari e tissutali. Modelli animali e modelli in vitro.¬

Principali malattie neurodegenerative. Alterazioni metaboliche associate alla Malattia di Alzheimer; ipotesi dell'alterata funzionalita' cardiovascolare e ipotesi dei peptidi beta amiloide (betaA). Produzione ed effetti dei peptidi betaA sulla funzionalita' delle membrane biologiche e dei mitocondri. Cenni all'analisi funzionale del cervello in vivo mediante PET e Risonanza Magnetica.

Diabete e insulina

Diabete di tipo I e II e complicanze. Principali alterazioni metaboliche, glicemia e sua variazione, chetosi.¬ Insulina: struttura e proprieta'  funzionali, utilizzo terapeutico.¬ Preparazione della proteina con metodi tradizionali: estrazione dal pancreas del maiale, purificazione e "umanizzazione"; preparazione per sintesi chimica. Preparazione con tecniche di ingegneria genetica. Insuline a rilascio veloce e ritardato. Analisi delle proprieta' funzionali delle insuline prodotte e delle problematiche associate alle diverse metodologie di preparazione.

Metabolismo cardiaco e danni da ischemia e riperfusione

Principali vie metaboliche del cardiomiocita in condizioni di normossia, ipossia e ischemia. Iperlatticemia e variazioni dell'acidita' nei cardiomiociti in condizioni ischemiche. Alterazioni funzionali dei mitocondri nell'ischemia. Accumulo di ioni calcio e contrattura.¬Riperfusione: variazioni metaboliche temporali durante la riperfusione del cuore ischemico; iperproduzione di specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto. Azione di alcuni farmaci utilizzati nella terapia dell'infarto. Cenni sul precondizionamento ischemico del miocardio.

Cenni sulle principali modificazioni metaboliche indotte nei tumori

Descrizione e analisi del metabolismo glucidico (effetto Warburg). Metabolismo in condizioni ipossiche e il fattore HIF.¬ Cenni all'azione antitumorale della proteina p53.

Il Corso in aula sara'  integrato con le seguenti esercitazioni in laboratorio:

Standardizzazione di un metodo di dosaggio delle proteine e misura del contenuto proteico di un preparato biologico. Caratterizzazione dei parametri cinetici (Vmax e Km) dell'enzima lattico deidrogenasi. Misure polarografiche della velocita' di consumo dell'ossigeno nello stato 4 e nello stato 3 della respirazione mitocondriale e calcolo dell'indice di controllo respiratorio in mitocondri isolati o in cellule permeabilizzate. Separazione di proteine per elettroforesi e rivelazione per immunoblotting

Testi/Bibliografia

Saranno forniti stampe di diapositive proiettate in aula e riferimenti bibliografici, mentre i testi di Biochimica sottoelencati potranno essere utilizzati per consultazione (reperibili anche nella Biblioteca biomedica):

I principi di Biochimica di Lehninger, 6° Ed.
Nelson DL e Cox MM (Zanichelli)

Biochimica, 5° Ed. Devlin T.M. (Edises)
Biochimica, 7° Ed. Berg JM, Timoczko JL, Stryer L. (Zanichelli)
Biochimica medica Lieberman M., Marks AD (Ambrosiana)
Biochemistry 4° Ed Voet & Voet (Wiley)

Metodi didattici

Lezioni frontali mediante uso di diapositive ppt e movies. Occasionalmente si utilizza la lavagna (e gesso) per schemi, reazioni e altro e per favorire una maggiore interazione docente-studenti.
Esercitazioni pratiche nei laboratori di ricerca del Dipartimento DIBINEM

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Concorreranno alla verifica dell'apprendimento la partecipazione attiva alle lezioni ed alle esperienze di laboratorio, ma il peso maggiore sara'  attribuito ad una prova scritta comune con la parte del C.I. Biochimica sistematica.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni frontali mediante uso di diapositive ppt e movies. Occasionalmente si utilizza la lavagna (e gesso) per schemi, reazioni e altro per una maggiore interazione docente-studenti.

Esercitazioni pratiche nei laboratori di ricerca (Biochimica) del Dipartimento DIBINEM

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giancarlo Solaini