B2818 - BIOCHIMICA GENERALE, MOLECOLARE E METABOLICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisisce le conoscenze di base della biochimica generale e molecolare. In particolare, lo studente è in grado di: - comprendere la struttura e funzione delle principali molecole di interesse biologico; - comprendere i meccanismi molecolari alla base delle attività metaboliche e della segnalazione e la loro regolazione, con particolare riguardo alle basi biochimiche dell'azione dei farmaci, utili per comprendere argomenti trattati nei corsi successivi, e - comprendere le basi biochimiche delle patologie caratterizzate da alterazioni metaboliche.

Contenuti

MODULO 2 – Prof.ssa Fiorentini 3 CFU

Classificazione degli amminoacidi. Legame peptidico e struttura primaria delle proteine. Struttura secondaria (alfa-elica, struttura beta, ripiegamento beta, random coil). Proteine fibrose e proteine globulari. Struttura terziaria, denaturazione, chaperoni e ripiegamenti scorretti. Struttura quaternaria.

Struttura di mioglobina ed emoglobina, struttura dell'eme. Curve di saturazione e cooperatività. Effetto del pH, della CO2 e del 2,3-bisfosfoglicerato. Emoglobina fetale ed emoglobine patologiche.

Carboidrati: strutture di maltosio, lattosio, cellobiosio e saccarosio. Struttura e funzione di amido, glicogeno e cellulosa. Cenni agli eteropolisaccaridi eparina e acido ialuronico.

Struttura delle membrane biologiche, modello a mosaico fluido, asimmetria, fluidità e ruolo del colesterolo. Proteine di membrana integrali e periferiche. Cenni ai raft lipidici. Movimenti di molecole attraverso le membrane: sistemi di diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo primario e secondario.

Struttura e funzione di nucleotidi, nucleosidi trifosfati. l'ATP come molecola in cui si conserva l'energia chimica.

Struttura generale degli acidi nucleici: legame 5'-3' fosfodiestere. Idrolisi basica dell'RNA. Idrolisi enzimatica degli acidi nucleici, endonucleasi di restrizione.

DNA: modello di Watson e Crick, denaturazione, superavvolgimenti e loro significato. Topoisomerasi di tipo I e II.

RNA: struttura, forme mature di mRNA, tRNA, rRNA eucariotici e loro funzioni.

Genoma umano, struttura della cromatina

Replicazione del DNA in E. Coli: reazione di polimerizzazione. Funzioni e caratteristiche delle DNA polimerasi III e I. Meccanismo di replicazione. Proof-reading delle DNA polimerasi III e I. Cenni alla replicazione del DNA negli eucarioti.

Danni al DNA degli eucarioti: depurinazione, deamminazione. Agenti mutageni, danni da radiazioni. Radicali liberi e specie reattive dell'ossigeno (ROS). Reazioni di Fenton e di Haber-Weiss. Funzioni fisiologiche delle ROS. Cenni ai sistemi di riparazione del DNA. Cenni al DNA mitocondriale.

Trascrizione in E. Coli: reazione di polimerizzazione. Caratteristiche della RNA polimerasi. Meccanismo della trascrizione. Promotori. Subunità sigma alternative. Cenni alla trascrizione negli eucarioti. Splicing e significato dello splicing alternativo. Aggiornamento del dogma centrale: retrovirus, trascrittasi inversa, costruzione di un cDNA.

Amminoacilazione: amminoacil-tRNA sintetasi, meccanismo di reazione, riconoscimento del corretto amminoacido e del corrispondente tRNA.

Codice genetico: definizione, descrizione del quadro completo, degenerazione, codoni sinonimi. Mutazioni silenti, di senso e non senso.

Appaiamento codone/anticodone: modalità di appaiamento, ipotesi della base vacillante e wobbling. tRNA per il codone AUG.

Sintesi proteica (traduzione) in E. Coli: ribosomi procariotici. Fase di inizio, sequenza di Shine-Dalgarno, fase di allungamento, formazione del legame peptidico, termine. Cenni alle modificazioni post-traduzionali.

