67174 - BIOCHIMICA GENERALE, APPLICATA E DELLA NUTRIZIONE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha acquisito le conoscenze di base della biochimica generale e della biologia molecolare. In particolare, lo studente è in grado di comprendere la struttura e la funzione delle principali molecole di interesse biologico. L'insegnamento fornisce inoltre le conoscenze di base delle tecniche utilizzate nell'indagine biochimica e in particolare le metodiche per separare ed isolare le principali molecole biologiche, per rivelarne le qualità funzionali e misurarne la concentrazione. Il corso prevede un laboratorio di 24 ore che impartisce gli aspetti pratici della parte teorica trattata durante le lezioni. Lo studente conosce infine gli elementi di base sul ruolo biochimico e nutrizionale dei macronutrienti, dei micronutrienti e dei componenti nutraceutici contenuti negli alimenti di comune utilizzo nella nutrizione umana, ed è in grado di comprendere il razionale d'uso dei principali integratori alimentari.

Contenuti

Modulo di Biochimica Generale (6 CFU) Prof. Paolo Neyroz 1.Spazio tempo ed energia.
Unità di Misura utili nello studio della biochimica strutturale e del metabolismo.

2. La struttura dell'acqua.
Il solvente universale, definizione di pH.

3.Interazioni reversibili tra macromolecole.
I tre tipi di legami non covalenti: a) legami elettrostatici b) legame idrogeno c) Forze di van der Waals

4.Struttura e funzione delle proteine.
a)
Gli aminoacidi come unità di base della struttura delle proteine; -
struttura chimiche degli aa. (Carbonio-alfa, catena laterale R),
NH2--NH3+, COOH--COO-, stati di ionizzazione degli
aa. (zwitterion), pKa relativi, le diverse catene laterali degli aa.
conferiscono differente reattività, aa. idrofobici, aa.
polari e aa. carichi; reattività caratteristiche di NH2-epsilon
di Lys, S- e SH di cys, OH di Ser, Thr e Tyr; aa. con proprietà
peculiari, Pro, His; il legame peptidico, rigidità e
planarità rotazioniphiepsi.
b) Struttura primaria delle proteine
c) Struttura secondaria delle proteine:alfa-elica,
caratteristiche spaziali e legami che la stabilizzano), la tripla
elica del collageno, prolina e idrossiprolina, fogliettibeta, paralleli e antiparalleli; Ramachandran plot.
d) Struttura terziaria delle proteine: domini (alfa-elica,betaa botte, testa-coda, chiave greca, "jelly roll",beta-alfa-beta).
e)
folding delle proteine: l'esperimento di Anfinsen, forze e legami
coinvolti nello stabilizzare la struttura tridimensionale delle
proteine, comuni agenti denaturanti (urea e cloruro di guanidina).
f) Struttura quaternaria delle proteine: dalla Mioglobina
(Mb) alla Emoglobina (Hb).Struttura e funzione di Mb e
Hb, struttura dell'eme, piano dell'eme e siti di coordinazione del
Fe, His-F8 e His E7, struttura tridimensionale di mioglobina e
emoglobina, la strutturaalfa2beta2; legame
dell'O2 alla Mb e alla Hb; il concetto
di cooperatività. Diverse Hb e loro affinità per l'O2
(Hb-materna, Hb-fetale).Le basi strutturali degli effetti allosterici
(CO2, pH e BPG), stato T e stato R, il modello sequenziale
(Koshland) delle interazioni allosteriche ed il modello concertato
(Monod-Wyman-Changeaux). Hb patologiche come malattia molecolare,
Hb S e l'anemia falciforme.

5.Basi di biologia molecolare.
a) Struttura degli acidi nucleici: basi azotate, struttura secondaria del
DNA, gli RNAm, RNAt e RNAr. Duplicazione del DNA
(DNA-polimerasi I, II e III, il primosoma).
b) Trascrizione: RNA-polimerasi, fasi della trascrizione. Struttura e regolazione del Lac-Operon.
c) Traduzione: I
maggiori fattori proteici nei procarioti (IF2, IF3, EF-Tu, EF-Ts) e
negli eucarioti (eIF2); fasi della traduzione.

