BIOCHIMICA GENERALE E BIOCHIMICA CLINICA APPLICATA ALLE BIOTECNOLOGIE 4

Modulo BIOCHIMICA GENERALE

1. Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

- descrivere le basi molecolari dei sistemi biologici attraverso lo studio delle principali classi di biomolecole;

- comprendere la relazione tra struttura chimica e funzione biologica delle biomolecole;

- conoscere i principi fondamentali della catalisi enzimatica, della cinetica enzimatica e della regolazione metabolica;

- comprendere l’organizzazione e l’integrazione dei principali processi metabolici cellulari;

- acquisire familiarità con il linguaggio scientifico della biochimica.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente sarà in grado di:

- applicare i principi della biochimica per interpretare fenomeni biologici e molecolari;

- correlare dati sperimentali semplici con i meccanismi biochimici sottostanti;

- comprendere il razionale biochimico di tecniche sperimentali di base utilizzate in ambito biotecnologico;

- analizzare e discutere risultati sperimentali elementari, anche derivanti da attività di laboratorio.

3. Autonomia di giudizio

Lo studente sarà in grado di:

- analizzare criticamente informazioni e dati biochimici di base;

- valutare la coerenza tra ipotesi sperimentali, risultati ottenuti e modelli teorici;

- riconoscere i limiti sperimentali e interpretativi dei dati analizzati;

- sviluppare un primo approccio autonomo al ragionamento scientifico.

4. Abilità comunicative

Lo studente sarà in grado di:

- esprimere in modo corretto e chiaro concetti di biochimica generale;

- utilizzare un linguaggio scientifico appropriato, sia in forma scritta sia orale;

- descrivere in modo essenziale procedure sperimentali e risultati di laboratorio;

- interagire con pari e docenti in contesti di discussione scientifica.

5. Capacità di apprendimento

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito:

- la capacità di apprendere autonomamente contenuti biochimici progressivamente più complessi;

- un metodo di studio adeguato all’analisi di testi scientifici e dati sperimentali;

- le basi necessarie per affrontare insegnamenti successivi dell’area biotecnologica e molecolare.

Attività di laboratorio

Le attività di laboratorio contribuiranno allo sviluppo delle capacità di applicazione delle conoscenze e dell’autonomia di giudizio, permettendo allo studente di:

- acquisire familiarità con semplici tecniche biochimiche;

- comprendere il legame tra teoria e pratica sperimentale;

- interpretare dati sperimentali in modo critico e consapevole.

Lezioni frontali con test di apprendimento a fine lezione. Esercitazioni teorico-pratiche e/o pratiche di tecniche di laboratorio.

Al fine di poter comprendere e frequentare proficuamente il corso è utile che lo studente possegga una buona 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.

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.Steroli. Lipoproteine. Composti azotati: basi puriniche e pirimidiniche e composti derivati. Amminoacidi – Richiami su struttura e funzione, titolazione. 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. Proteine globulari –Le emoproteine coinvolte nel trasporto dei gas (O2, CO2): mioglobina ed emoglobina: strutture, funzione e regolazione, degradazione e smaltimento dell’eme. Le emoproteine coinvolte nelle reazioni redox. Citocromi. -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). I sistemi navetta: funzionamenti e ruoli metabolici. Bioenergetica. Molecole di rilievo energetico, produzione e 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 e tappe di regolazione. Ossidazione dell’acido piruvico: il complesso multienzimatico della piruvico deidrogenasi e il suo meccanismo di reazione. Glicolisi aerobica e anaerobica. Reazioni del ciclo dell’acido citrico e regolazione del ciclo. Degradazione del glicogeno. Reazioni della via dei pentosio fosfati – 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 mitocondriali. I potenziali elettrochimici nel trasporto degli elettroni e ruolo dell’ossigeno. Reazioni della beta-ossidazione degli acidi grassi. Attivazione e trasporto nel mitocondrio: l’acil-CoA sintetasi, la carnitina e il trasportatore acilcarnitina-carnitina. Controllo e resa energetica. Metabolismo del colesterolo. Chetogenesi. Metabolismo degli amminoacidi e destino dei composti azotati: attivazione dell’ammoniaca, transamminazione, deamminazione ossidativa, ciclo dell’urea. Degradazione e recupero dei nucleotidi. Vie biosintetiche: la biosintesi del glucosio e del glicogeno.  Cenni su separazioni cromatografiche e spettrofotometria.

1. Introduzione alla Biochimica di Lehninger – D.L. Nelson, M.M. Cox – ZANICHELLI

2. D. Voet, J.G. Voet, Fondamenti di Biochimica, Ed. Zanichelli

2. Campbell & Farrell, Biochimica, EdiSES

4. Nelson, M.M.Cox, Principi di Biochimica di Lehninger, Ed. Zanichelli 

Esame scritto.

Per l’attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri:
Voto 29-30 e lode: lo studente ha una conoscenza APPROFONDITA della materia ha ottime capacità comunicative e padroneggia il linguaggio tecnico-scientifico.
Voto 26-28: lo studente ha una BUONA conoscenza della materia ed espone gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio tecnico-scientifico appropriato;
Voto 22-25: lo studente ha una DISCRETA conoscenza della materia, anche se limitata agli argomenti principali ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro con una discreta proprietà di linguaggio;
Voto 18-21: lo studente ha la MINIMA conoscenza della materia ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro sebbene la proprietà di linguaggio sia poco sviluppata;
Esame non superato: lo studente NON POSSIEDE LA CONOSCENZA MINIMA richiesta dei contenuti principali dell’insegnamento. La capacità di utilizzare il linguaggio specifico è scarsissima o nulla e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

1. Descrivere la struttura e le funzioni dei carboidrati. Quali sono i principali tipi di carboidrati e come vengono classificati?

2. Spiegare la struttura e le funzioni dei lipidi. Quali sono i principali tipi di lipidi e come vengono classificati?

3. Descrivere la struttura e le funzioni delle proteine. Quali sono i diversi livelli di struttura proteica e come influenzano la loro funzione?

4. Cosa sono gli enzimi e come catalizzano le reazioni chimiche? Spiegare il meccanismo d'azione degli enzimi (ad esempio, modello chiave-serratura).

5. Spiegare il ruolo del fegato nel metabolismo di carboidrati, lipidi e proteine.