Regolazione dell’espressione genica degli eucarioti: regolazione da parte di attivatori (ormoni steroidei o peptidici); regolazione da parte di RNA non codificanti (lncRNA, miRNA, siRNA) e loro meccanismo d’azione, RNA interferente, applicazioni terapeutiche; regolazione

da parte di modificazioni epigenetiche: acetilazione/deacetilazione degli istoni, metilazione del DNA e sua trasmissibilità, differenze tra genotipo e fenotipo.

DNA ricombinante: costruzione di un DNA chimerico, vettori di clonaggio, costruzione di una libreria genomica e di una libreria di cDNA. Modalità di produzione dell’insulina da parte dei batteri.

MODULO 1 – Prof. Bergamini 5 CFU

Ruolo delle interazioni deboli nelle macromolecole. Cenni di termodinamica dei sistemi biologici.

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

Cinetica enzimatica: Acquisizione ed analisi dei dati cinetici e significato dei parametri cinetici (Km, Vmax, Kcat). L'equazione di Michaelis-Menten. Effetto di pH e temperatura sull'attività enzimatica. Inibizione irreversibile. Inibizione dell'attività enzimatica: inibizione reversibile competitiva e non competitiva. Farmaci come inibitori. Regolazione dell'attività enzimatica: enzimi allosterici e cooperatività, modulatori positivi e negativi; modificazioni covalenti reversibili e irreversibili.

Trasduzione del segnale. Recettori accoppiati a proteine G e recettori tirosina chinasici.

Metabolismo: Introduzione e definizione dei processi metabolici (catabolismo e anabolismo), organizzazione del metabolismo catabolico

Glicolisi e sua regolazione

Utilizzo di zuccheri diversi dal glucosio (galattosio, fruttosio e mannosio)

La via del pentoso fosfato e la sua regolazione. Cenni riguardo l'effetto Warburg.

Glicogenolisi e glicogeno sintesi e loro regolazione

Gluconeogenesi e relativa regolazione

Il ciclo dell'acido citrico e sua regolazione

La catena di trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa.

Degradazione ossidativa degli acidi grassi: la beta-ossidazione.

La sintesi degli acidi grassi e aspetti della regolazione in relazione alle richieste energetiche e alla disponibilità di glucosio.

Cenni sulla sintesi del colesterolo e sue funzioni.

Catabolismo delle proteine. Eliminazione del gruppo amminico degli aminoacidi: ciclo dell'urea.

Testi/Bibliografia

D.L. Nelson, M.M. Cox “Introduzione alla Biochimica di Lehninger” VII edizione, ed. Zanichelli, 2023

D.L. Nelson, M.M. Cox «I principi di Biochimica di Lehninger» VIII edizione, Zanichelli, 2022

Campbell, Farrell, McDougal «Biochimica», V edizione, EdiSES Università, 2019

 

 

Tutti i testi consigliati possono essere utilizzati per lo studio dei due moduli che compongono il Corso. Data l’importante mole dei volumi, è opportuno affiancare la selezione e l’approfondimento degli argomenti da studiare con il materiale didattico depositato su VIRTUALE dai docenti.

Metodi didattici

Il corso consiste di due moduli per 8 crediti complessivi, dei quali 3 CFU per il modulo 2 (struttura e funzione delle principali macromolecole, struttura e metabolismo degli acidi nucleici), 5 CFU per il modulo 1 (Introduzione alla termodinamica, introduzione all'enzimologia, biochimica metabolica e regolazione). I docenti si avvarranno dell'ausilio di presentazioni Power Point e di semplici video didattici. L'insegnamento non prevede laboratori.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite bacheca elettronica (AlmaEsami), nel rispetto inderogabile delle scadenze previste. Si precisa che per essere ammessi all’esame orale del Modulo 1 occorrerà obbligatoriamente avere superato preventivamente la prova scritta relativa al Modulo 2.

Qualora lo studente non dovesse superare l'esame orale nel periodo di validità della prova scritta dovrà ripetere tale prova per essere ammesso all'orale. Coloro che non riuscissero ad iscriversi entro la data prevista, sono tenuti a comunicare tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) il problema al docente tramite posta elettronica. Sarà facoltà del docente ammetterli a sostenere la prova. Per correttezza nei confronti dei docenti, gli studenti che per qualsiasi motivo non intendono presentarsi ad un appello al quale si erano precedentemente iscritti sono tenuti a darne comunicazione ai docenti per posta elettronica.