6. Enzimologia
a) Concetti di base (stato di transizione edeltaG*; equilibrio chimico,deltaG e velocità di una reazione.
b) Cinetica, l'effetto della concentrazione di substrato (e di enzima)
sulla velocità di reazione. Grafico iperbolico di V vs. [S]. Il
modello di Michaelis-Menten: derivazione dell'equazione di M-M,
significato della Vmax e della KM c) Grafico di Lineweaver-Burk, dei
doppi reciproci in presenza/assenza di inibitore. Inibizione
competitiva, non-competitiva
d) Gli enzimi allosterici: definizione e loro proprietà cinetiche. Grafico sigmoidale di V vs. [S].
e) Meccanismi di allosteria: l'ipotesi concertata e l'ipotesi sequenziale, cooperatività: il grafico e l'equazione di Hill.
f) Strategie catalitiche e regolatorie: Le proteasi, il lisozima, la protein chinasi A, ioni metallici e coenzimi

Modulo di Biochimica Applicata (3 CFU) Prof. Valeria Righi (mutuato sul corso 8414 del CdS di Farmacia)

1. Spettroscopia di Assorbimento UV-VIS

a) Principi fisici dell'assorbimento di una radiazione elettromagnetica

b) Legge di Lambert-Beer

c) Strumentazione e applicazioni

2.Spettroscopia di Fluorescenza

a) Principi fisici del fenomeno

b) Strumentazione e applicazioni

3. Chemiluminescenza

4. Principi di citofluorimetria

a) Strumentazione e applicazioni

5. Cromatografia Liquida

a) gel-filtrazione

b) scambio ionico

c) affinità

6. Elettroforesi

a) Principi della tecnica

b) SDS-PAGE

c) Isolectrofocusing

d) gel-elettroforesi 2D

7. Immunochimica

a) Struttura degli anticorpi (Ab) e interazione con l'antigene (Ag)

b) Risposta immunitaria primaria e secondaria

c) Produzione Ab policlonali e monoclonali (Mab)

d) Precipitazione del complesso Ab-Ag (zona di equivalenza)

e) Tecniche di immunodiffusione semplice e doppia

f) Immunoelettroforesi

g) ELISA, Immunofluorescenza, DELFIA, RIA

h) Aspetti fisiologici e patologici

8. Tecniche di Biologia Molecolare

a) Enzimi di restrizione e analisi del DNA

b) Tecniche di ibridizzazione e trasferimento su supporti di cellulosa (blotting)

c) Fingerprinting e Polimorfismi

d) PCR, principi e applicazioni

Modulo di Biochimica della Nutrizione (3CFU) Prof. Silvana Hrelia

Alimentazione e nutrizione: uso e significato operativo dei termini. Sicurezza alimentare e sicurezza nutrizionale.

Standard nutrizionali e linee-guida alimentari: l'uomo di riferimento, il BMI e suo utilizzo per la diagnosi del difetto e dell'eccesso ponderale nell'adulto, i LARN, intervalli di sicurezza ed adeguatezza di assunzione degli alimenti, la piramide-guida alimentare. Categorie dei nutrienti, macronutrienti e micronutrienti. Dai nutrienti agli alimenti: definizione di alimento, le 7 classi degli alimenti.

Carboidrati: definizione biochimica e nutrizionale, fonti nutrizionali, valore energetico. Assorbimento e metabolismo di glucosio, galattosio e fruttosio. Intolleranza al lattosio. Ruolo dei carboidrati disponibili nella dieta, fabbisogno minimo e fabbisogno raccomandato. Indice glicemico di un alimento e suo significato biochimico. La fibra alimentare: solubile e insolubile. Livelli di introduzione di fibra alimentare.

Lipidi: generalità, classificazione e composizione chimica. Fonti nutrizionali e valore energetico. Acidi grassi di interesse nutrizionale: saturi, monoinsaturi e poliinsaturi, acidi grassi trans. Fabbisogno lipidico. Essenzialità degli acidi grassi. Acidi grassi poliinsaturi: famiglie n-6 e n-3. Colesterolo alimentare e colesterolo endogeno. Lipoproteine plasmatiche.

Lo stress ossidativo: specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto (cenni). Antiossidanti naturali: intracellulari ed extracellulari. Antiossidanti dietetici. Il concetto di alimento funzionale e di nutraceutico: meccanismo dell'azione chemiopreventiva, cardioprotettiva e neuroprotettiva.

