00061 - BIOCHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base della biochimica generale e metabolica ed applica alcune tecniche di base della biochimica. In particolare, lo studente è in grado di conoscere la struttura e la funzione delle principali molecole biochimiche (zuccheri, proteine, lipidi e acidi nucleici), conoscere le vie metaboliche principali delle cellule eucariote animali e la loro regolazione, avere una panoramica generale dei principi fondamentali e degli elementi unificanti del metabolismo e della regolazione integrata delle varie vie metaboliche.

Contenuti

Aminoacidi e proteine: Legami intermolecolari;: interazioni carica-carica, legame a idrogeno, interazioni fra dipoli, interazioni idrofobiche e forze di van der Waals. Caratteristiche chimico-fisiche degli aminoacidi, il legame peptidico, Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine, cenni di metodi di predizione della struttura della proteina. Le proteine di membrana, classificazione, modificazioni covalenti lipidiche, diagrammi di idropatia

Lipidi e membrane: acidi grassi, trigliceridi, lipidi di membrana: fosfolipidi e sfingolipidi, lipidi con unità isopreni che, colesterolo, membrane artificiali, struttura delle membrane biologiche, asimmetria delle membrane, rafts lipidici..

Metodologie per l'analisi delle proteine : il proteoma, purificazione delle proteine: strategie generali; frazionamento subcellulare, centrifugazione, precipitazione, tecniche cromatografiche (gel filtrazione, scambio ionico, affinità), metodi spettrofotometrici, elettroforesi (SDS, nativa, 2D), western blot, cenni alle tecniche per lo studio della struttura delle proteine.

Mioglobina ed emoglobina : struttura dell'eme, legame ossigeno, struttura e funzione della mioglobina, emoglobina e struttura quaternaria, effettori allosterici del legame dell'ossigeno all'emoglobina, emoglobina fetale e S.

Trasduzione del segnale : modalità generale della segnalazione intercellulare, primi messaggeri, recettori si superficie e intracellulari, recettori a 7 TM, le proteine G eterotrimeriche, i sistemi effettori: adenilato ciclasi e fosfolipasi C, secondi messaggeri (cAMP, IP 3 , calcio), proteine che legano calcio, recettori ad attività tirosina chinasica, segnalazione mediata da proteine con domini SH2, la proteina Ras, via di segnalazione dell'insulina.

Enzimi: proteine come catalizzatori molecolari, caratteristiche generali degli enzimi, energia di attivazione, formazione del complesso enzima-substrato, classificazione degli enzmi, principali tipi di catalisi. Cinetica enzimatica: modello di Michaelis-Menten, significato della Km, Vmax e Kcat. Misura sperimentale di Km e Vmax, Inibizione degli enzimi e analisi cinetiche: inibitori competitivi, non competitivi, in competitivi, misti. Meccanismi di enzimi a due substrati, analisi cinetiche. Strategie catalitiche: catalis acido-base, la chimo tripsina, altre proteasi. Regolazione dell'attività enzimatica: controllo allosterico, esempio della aspartato transcabammilasi (ATCasi), modello concertato e sequenziale, regolazione da proteine regolatrici (PKA), modificazione covalente reversibile (fosforilazione, acetilazione), modificazione covalente irreversibile (proteolisi).

Canali e pompe: trasporto attraverso le membrane, energia libera, trasporto attivo e passivo; canali ionici: tecnica del patch clamp, struttura del canale del potassio, filtro di selettività, canali ionici voltaggio dipendenti, inattivazione, recettore acetilcolina. Na-K-ATPasi, Ca-ATPasi, tipi di trasportatori.

Metabolismo: aspetti generali, anabolismo e catabolismo, reazioni accoppiate, composti ad alta energia: ATP e sue caratteristiche peculiari, cenni sui principali coenzimi che sono coinvolti nelle vie metaboliche.

Glicolisi: generalità e reazioni, destino del piruvato: fermentazione alcoolica e lattica, regolazione della glicolisi.

Ciclo degli acidi tricarbossilici , complesso della piruvato deidrogenasi: struttura, coenzimi e regolazione, panoramica delle razioni, reazioni anaplerotiche.

Gluconeogenesi : reazioni diverse dalla glicolisi: la piruvato carbossilasi; regolazione della gluconeogenesi e della glicolisi. Ciclo di Cori. Sintesi e demolizione del glicogeno, la glicogeno fosforilasi: struttura e regolazione nel muscolo e fegato.

Via dei pentosi-fosfati: fase ossidativa e fase non-ossidativa.

Fosforilazione ossidativa. Ultrastruttura dei mitocondri, potenziali redox, complessi della catena respiratoria, specie reattive dell'ossigeno, teoria chemiosomotica e potenziale elettrochimico protonico, ATP sintasi: struttura e ciclo catalitico, trasportatori della membrana interna, sistemi navetta per il trasporto equivalenti riducenti nei mitocondri. Bilancio energetico, inibitori dei complessi, disaccoppianti.

Metabolismo dei lipidi: idrolisi dei trigliceridi negli animali, attivazione, trasporto ed ossidazione degliacidi grassi, i corpi chetonici; sintesi degli acidi grassi, metabolismo dei fosfolipidi che contengono glicerolo, metabolismo degli sfingolipidi, metabolismo del colesterolo.

Metabolismo degli aminoacidi: biogenesi dell'azoto organico, sintesi degli aminoacidi, degradazione degli aminoacidi e ciclo dell'urea.

Sono previste esercitazioni di grafica molecolare, durante le quali si richiede l'apprendimento di un software e successivamente l'uso di tale software per affrontare temi riguardanti il rapporto struttura-funzione in macromolecole biochimiche.

Testi/Bibliografia

Biochimica. J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer ,7th edition, 2011, Zanichelli

Principi di Biochimica. A.L. Lehninger, D.L. Nelson , M.M. Cox. 2009 Zanichelli

Fondamenti di Biochimica. D.Voet, J.Voet, C.W. Pratt. 2007 Zanichelli

Biochemistry,C.K. Mattew and K.E van Holde.

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento è scritta e conterrà alcune domande voltead accertare la conoscenza da parte dello studente degli argomenti trattati a lezione e durante il laboratorio sperimentale.

L'esame scritto ècostituito da:

Tre domande aperte su argomenti del programma (6 punti/risposta esauriente); se le risposte sono insufficienti, NON si procede nella valutazione.

Quattro formule di aminoacidi, nucleotidi, zuccheri, acidi grassi, glicerofosfolipidi, metaboliti (piruvato, gliceraldeide-3-P, fosfoeneolpiruvato, lattato, ossalacetato, citrato, succinato, a -chetoglutarato,ribulosio-5-P, ribosio-5-P, xilulosio-5-P, sedoeptulosio-7-P, etc) (1 punto/risposta esatta)

Alcune domande a risposta multipla (1 punto/risposta esatta)

Tre affermazioni Vero-Falso (1 punto/risposta esatta)

Quattro semplici esercizi su:

- quanti grammi di sostanza Y si devono pesare per fare una soluzione xM (in un volume di x ml) conoscendo il peso molecolare;

- come si calcola la concentrazione di una soluzione della sostanza Y misurando l'assorbanza ad unalamda specifica, conoscendo e (legge di Lambert-Beer);

- calcolo di deltaG°' conoscendo la K'eq;

- identificare il tipo di inibizione enzimatica mediante i grafici dei doppi reciproci.

(1 punto/risposta esatta)

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC e presentazioni powerpoint.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michela Rugolo

Consulta il sito web di Maria Paola Turina