9797194 - THE CELL: FUNCTIONS AND REGULATIONS
Modulo Biochemistry

Alla fine del corso, ci si aspetta che gli studenti:

· Comprendano la correlazione tra struttura e funzione delle macromolecole per la funzione cellulare.

· Comprendano la strategia ed i meccanismi delle vie metaboliche. 

Comprendano le alterazioni biochimiche in condizioni patologiche

Argomenti del programma tratti dai libri di testo consigliati e da dispense fornite dai docenti.

L'insegnamento sarà svolto principalmente attraverso lezioni frontali con un mix di teoria ed esercitazioni pratiche. Nel caso in cui l'insegnamento venga erogato in modalità blended o a distanza, potranno essere introdotti necessari adeguamenti rispetto a quanto precedentemente affermato, al fine di rispettare il programma previsto come delineato nel Syllabus

PROTEINE

· Struttura, proprietà generali e classificazione degli amminoacidi. Legame peptidico e sue proprietà. Definizione di struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria. Grafico di Ramachandran. Struttura secondaria: alfa-elica; filamento beta, parallelo, antiparallelo. Denaturazione e rinaturazione. Ripiegamento e denaturazione delle proteine. Misfolding delle proteine e patologie umane. Classificazione: proteine fibrose e proteine globulari.

· Proteine fibrose: cheratine, fibroina della seta, collagene, elastina. Collagene: struttura primaria, struttura secondaria (triplice elica allungata); riassunto e modificazioni post-traduzionali (idrossilazione delle proline e della lisina; ruolo dell'acido ascorbico; glicosilazioni; trasformazione del pro-collagene in collagene; ossidazione delle lisine e formazione di cross-link).

Proteine globulari e catene globiniche. Emoproteine coinvolte nel trasporto dei gas (O2, CO2). Porfirine e gruppo eme. Struttura della mioglobina, dell'emoglobina e delle catene globiniche. Curva di saturazione di ossigeno di emoglobina e mioglobina. Emoglobina come proteina allosterica, stati T e R. Struttura molecolare dell'ossiemoglobina e della deossiemoglobina. Effetto Bohr, cooperatività, effetto del 2,3-DPG. Emoglobina e regolazione dell'equilibrio acido-base. Metaemoglobina reduttasi, glutatione ridotto (GSH) e NADPH per il mantenimento delle funzioni dell'emoglobina. Deficit di G-6 PDH, ossidazione dell'emoglobina, malaria. Fetale · emoglobina. Basi molecolari delle emoglobinopatie e delle talassemie.

ENZIMI

· Classificazione. Meccanismo d'azione degli enzimi e termodinamica. Coenzimi e vitamine. Tiamina, riboflavina (vitamina B2), piridossina, nicotinamide (vitamina PP), acido pantotenico, coenzima A, biotina, acido folico, retinolo, calciferolo, acido ascorbico, vitamina B12.

· Struttura e funzione dei trasportatori di idrogeno: coenzimi piridina-nucleotidici: NAD e NADP, coenzimi flavinici: FMN e FAD); ferrosolfoproteine; struttura e funzione dei citocromi. Avitaminosi e patologie correlate.

· Catalisi e regolazione enzimatica. L'equazione di Michaelis-Menten, parametri cinetici: Km, Vmax, Kcat. Inibizione reversibile e irreversibile. Regolazione dell'attività enzimatica. Membrana mitocondriale interna ed esterna; catena di trasporto degli elettroni mitocondriale: potenziali standard redox dei componenti della catena di trasporto degli elettroni.

· Composti ad alta energia: struttura dell'ATP e ruolo in bioenergetica. Relazione tra variazione dell'energia libera standard e differenza di potenziale ossido-riduttivo standard. Organizzazione della catena di trasporto degli elettroni in complessi lipoproteici della membrana interna (complesso I-II-III-IV) e componenti mobili (ubichinone e citocromo C).; Struttura e funzioni di: Complesso I (NADH-ubichinone ossido reduttasi), Complesso II (succinato-ubichinone ossido reduttasi), Complesso III (ubichinolo-citocromo C ossido reduttasi); Complesso IV (citocromo ossidasi). Inibitori del trasporto degli elettroni. Fosforilazione ossidativa: ATP sintasi mitocondriale (complesso V): struttura e funzione. rapporto P/O; ipotesi di accoppiamento della chemiosmosi; controllo respiratorio; disaccoppiamento.

BIOCHIMICA METABOLICA (PARTE 1)

· Introduzione al metabolismo – organizzazione generale. Comprensione dei percorsi e delle mappe metaboliche. Catabolismo e anabolismo.

· Saccaridi di importanza biologica: glicogeno, amido, disaccaridi, monosaccaridi. Metabolismo del glucosio. Glicolisi aerobica e anaerobica: reazioni chimiche, enzimi e significato funzionale.

· Origine dell'acido lattico e della lattico deidrogenasi (LDH). Fermentazione alcolica. Bilancio energetico della glicolisi.

· Decarbossilazione ossidativa dell'acido piruvico. Il ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo di Krebs: reazioni e bilancio energetico. Localizzazione mitocondriale degli enzimi.

· Sintesi e degradazione del glicogeno. Regolazione del metabolismo del glicogeno epatico e muscolare.

Gluconeogenesi. Meccanismo d'azione dell'adrenalina, del glucagone e dell'insulina. Metabolismo del fruttosio, del lattosio e del galattosio. Via del pentoso fosfato: ruolo del NADPH nel metabolismo. Enzima malico e riduzione del NADP+. Favismo.

1.Nelson Cox. I principi di Biochimica di Lehninger. Zanichelli

2. Siliprandi-Tettamanti. Biochimica Medica. Piccin.

3. Devlin. Biochimica con aspetti clinici. EdiSES

4. Voet D, Voet JG, Pratt CW. Fondamenti di biochimica -Zanichelli

La verifica delle conoscenze acquisite viene effettuata attraverso una prova scritta composta da 60 domande vero/falso che coprono 15 argomenti del curriculum. Ad ogni risposta corretta viene assegnato 1 punto, ad ogni risposta errata viene sottratto 1 punto e alle domande senza risposta viene assegnato zero punti. Il punteggio minimo di superamento della valutazione è 27 su 60. Tale punteggio viene poi convertito su una scala di trentesimi, fino ad un massimo di 30/30 e lode (con lode).

Il voto finale è determinato dalla media pesata dei punteggi ottenuti nelle materie di fisiologia cellulare e biochimica.

. Emoglobina e mioglobina:

· La mioglobina ha una struttura quaternaria (Vero/Falso)

· La curva di saturazione dell'emoglobina è una sigmoide (Vero/Falso)

· L'effetto Bohr modula positivamente il trasporto di ossigeno (Vero/Falso)

· Il ferro viene completamente ossidato durante il trasporto dell'ossigeno (Vero/Falso)

2. Metabolismo del glucosio:

· La glicolisi avviene nei mitocondri (Vero/Falso)

· La gluconeogenesi richiede CO2 (Vero/Falso)

· La sintesi del glicogeno è stimolata dall'insulina (Vero/Falso)

La via del pentoso fosfato produce NADH (Vero/Falso)