Proteine: generalita', significato nutrizionale e valore energetico. Gli aminoacidi: classificazione funzionale, nutrizionale e metabolica. Body protein turnover. Il valore nutrizionale delle proteine: concetto di aminoacido limitante. Classificazione degli alimenti in termini di sorgente proteica. Integrazione o complementazione delle proteine alimentari. Assunzione proteica giornaliera raccomandata in funzione dell'età. Alterazioni del metabolismo aminoacidico: metionina e omocistinuria, fenilalanina e fenilchetonuria. Patologie associate alla digestione delle proteine: la malattia celiaca. Malnutrizione proteico-energetica: Kwashiorkor e Marasma come modelli di lesione biochimica.

Acqua: acqua esogena ed acqua endogena. Fabbisogno idrico nell'adulto e nel bambino. Perdite idriche dell'organismo. Contenuto idrico totale dell'organismo. Alterazioni dell'equilibrio idrico. Acqua come alimento.

Bevande alcoliche e alimenti nervini: bevande alcoliche. Assorbimento, distribuzione e metabolismo dell'etanolo. Effetto dell'etanolo sullo stato nutrizionale, sul SNC, sull'apparato cardiovascolare, sulla temperatura corporea. Quantità di alcool ammessa nella dieta. Alimenti nervini: caffè, tè, cacao. Effetti della caffeina.

Le Vitamine: significato nutrizionale e rapporti con il metabolismo. Vitamine liposolubili : A, D, E, K, loro azione biochimica e carenza, fabbisogni raccomandati, fonti alimentari e tossicità. Vitamine idrosolubili : gruppo B, vitamine antianemiche, acido ascorbico, loro azione biochimica e carenza, fabbisogni raccomandati, fonti alimentari. Vitamine e farmaci.

Sali minerali: minerali macro: sodio, potassio e cloruro; calcio, fosforo e magnesio. Oligoelementi o elementi traccia: ferro, rame, zinco, iodio, fluoro, cromo e selenio. Fonti alimentari e biodisponibilità, fabbisogni raccomandati e carenze, tossicità.

Gli integratori alimentari: definizione. Legislazione italiana ed europea che regolamenta la produzione e commercializzazione degli integratori. Prodotti finalizzati ad una integrazione energetica e vitaminica. Prodotti destinati a reintegrare le perdite idro-saline causate dalla sudorazione conseguente all'attività muscolare svolta. Prodotti finalizzati all'integrazione di proteine. Prodotti finalizzati all'integrazione di aminoacidi e derivati. Ruolo del farmacista per una corretta informazione sull'uso degli integratori nell'attività sportiva.

Testi/Bibliografia

BIOCHIMICA GENERALE, Prof. Paolo Neyroz:
D. VOET, J.G. VOET, C. W. PRATT, Fondamenti di Biochimica Ed. Zanichelli J.M. BERG, J.L. TYMOCZKO, L. STRYER, Biochimica VII edizione, Ed. Zanichelli

BIOCHIMICA APPLICATA, Prof. Valeria Righi:
Biochimica Applicata, autori Stoppini-Bellotti Editore EdiSES, Napoli

Metodolgia biochimica -Le bioscienze e le biotecnologie in laboratorio

A cura di Keith Wilson e John Walker

Edizioni Raffaello Cortina Editore, Milanocosto: 98.13€

Biochimica Clinica

Luigi Spandrio

Edizioni Sorbona, Milanocosto: 58€

Tutti i testi utilizzati per la preparazione delle lezioni sono presenti in duplice copia presso la Biblioteca della Università di Bologna-sede di Rimini in Via Angherà

BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE, Prof. Silvana Hrelia:

A. MARIANI COSTANTINI, C. CANNELLA, G. TOMASSI,Fondamenti di Nutrizione Umana,Il Pensiero Scientifico Editore, Roma.

I. COZZANI e E. DAINESE. Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione. Piccin, Padova, 2006

Set di diapositive Power Point proiettate a lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale sempre possibile in sede di appello. Alla fine del corso è impartita una "prova in itinere" alla quale hanno diritto di partecipare esclusivamente gli studenti iscritti all'anno accademico corrente.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazione di diapositive Powerpoint.

Orario di ricevimento

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