00061 - BIOCHIMICA (B)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento di Biochimica lo studente conosce: gli aspetti termodinamici dei processi biochimici ed i fondamenti della bioenergetica cellulare, le caratteristiche strutturali e funzionali delle macromolecole proteiche, il meccanismo d’azione degli enzimi, cinetica enzimatica ed i meccanismi della regolazione della velocità dei processi biochimici; la struttura degli acidi nucleici e le basi molecolari del processo di replicazione del DNA, e delle fasi di trascrizione e traduzione della sintesi proteica.gli elementi essenziali del metabolismo intermedio delle principali molecole biologiche (glucidi, lipidi e composti azotati), le modificazioni energetiche ad essi associate, le loro interrelazioni e regolazioni metaboliche ed ormonali, nonché la localizzazione e compartimentazione cellulare delle principali vie metaboliche; la specializzazione dei vari organi e tessuti umani nelle attività metaboliche come presupposto alla conoscenza delle loro specifiche funzioni; i meccanismi molecolari di regolazione dell’attività cellulare con particolare riguardo alla trasduzione intracellulare del segnale ed alla funzione di ormoni, altri messaggeri extracellulari e vitamine a livello metabolico e genico; le basi molecolari della nutrizione umana e di nutrigenomica necessarie per comprendere il ruolo dei nutrienti contenuti negli alimenti sull'omeostasi metabolica di cellule e tessuti.

Contenuti

L’insegnamento è parte del Corso Integrato di Biochimica. Al termine del corso integrato in Biochimica lo studente acquisisce le conoscenze molecolari essenziali per lo studio della fisiologia e delle patologie dell'uomo.

CONTENUTI SPECIFICI DELL’INSEGNAMENTO:

Introduzione- introduzione allo studio della biochimica e del metabolismo-aspetti termodinamici della cellula e degli organismi animali.

Bioenergetica- Richiamo alle leggi della termodinamica ed equazione di Gibbs- energia libera e potenziale chimico- DG' e DG'°: rapporto del DG'° con la costante di equilibrio- reazioni accoppiate- composti ad alta energia- potenziali di trasferimento del fosfato- ATP ed il suo ruolo centrale nel metabolismo- meccanismi dell' ATP per il trasferimento di energia- reazioni di ossidoriduzione: sistemi redox e potenziali redox (E' ed E'°)- rapporto tra DG (DG'°) e DE (DE'°).

Proteine- livelli di organizzazione strutturale: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria-caratteristiche strutturali e ruolo funzionale di proteine fibrose e globulari- termodinamica e cinetica del ripiegamento della catena polipeptidica- denaturazione delle proteine.

Proteine trasportatrici di ossigeno- struttura del gruppo eme- mioglobina ed emoglobina: caratteristiche strutturali e funzione biologica- Meccanismo d'azione: curva di legame dell'ossigeno della mioglobina dell'emoglobina- allosterismo e modulatori allosterici (effetto Bohr) dell'emoglobina.

Enzimologia- Generalità sugli enzimi- classificazione- cofattori enzimatici- isoenzimi- equilibrio chimico e cinetica di una reazione chimica – diagramma di energia libera di una reazione: energia di attivazione e stato di transizione- meccanismo d'azione degli enzimi- meccanismi e strategie catalitiche- cinetica di Michaelis e Menten- inibitori irreversibili e reversibili (competitivi, incompetitivi e misti)- effetto del pH e della temperatura sull'attività enzimatica- - meccanismi di regolazione dell'attività enzimatica: modificazione covalente- attivazione proteolitica - allosterismo.

Metabolismo Lipidico I principali lipidi di deposito e strutturali. Compartimentazione del metabolismo lipidico nell'organismo. Ruolo delle lipoproteine del plasma.

Catabolismo lipidico La lipolisi: lipasi ormone-dipendente e NEFA. La beta-ossidazione degli acidi grassi: reazioni, compartimentazione, resa energetica. Beta-ossidazione di acidi grassi dispari e insaturi. Sintesi e utilizzazione dei corpi chetonici. Acidosi metabolica. Rapporti tra chetogenesi e gluconeogenesi.

