00061 - BIOCHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo, lo studente possiede le conoscenze di base della chimica della materia vivente a partire dalle sue basi propedeutiche, i processi biologici a livello molecolare, la struttura, le proprietà e le funzioni delle biomolecole, tra cui le proteine e gli acidi nucleici; i meccanismi molecolari che regolano il quadro generale del metabolismo cellulare e le variazioni energetiche ad esso connesse, trasduzione dei segnali, comunicazioni intra e intercellulari; i meccanismi biochimici delle funzioni delle cellule procariotiche, le interazioni biochimiche tra organismi e ambiente.

Contenuti

Stati di aggregazione della materia. Composizione della materia: elementi importanti per la vita.

Unita' di misura. Espressioni decimali ed esponenziali. Densita' . Temperatura.

Struttura della materia. L'atomo: definizione delle grandezze atomiche fondamentali. Numero atomico. Numero di Massa. Isotopi. Configurazione elettronica degli elementi. La Tavola Periodica di Mendeleev.

I legami chimici. Legami forti: legame covalente e legame ionico. Legami deboli: legame idrogeno, interazioni di Van der Waals, interazioni ioniche, interazioni idrofobiche. Le molecole. Massa molecolare. Mole. Numero di ossidazione.

Elementi di Chimica Inorganica. Gli ossidi, le basi, gli acidi e i sali. Proprieta' dell'acqua.

Le soluzioni: caratteristiche e proprieta'. Soluzioni fisiologiche.

Le reazioni chimiche. Equilibrio chimico e costante di equilibrio. Equilibri in soluzione acquosa. Equilibrio di dissociazione dell'acqua. Dissociazione di acidi e basi forti e deboli.

Il pH: significato e unita' di misura. Scala del pH. Idrolisi acida e basica. Le soluzioni tampone. I tamponi fisiologici.

Le reazioni di ossido-riduzione. Gli agenti ossidanti e riducenti. Importanza biologica delle reazioni di ossido-riduzione.

Elementi di Chimica Organica. Gli idrocarburi alifatici saturi e insaturi. Alogenuri alchilici. Idrocarburi aromatici.

Principali proprieta' dei composti monofunzionali: alcoli, eteri, tioalcoli, amine, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e derivati (amidi ed esteri).

Le principali biomolecole. I glucidi: monosaccaridi, oligosaccaridi, omopolisaccaridi ed eteropolisaccaridi. I lipidi: trigliceridi, fosfolipidi, sfingolipidi e colesterolo.

Le proteine: gli aminoacidi ordinari, la loro classificazione e le loro caratteristiche chimiche. Il legame carboamidico (peptidico).

Le bazi azotate puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi. Nucleotidi. Polinucleotidi.

Proteine: livelli strutturali delle proteine. Classificazione delle proteine. Esempi di proteine fibrose: alfa-cheratina, collagene, elastina. Esempi di proteine globulari semplici: albumina. Esempi di proteine globulari coniugate: mioglobina ed emoglobina. Il processo di denaturazione reversibile e irreversibile.

Mioglobina ed emoglobina: meccanismo di azione e curva di affinita' per l'ossigeno. Fattori di regolazione. Funzione di trasporto di anidride carbonica e potere tampone dell'emoglobina. Emogasanalisi. Catabolismo del gruppo eme: bilirubina.

Enzimi: caratteristiche principali, distribuzione e classificazione. Gli enzimi come catalizzatori: la specificita', il sito attivo e l'energia di attivazione. Meccanismo d'azione degli enzimi: formazione del complesso enzima-substrato. Teorie sul sito attivo. La cinetica enzimatica: enzimi monomerici ed enzimi polimerici. L'equazione di Michaelis-Menten. Le vitamina idrosolubili e i coenzimi di derivazione vitaminica. Regolazione dell'attivita' degli enzimi: influenza del pH e della temperatura sulla attivita' enzimatica. Modulazione allosterica e covalente. Attivazione enzimatica (zimogeni). Inibizione enzimatica reversibile e irreversibile. Inibizione competitiva e non competitiva. Antimetaboliti: esempi di farmaci che agiscono come antimetaboliti. Isoenzimi. Enzimi costitutivi e adattativi.

Bioenergetica: concetto di metabolismo, catabolismo e anabolismo. Composti ad alta energia. Scala dei loro potenziali di riferimento. L'ATP e il suo significato nel metabolismo. Meccanismi di sintesi dell'ATP: fosforilazione a livello del substrato e fosforilazione ossidativa. La catena respiratoria mitocondriale. Il meccanismo della fosforilazione ossidativa. Reazioni accoppiate.

Metabolismo glucidico: digestione e assorbimento dei carboidrati. Destino metabolico del glucosio-6-fosfato. Glicolisi: tappe, bilancio energetico e regolazione. La glicolisi nei vari tessuti. Destini metabolici del piruvato: produzione di lattato e decarbossilazione ossidativa. Ciclo di Krebs: bilancio energetico, regolazione e funzione metabolica. Via dei pentosi. ossidazione ad acido glucuronico. Gluconeogenesi. Glicogenosintesi, glicogenolisi e loro regolazione. Significato del glicogeno nel tessuto epatico e muscolare.

Metabolismo lipidico: digestione e assorbimento dei lipidi. Trasporto dei lipidi nel sangue: le lipoproteine plasmatiche. Catabolismo dei trigliceridi. Destino metabolico di acidi grassi e glicerolo. Attivazione degli acidi grassi e loro trasporto nei mitocondri. Ruolo della carnitina. beta-ossidazione degli acidi grassi e bilancio energetico. Biosintesi degli acidi grassi. Formazione e utilizzazione dei corpi chetonici. I corpi chetonici in condizioni fisiologiche, nel diabete e nel digiuno. Il colesterolo: sintesi e ruoli.

Metabolismo dei composti azotati: digestione e assorbimento delle proteine (aminoacidi). Metabolismo degli aminoacidi: transdeaminazione. Gli aminoacidi gluconeogenetici e chetogenetici. Ciclo dell'urea.

Gli ormoni: caratteristiche generali e classificazione. Meccanismi di azione. Elenco dei principali sistemi endocrini e dei loro tessuti bersaglio. Esempi di ormoni peptidici: ormoni ipofisari, ormoni del pancreas, paratormone e calcitonina. Esempi di ormoni derivati dagli aminoacidi: ormoni tiroidei, ormoni della midollare surrenale. Regolazione ormonale del metabolismo energetico (glicemia): insulina, glucagone e adrenalina.

Testi/Bibliografia

Diapositive PPT del docente

"Elementi di Chimica e Biochimica" (2022) EdiSES

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto con domande aperte

Strumenti a supporto della didattica

Diapositive PPT.

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