BIOCHIMICA GENERALE E BIOCHIMICA CLINICA APPLICATA ALLE BIOTECNOLOGIE M - Z

Modulo 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: esse prevendono principalmente l’esposizione frontale degli argomenti in formato power point da parte del docente con riferimento ai testi adottati e a lavori scientifici di recente pubblicazione. In itinere potrebbero essere somministrati dei test intermedi, se richiesti dagli studenti, come verifica del livello di studio raggiunto.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA 
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche.

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.

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. Cenni su emoglobine anormali.  La catalisi biochimica. – Catalizzatori chimici e catalizzatori biologici. Enzimi: classificazione. Coenzimi e descrizione generale delle 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 dei coenzimi (struttura e funzione) . 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, 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.  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 –introduzione alla 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. 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 del colesterolo. Cenni su separazioni cromatografiche e spettrofotometria

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

6) Tinti B., Chimica organica – Biochimica – Biotecnologie- 2020, ed. Piccin

7) David Sadava David M. Hillis H. Craig Heller May R. Berenbaum , From Biochemistry to Biotechnology- 2014 Zanichelli

Prova orale su argomenti sviluppati durante il corso: lo studente dovrà dimostrare di possedere adeguata conoscenza e competenza interpretativa (criterio di valutaione: qualità dei contenuti), capacita' di collegamento ed elaborazione dei contenuti (criterio di valutazione: capacità di riportare esempi), nonché capacità espositiva ( criterio di valutazione: proprietà di linguaggio tecnico che deve essere pertinente, chiaro e corretto).

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• Voto 29-30 e lode: Lo studente possiede una conoscenza approfondita della Biochimica, sa integrare e analizzare criticamente con tempestività e correttezza le situazioni presentate, risolvere autonomamente problemi complessi, possiede ottime capacità comunicative e padroneggia il linguaggio medico-scientifico.

• 26-28: Lo studente ha una buona conoscenza della Biochimica, sa integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate in modo lineare, risolve autonomamente problemi anche complessi e presenta gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio medico-scientifico appropriato.

• 22-25: Lo studente ha una discreta conoscenza della Biochimica, seppure limitata agli argomenti principali. Può integrare e analizzare criticamente situazioni presentate in modo non lineare e presentare argomenti in modo abbastanza chiaro con una competenza linguistica moderata.

•  18-21: lo studente ha una conoscenza minima di Biochimica, con capacità limitata di integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate. Presenta gli argomenti in modo sufficientemente chiaro, anche se la loro competenza linguistica non è ben sviluppata.

• Esame non superato: allo studente manca la conoscenza minima richiesta dei contenuti principali del corso. La capacità di utilizzare un linguaggio specifico è estremamente limitata o inesistente e non possono applicare in modo indipendente le conoscenze acquisite.

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