Biosintesi dei Lipidi Trasporto di Acetil-CoA dal mitocondrio al citosol. Reazione di sintesi del Malonil-CoA. Biosintesi del palmitato. Regolazione ormonale ed allosterica della biosintesi del palmitato. Biosintesi di ac. grassi saturi ed insaturi. Biosintesi dei TAG e cenni alla biosintesi dei fosfolipidi. Ciclo metabolico dei TAG e regolazione da parte del Cortisolo. Biosintesi del Colesterolo. Regolazione della biosintesi del colesterolo.

Permeabilità e trasporto di membrana Aspetti cinetici e termodinamici del trasporto di soluti. Proteine canale e diffusione facilitata di soluti. Trasporto attivo primario e secondario.

Generalità sugli ormoni ed altri messaggeri extra-cellulari Classificazione degli ormoni. Biosintesi, secrezione e trasporto plasmatico degli ormoni. Recettori ormonali. Aspetti generali dell'azione biochimico-fisiologica dei diversi ormoni. Sistema Neuroendocrino.

Trasduzione del segnale mediata da recettori di membrana Recettori accoppiati a proteine G eterotrimeriche: via dell' AMP ciclico, via del Diacilglicerolo, Inositolo 1,4,5-trisfosfato e Ca2+ come messaggeri intracellulari. Caratteristiche strutturali e funzionali delle proteine G. Meccanismi di spegnimento della via di trasduzione del segnale. Recettori dell'insulina e dei fattori di crescita: Proteina Ras e vie della MAP chinasi e della Fosfatidilinositolo 3-chinasi (PI3K). Recettori di citochine: via Jak/Stat. GMP ciclico e ossido nitrico. Recettori-Canale. Insorgenza e trasmissione dell'impulso nervoso.

Trasduzione del segnale mediata da recettori nucleari Recettori nucleari ed elementi di risposta agli ormoni lipofili.

Aspetti biochimici di specifici ormoni Effetti molecolari e metabolici degli ormoni che regolano il metabolismo tissutale. Modulazione e coordinazione del metabolismo tissutale nell'organismo umano.

Testi/Bibliografia

D.L.Nelson, M.M.Cox. "I principi di Biochimica di Lehninger". VIII ed., Zanichelli

Lieberman M., Marks A.D. "Marks-Biochimica Medica:un approccio clinico. Seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana.

Salvatore F. "Biochimica Umana", Casa Editrice Idelson-Gnocchi.

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame di Biochimica consiste in un colloquio tenuto dallo studente con i Docenti del corso stesso (Prof.ssa A. Baracca, Prof. G. Solaini, Prof.ssa C. Pignatti, Prof.ssa V. Giorgio). Ogni Docente esprime la propria valutazione mediante un voto, basato sulla capacità dimostrata dallo studente di esporre tematiche specifiche in modo sintetico, compiuto e critico nell’ambito del metabolismo glucidico, bioenergetica mitocondriale, metabolismo azotato, metabolismo lipidico, ormoni-neurotrasmettitori e trasduzione del segnale, e biochimica della nutrizione. I diversi voti parziali, in proporzione al numero di crediti, concorrono al voto in trentesimi dell'esame di Biochimica.

Gradazione del voto finale:

Preparazione mediocre e su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso → valutazioni sufficienti/mediocri;
Preparazione di buon livello su diversi argomenti affrontati nel corso e buona capacità di compiere un analisi approfondita e collegamenti tra aspetti diversi delle tematiche discusse → valutazioni discrete/buone);
Preparazione esaustiva sugli argomenti affrontati nel corso, ottima capacità di compiere un analisi approfondita e collegamenti tra aspetti diversi delle tematiche discusse, e padronanza della terminologia specifica → valutazioni ottime/eccellenti

Lo studente prima di sostenere il colloquio orale di Biochimica dovrà sostenere e superare la prova scritta di Biochimica Generale. I voti conseguiti nella prova di Biochimica Generale e nel colloquio di Biochimica, concorrono alla definizione del voto del C.I. di Biochimica.

Secondo il regolamento didattico obbligatoriamente l'esame di BIOCHIMICA, come tutti quelli del 1°anno, deve essere superato prima che lo studente affronti gli esami del 4° anno e degli anni ad esso successivi.

Strumenti a supporto della didattica

-Ore di didattica frontale per approfondimenti, chiarimenti e ripassi.
-Laboratori multimediali di biochimica generale e metabolica per approfondire aspetti conoscitivi relativi al metabolismo ed ai meccanismi di regolazione delle attività cellulari mediante la trasmissione di segnali extra-cellulari.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandra Baracca