BIOCHIMICA GENERALE

Fornire agli studenti una solida conoscenza su: struttura, funzione e regolazione delle macromolecole biologiche, principali vie e interconnessioni metaboliche di interesse glucidico, lipidico e amminoacidico, degradazione e recupero delle basi puriniche e pirimidiniche, meccanismi e regolazione delle attività enzimatiche.

L’insegnamento è erogato attraverso lezioni frontali. In itinere potrebbero essere somministrati dei test intermedi, se richiesti dagli studenti, come verifica del livello di studio raggiunto.

Al fine di poter comprendere e frequentare proficuamente il corso è utile che lo studente possegga una discreta conoscenza di elementi di base di chimica generale ed inorganica, di chimica organica e di biologia cellulare, nonché i fondamenti di base della fisica generale.

Secondo il regolamento del corso di laurea.

Carboidrati – Richiami su struttura e funzione, monosaccaridi, disaccaridi. Omopolisaccaridi ed eteropolisaccaridi. Glicoconiugati (proteoglicani, glicoproteine, glicolipidi). Lipidi - Richiami su struttura e funzione. Lipidi di riserva. Lipidi strutturali: glicerofosfolipidi, sfingolipidi (sfingofosfolipidi, glicosfingolipidi). Steroli. Lipoproteine. Basi puriniche e pirimidiniche – Richiami su struttura e funzione. Nucleosidi e nucleotidi. Amminoacidi – Richiami su struttura e funzione. Legame peptidico e sue caratteristiche. Proteine - Struttura e funzione delle proteine. Struttura primaria. Strutture secondarie: alfa-elica, foglietto-beta. Il grafico di Ramachandran. Struttura terziaria. Struttura quaternaria. Proteine fibrose - Collageno ed elastina. Proteine globulari –Le emoproteine coinvolte nel trasporto dei gas (O₂, CO₂): mioglobina ed emoglobina: strutture e funzione. Effetto Bohr, curve di saturazione, grafico di Hill, interazioni omotropiche ed eterotropiche dell’emoglobina. L’effetto del 2,3-difosfoglicerato. Eterogeneità dell’emoglobina circolante: metemoglobina, emoglobina fetale, emoglobina glicosilata. La metemoglobina reduttasi, il glutatione (GSH) e il NADPH per il mantenimento della funzionalità dell’emoglobina. Deficit di G-6-PDH, ossidazione dell’emoglobina, malaria. Emoglobine anormali. Emoglobina S e meccanismo di polimerizzazione. La catalisi biochimica. – Catalizzatori chimici e catalizzatori biologici. Enzimi: classificazione. Coenzimi e vitamine. Equazione di Michaelis-Menten. Km, Vmax, numero di turnover, Kcat/Km. Il grafico dei doppi reciproci. Effetto del pH e della temperatura sull’attività enzimatica. Inibizione irreversibile. Inibizione reversibile: competitiva, non-competitiva, incompetitiva e mista. Effetto dei diversi tipi di inibitori sul grafico dei doppi reciproci. Complessi multienzimatici. Regolazione allosterica dell’attività enzimatica. Introduzione al metabolismo: organizzazione generale – Concetto di vie e di mappe metaboliche. Vie degradative (catabolismo) e vie biosintetiche (anabolismo). Bioenergetica. Molecole energeticamente cariche. Utilizzo dell’energia biochimica nella cellula. Ruoli biochimici del NADH e del NADPH. Meccanismi generali di regolazione del metabolismo - controllo ormonale, regolazione a feedback, enzimi allosterici, zimogeni, isoenzimi, amplificazione a cascata, compartimentazione, regolazione genica. Le reazioni biochimiche della glicolisi – Regolazione della glicolisi: esochinasi, fosfofruttochinasi, GAPDH, piruvatochinasi. Ossidazione dell’acido piruvico: il complesso multienzimatico della piruvico deidrogenasi e il suo meccanismo di reazione. Riduzione dell’acido piruvico: la lattico deidrogenasi. Degradazione del glicogeno – La glicogeno fosforilasi e la sua regolazione. Glicogeno epatico e glicogeno muscolare. Reazioni del ciclo dell’acido citrico – Regolazione del ciclo. Reazioni della via dei pentosio fosfati – Significato biochimico. La fosforilazione ossidativa - Il mitocondrio come centrale energetica della cellula. Le scale di potenziali redox di molecole di importanza biologica. Macchinario per il trasporto degli elettroni: struttura e funzioni dei complessi I, II, III e IV. I centri ferro-zolfo. Il ciclo Q nel complesso III. I complessi trans-membrana e il trasporto dei protoni. I potenziali elettrochimici nel trasporto degli elettroni. Utilizzazione dell’ossigeno. L’ATP sintasi: struttura e meccanismo d’azione. Reazioni della beta-ossidazione degli acidi grassi –Attivazione della lipolisi e trasporto degli acidi grassi liberi. Attivazione e trasporto nel mitocondrio: l’acil-CoA sintetasi, la carnitina e il trasportatore acilcarnitina-carnitina. Le reazioni della beta-ossidazione. Controllo e resa energetica. Chetogenesi. Metabolismo degli amminoacidi: transamminazione, meccanismo di reazione. I sistemi navetta: funzionamenti e ruoli metabolici. La deamminazione ossidativa degli amminoacidi. - Ciclo dell’urea. Attivazione dell’ammoniaca: la carbammilfosfato sintetasi. Le reazioni del ciclo e la sua compartimentazione. Degradazione dei nucleotidi – Catabolismo e vie di recupero delle purine e delle pirimidine. Degradazione dell’eme. Vie biosintetiche. La gluconeogenesi – La reazione di carbossilazione del piruvato e le reazioni della gluconeogenesi. Relazioni tra gluconeogenesi e glicolisi. Biosintesi del glicogeno. Biosintesi dell’eme. Biosintesi degli acidi grassi. Biosintesi del colesterolo.

1) D. Voet, J.G. Voet, Fondamenti di Biochimica, Ed. Zanichelli
2) Matthews, Van Holde et al., Biochimica, Ed. Piccin
3) Nelson, M.M.Cox, Principi di Biochimica di Lehninger, Ed. Zanichelli

4) Campbell & Farrell, Biochimica, EdiSES
5) Garrett e Grisham, Principi di Biochimica, Ed. Piccin

Prova orale sugli argomenti sviluppati durante il corso: lo studente dovrà dimostrare di possedere adeguata conoscenza e competenza interpretativa, capacita' di collegamento ed elaborazione dei contenuti, nonché' capacità espositiva (pertinente, chiara e corretta). La valutazione della prova viene espressa in trentesimi

L'esame orale verte su tutte le parti del programma al fine di verificare la completa preparazione dello studente e la maturità nel gestire le connessioni su diversi aspetti biochimici