BIOCHIMICA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- MARCELLO BARONI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- BIO/10
Obiettivi formativi
- La Biochimica è una disciplina che appartiene alle scienze della vita e affronta lo studio delle molecole e macromolecole biologiche e l'organizzazione delle reazioni chimiche che avvengono nelle cellule e negli organismi viventi.
L’obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio e la comprensione della natura chimica e la struttura dei costituenti della materia vivente, delle trasformazioni delle biomolecole, e dei cambi di energia ad esse associate.
Lo studente è guidato lungo il percorso perché arrivi alla comprensione della relazione tra la struttura e la funzione delle macromolecole, e delle strategie di regolazione delle loro funzioni.
Le attività di laboratorio avranno il compito di far comprendere agli studenti come le conoscenze di base possono essere utilizzate per investigare le macromolecole e le loro proprietà e funzioni.
Conoscenza e comprensione
Lo studente:
- Conosce correttamente la terminologia biochimica;
- Conosce le basi biochimiche dei sistemi e dei processi biologici;
- Conosce i diversi livelli di struttura delle macromolecole ed i loro elementi essenziali;
- Conosce gli elementi di base della catalisi enzimatica, la cinetica di una reazione catalizzata ed i principi della regolazione;
- Conosce le vie metaboliche principali e loro integrazioni
- Conosce le tecniche di base per lo studio delle proteine
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente:
- sa utilizzare correttamente la terminologia biochimica
- sa valutare il possibile impatto di variazioni della struttura di macromolecole biologiche sulla loro funzione;
- sa valutare il possibile effetto dei modulatori dell' attività enzimatica in campo terapeutico
- è in grado di orientarsi nelle principali vie metaboliche e comprendere l’impatto sulle stesse di variazioni fisiologiche
- è in grado di utilizzare le conoscenze sulle tecniche per lo studio delle proteine e della cinetica enzimatica per programmare un esperimento in laboratorio. Prerequisiti
- Non sono previste propedeuticità. Lo studente deve tuttavia avere le conoscenze di base delle scienze esatte (fisica, chimica e matematica) ed una conoscenza delle nozioni di base della biologia cellulare, con particolare attenzione a quella animale, con proprietà di linguaggio e padronanza scientifica.
Contenuti del corso
- NELLA PRIMA PARTE DEL CORSO (circa 30 ore), dopo una breve introduzione, verranno sviluppati i temi della struttura delle proteine e della relazione con la funzione biologica, con particolare attenzione al trasporto dell’ossigeno e soprattutto alla catalisi enzimatica. Nello specifico:
Introduzione: La cellula, le biomolecole, I legami covalenti e non covalenti, i principi di termodinamica
Le proteine: Struttura, funzioni e catalisi
Amminoacidi: struttura generale e classificazione.
Proteine: struttura e funzione. Livelli strutturali. Il folding delle proteine.
Proteine fibrose: struttura di alfa-cheratina, collagene e fibroina della seta.
Proteine globulari: struttura e funzione di mioglobina ed emoglobina; il gruppo eme; curva di saturazione; regolazione dell'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno.
Enzimi: caratteristiche generali; energia di attivazione e velocità di reazione; concetti generali sulla cinetica enzimatica. Meccanismi di regolazione: inibitori competitivi e non competitivi; enzimi allosterici ed enzimi regolati da modificazioni covalenti.
Strategie catalitiche. Catalisi delle serina-proteasi. La cascata della coagulazione del sangue come esempio per chiarire determinanti di specificità (concetto di esosito), il ruolo dei cofattori e della formazione di complessi macromolecolari.
NELLA SECONDA PARTE DEL CORSO (circa 10 ore), si esaminerà la struttura delle altre macromolecole con le loro funzioni. Nel dettaglio:
I carboidrati: struttura e funzioni
Trasporto attraverso le membrane biologiche. Modelli di trasportatori e dettagli sui trasportatori GLUT.
NELLA TERZA PARTE DEL CORSO (circa 24 ore), si esamineranno i principi di bioenergetica e le principali vie metaboliche con particolare attenzione alle strategie di regolazione ed al loro controllo integrato. Nel dettaglio:
Bioenergetica e Metabolismo
Il trasferimento di gruppi fosfato. Struttura e funzione dell’ATP. I trasportatori di elettroni (NADH e FADH2). Il coenzima A.
Concetti generali sui carboidrati. Utilizzo del glucosio. Glicolisi: fasi e regolazione. La gluconeogenesi. Regolazione allosterica ed ormonale. Concetti generali sulla Via del pentosio fosfato.
Glicogeno. La degradazione e la sintesi, e la regolazione coordinata.
Destino del piruvato in condizioni aerobiche ed anaerobiche. Sintesi di Acetil-CoA: piruvato deidrogenasi. La fermentazione lattica (ciclo di Cori) ed alcolica.
Ciclo dell'acido citrico: Funzioni, bilancio energetico e regolazione.
Fosforilazione ossidativa: I trasportatori di elettroni. Flusso degli elettroni e sintesi di ATP.
Integrazione del metabolismo: Inter-relazioni metaboliche tra i vari organi. Ciclo digiuno-alimentazione. Regolazione ormonale.
Pratiche di Laboratorio - L’elettroforesi e tecniche di colorazione delle proteine; il saggio immunoenzimatico ELISA; la spettrofotometria. Calcoli tipici di laboratorio Metodi didattici
- Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali e esercitazioni guidate nel laboratorio di biochimica. In particolare sono previste 72 ore complessive di didattica (9 CFU) di cui 64 ore di lezione e 8 ore di esercizi e/o pratiche di laboratorio. Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su power-point e, per la miglior comprensione delle reazioni, anche della lavagna classica. Le ultime ore del Corso possono essere dedicate al ripasso degli argomenti principali del programma.
Per i laboratori gli studenti vengono divisi in gruppi. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18). Con l'eccezione di studenti che abbiano difficoltà, l’esame consiste in un elaborato scritto. L’esame scritto consta nella somministrazione di un numero di domande, variabile da 16 a 32, chiuse e a risposta multipla, almeno una per ogni capitolo principale del programma. Il punteggio assegnato per ognuna può variare da 1 a 3 punti, in base alla difficoltà della domanda. Nel caso non sia possibile sostenere esami in presenza, verranno impiegate le piattaforme google meet e moduli per lo svolgimento delle prove.
Testi di riferimento
- Schemi e figure forniti dal docente.
A scelta uno dei seguenti testi:
"I principi di Biochimica di Lehninger" di Nelson-Cox, Zanichelli.
"Biochimica" di Berg - Tymoczko - Stryer
8° edizione (o precedenti).