Si precisa che per gli studenti fuori corso la data di appello può essere concordata previa comunicazione via e-mail con i docenti

Modulo 2 – Prof.ssa Fiorentini

La verifica delle conoscenze relative al Modulo 2 viene effettuata tramite una prova scritta. La prova contiene domande relative a tutti gli argomenti trattati a lezione, facendo riferimento al Programma pubblicato su Virtuale.

La prova è così organizzata: domande a risposta aperta. Per superare la prova occorre aver totalizzato un minimo di 18 punti. Il tempo concesso per la prova è di 60 minuti. I risultati saranno visibili su AlmaEsami, l'eventuale giudizio "Respinto" si riferisce al mancato raggiungimento della sufficienza e alla conseguente NON ammissione all'esame orale relativo al Modulo 1 del Prof. Bergamini. In tal caso occorrerà ripetere la prova. Se superata, la prova rimarrà VALIDA PER UN ANNO SOLARE, indipendentemente da quante volte verrà sostenuta la prova orale relativa al Modulo 1 del Prof. Bergamini. Si precisa inoltre che gli studenti non ammessi all’orale e coloro che non sono soddisfatti del voto conseguito nella prova scritta possono sempre ripeterla ed in questo caso fa fede il voto conseguito nell’ultima prova sostenuta. Gli studenti non ammessi all’orale possono scrivere alla docente chiedendo spiegazioni relative alla correzione del loro compito scritto.

Modulo 1 – Prof. Bergamini

L’esame consiste in un colloquio orale in presenza. Per sostenere l'esame occorre avere superato lo scritto relativo al Modulo 2 da non più di un anno solare e avere superato e verbalizzato l’esame di "FONDAMENTI DI ANATOMIA E BIOLOGIA (C.I.)" e aver acquisito la frequenza di "Chimica organica".

Nella valutazione finale, la Commissione accerterà che lo studente abbia raggiunto gli obiettivi stabiliti dal Corso e porrà particolare attenzione alla capacità del candidato di inquadrare con precisione l'argomento, di averne raggiunto una visione organica complessiva ed il possesso della proprietà di linguaggio specifico. Per superare l'esame è OBBLIGATORIAMENTE richiesta la conoscenza delle formule di struttura degli intermedi delle principali vie metaboliche. Il punteggio finale verrà calcolato per i 3/8 sul voto conseguito nel Modulo 2, per i 5/8 su quello conseguito nel Modulo 1.

Strumenti a supporto della didattica

Il libro di testo consigliato dal docente è lo strumento sul quale lo studente deve acquisire la propria preparazione. Il restante materiale didattico, cioè gli appunti presi a lezione dallo stesso studente, la copia delle presentazioni Power Point mostrate a lezione dai docenti (disponibile sulla piattaforma VIRTUALE) e tutto il resto delle informazioni e degli approfondimenti che il docente riterrà utile fornire agli studenti, non è sostitutivo del libro di testo, ma costituisce una guida e una base per la selezione e la migliore comprensione degli argomenti da studiare.

L'iscrizione alla piattaforma VIRTUALE sulla quale trovare copia delle lezioni avviene automaticamente da Corso di Studio; qualora uno studente non dovesse trovare il suo nome è pregato di comunicarlo al docente, che provvederà ad iscriverlo manualmente. La piattaforma consente anche il dialogo diretto docente/studente e l’invio di mail a tutti gli studenti iscritti da parte del docente, per comunicazioni urgenti.

Il materiale depositato dai docenti è in formato pdf, per quanto possibile i docenti avranno cura di pubblicarlo in anticipo rispetto alle lezioni, ma la revisione e l’aggiornamento delle lezioni potrebbe comportare anche qualche ritardo nella pubblicazione. In ogni caso l’uso del materiale didattico da parte degli studenti è strettamente personale, non ne è consentita la divulgazione e non ne è autorizzata la circolazione di copie a stampa.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Christian Bergamini

Consulta il sito web di Diana Fiorentini