1010658 - BIOCHIMICA 4
Modulo 1010659 - BIOCHIMICA I

Conoscenza e comprensione

Lo/la studente/ssa acquisirà conoscenze sui fondamenti della biochimica strutturale e metabolica, comprendendo: la struttura e le proprietà delle proteine e degli enzimi; i principi della bioenergetica mitocondriale e della produzione di ATP; i principali aspetti del metabolismo glicidico e della sua regolazione ormonale; il ruolo di vitamine e coenzimi nei processi metabolici di interesse medico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo/la studente/ssa sarà in grado di: interpretare i fenomeni biologici di base e i principali processi fisiologici in termini di reazioni chimiche e interazioni molecolari; applicare le conoscenze biochimiche per comprendere il funzionamento delle proteine, degli enzimi e delle vie metaboliche; correlare alterazioni dei processi biochimici a condizioni funzionali e fisiopatologiche rilevanti.

Autonomia di giudizio

Lo/la studente/ssa svilupperà la capacità di: valutare criticamente i meccanismi biochimici alla base dell’organizzazione molecolare della cellula; distinguere tra condizioni fisiologiche e alterazioni biochimiche di rilievo funzionale.

Abilità comunicative

Lo/la studente/ssa sarà in grado di: descrivere con linguaggio scientifico appropriato strutture molecolari, reazioni enzimatiche e vie metaboliche; utilizzare correttamente la terminologia biochimica in contesti accademici.

Capacità di apprendimento

Lo/la studente/ssa acquisirà: un metodo di studio basato sulla comprensione dei meccanismi molecolari; strumenti utili per integrare le conoscenze biochimiche con gli insegnamenti successivi di fisiologia, patologia e farmacologia.

Lezioni frontali e teorico-pratiche, seminari di approfondimento.

Insegnamento cooperativo (studente-docente) tramite condivisione di materiale didattico e supporti multimediali.

Propedeuticità come da piano di studio.

Obbligo di frequenza

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Struttura, proprietà generali e classificazione degli amminoacidi.

Legame peptidico. Definizione di struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria. Angoli phi, psi, chi, omega. Grafico di Ramachandran. Struttura secondaria: alfa-elica; beta-strand, foglietti beta paralleli, antiparalleli, misti. Ripiegamenti inversi (reverse turn). Strutture supersecondarie. Definizione di dominio proteico. I legami che stabilizzano la struttura terziaria delle proteine. Proteine fibrose e proteine globulari. Classificazione strutturale delle proteine. Proteine fibrose: cheratine, fibroina della seta, collageno, elastina. Il collageno: struttura primaria, struttura secondaria (tripla elica allungata); sintesi e modificazioni post-traduzionali (idrossilazione delle proline e della lisina; ruolo dell’acido ascorbico; glicosilazioni; trasformazione del pro-collageno in collageno; ossidazione delle lisine e formazione di legami crociati).

Proteine di membrana.

Folding e denaturazione delle proteine. Misfolding proteico e patologie umane.

Porfirine e gruppo eme. Struttura della mioglobina, dell’emoglobina e delle catene globiniche. classificazione delle catene globiniche. Curva di saturazione con ossigeno dell'emoglobina e della mioglobina. L’emoglobina come proteina allosterica. Struttura dell’ossiemoglobina e della deossiemoglobina. Effetto Bohr; 2,3 BPG. Emoglobina e trasporto ematico della CO2. Emoglobina e regolazione dell’equilibrio acido-base. Emoglobina fetale. Basi molecolari delle emoglobinopatie e talassemie.

Principi fondamentali delle tecniche per il dosaggio e la purificazione delle proteine (precipitazione, cromatografia, elettroforesi, ultracentrifugazione, dosaggi immunologici).

Principi fondamentali delle tecniche per il sequenziamento e per la determinazione della struttura tridimensionale (cristallografia a raggi X, NMR) delle proteine.

Fondamenti di enzimologia.

BIOENERGETICA MITOCONDRIALE

Richiami di termodinamica chimica; variazione di energia libera standard; chimica dell'ATP e composti ad alta energia; Ruolo dell'ATP nella bioenergetica. Relazione tra variazione di energia libera standard e differenza di potenziale standard di ossidoriduzione.

Coenzimi piridin-nucleotidici: NAD e NADP; struttura e funzione come trasportatori di idrogeno; coenzimi mobili; acido nicotinico e nicotinamide (vitamina PP).

Catena mitocondriale di trasporto degli elettroni: membrana mitocondriale interna ed esterna; potenziali standard di ossidoriduzione dei componenti della catena di trasporto degli elettroni. 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). Coenzimi flavinici (Struttura e funzione come trasportatori di idrogeno; FMN e FAD, riboflavina o vitamina B2 ); Ferrosolfoproteine; Struttura e funzione dei citocromi; Struttura e funzioni del: 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 dei fattori F1 e Fo; rapporto P/O; ipotesi dell'accoppiamento chemiosmotico; gradiente elettrochimico di H+; controllo respiratorio; disaccoppianti. Termogenina e tessuto adiposo bruno.

Biochimica metabolica (parte prima)

Vitamine e coenzimi.

Tiamina, riboflavina, piridossina, nicotinamide, acido pantotenico, coenzima A, biotina, acido folico, retinolo, calciferolo, acido ascorbico, funzioni della vitamina B12

Metabolismo glicidico

Glicidi di importanza biologica: glicogeno, amido, disaccaridi, monosaccaridi.

Glicolisi aerobica ed anaerobica: reazioni chimiche, enzimi e significato funzionale. Origine dell'acido lattico e 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.

Glicogeno sintesi e glicogenolisi. 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 dei pentosi: ruolo del NADPH nel metabolismo. Favismo. Altre reazioni per la riduzione del NADP (enzima malico e transidrogenasi).

ATTIVITÀ INTEGRATIVE

Discussioni di gruppo (es. problematiche inerenti alla ricerca), Studio e revisione guidata della letteratura scientifica, Approfondimento argomenti del programma

1. Nelson Cox. I principi di Biochimica di Lehninger. Zanichelli
2. Siliprandi-Tettamanti. Biochimica Medica. Piccin.
3. Devlin. Biochimica con aspetti clinici. EdiSES

Materiale didattico fornito dai docenti.

Si rimanda al modulo di BIOCHIMICA II.

Si rimanda al modulo di BIOCHIMICA II.