Insegnamenti e programmi

 

8021 - BIOCHIMICA E BIOCHIMICA APPLICATA

Anno Accademico ​2015/2016

Docente
TIZIANA ​CABRAS (Tit.)
MARIA TERESA ​SANNA
Periodo
Ciclo Annuale Unico ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
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Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[50/21] ​ ​CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE [21/00 - Ord. 2014] ​ ​PERCORSO COMUNE14116
[50/22] ​ ​FARMACIA [22/00 - Ord. 2014] ​ ​PERCORSO COMUNE12100
Obiettivi

Approfondita conoscenza della chimica delle principali classi di macromolecole di interesse biologico (proteine, zuccheri, lipidi, acidi nucleici), della loro funzione e della relazione tra struttura e funzione. Conoscenza delle principali vie metaboliche. Comprensione dei meccanismi che regolano il metabolismo e conoscenza del ruolo svolto dagli enzimi, dei meccanismi di inibizione e della modulazione della loro attività. Comprensione della regolazione metabolica a livello cellulare e dell’integrazione metabolica.
Conoscenze dei principi di base delle metodologie biochimiche per la separazione e la caratterizzazione delle principali classi di biomolecole, con particolare attenzione alle proteine.
Capacità di applicare quanto appreso a problematiche relative alle discipline di Fisiologia, Farmacologia, Patologia, Tecnologia Farmaceutica, per una loro comprensione a livello molecolare, grazie alla conoscenza e comprensione della relazione esistente tra la struttura e la funzione nelle macromolecole biologiche, dei processi biochimici, della loro regolazione e integrazione in condizioni fisiologiche.
L'integrazione delle conoscenze delle principali metodologie biochimiche acquisite dal punto di vista teorico con le dimostrazioni pratiche in laboratorio fornisce agli studenti un valido strumento per lo sviluppo di un corretto approccio scientifico alle problematiche molecolari.

Prerequisiti

Conoscenza dei principi basilari di chimica generale, inorganica e organica, incluso il chimismo dei gruppi funzionali e la stereochimica; conoscenza dei principi base della chimica analitica.

Contenuti

Biochimica: Amminoacidi, proprietà strutturali comuni. Proprietà acido-base: curva di titolazione e proprietà tampone. Punto isoelettrico. Il legame peptidico e le sue caratteristiche. Peptidi di interesse biologico. Struttura covalente e tridimensionale delle proteine. Strutture secondarie. Struttura terziaria e quaternaria. Modificazioni post-traduzionali. Alfa-chetarina, collagene. Struttura e funzione di mioglobina ed emoglobina. Curve di dissociazione dell’ossigeno e grafico di Hill. Il coefficiente di Hill e la cooperatività. Effetto del 2,3-BPG, dell’anidride carbonica e del pH sull’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno. Nomenclatura, struttura e stereochimica dei monosaccaridi. Derivati dei monosaccaridi di interesse biologico. Il legame glicosidico, i disaccaridi più comuni. Gli oligosaccaridi. I polisaccaridi. Amilosio, amilopectina e glicogeno.
Basi puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi e nucleotidi. DNA-B, DNA-A, DNA-Z. Denaturazione del DNA. RNA ribosomiale, RNA messaggero e RNA transfer. Caratteristiche strutturali e ruolo biologico.
Classificazione e struttura dei lipidi. Struttura e proprietà fisiche delle membrane biologiche. Le proteine di membrana.
Enzimi: Classificazione e proprietà generali degli enzimi. Caratteristiche, nomenclatura, efficienza catalitica e specificità. Influenza del pH e della temperatura sull’attività enzimatica. La cinetica enzimatica. Modello di Michaelis e Menten. Significato di Km, vmax e kcat e loro determinazione. Il grafico dei doppi reciproci. Inibizione enzimatica reversibile competitiva, non competitiva e irreversibile. Cenni sui meccanismi della catalisi enzimatica. La regolazione dell’attività enzimatica. Gli enzimi allosterici.
Coenzimi e vitamine: Struttura e meccanismi di reazione.
Il metabolismo. Bioenergetica, DeltaG delle reazione metaboliche. Il trasferimento di gruppi fosforici e l’ATP. Le ossido-riduzioni di interesse biologico.
Fosforilazione ossidativa. La catena di trasporto degli elettroni. Flusso elettronico mitocondriale: significato, reazioni, termodinamica. Sintesi di ATP. Regolazione della fosforilazione ossidativa.
Metabolismo dei glucidi: significato, reazioni chimiche, regolazione. Glicolisi aerobica e anaerobica. Biosintesi e degradazione del glicogeno. La gluconeogenesi. Via del pentoso fosfato. Controllo ormonale del metabolismo dei glucidi: insulina. Glucagone. Adrenalina.
Ossidazione del piruvato e dell’acetil-CoA. Piruvato deidrogenasi. Ciclo dell’acido citrico: reazioni e regolazione.
Metabolismo dei lipidi: digestione, mobilizzazione e trasporto degli acidi grassi. Cenni sulle lipoproteine. Acidi grassi saturi con catena pari e dispari e insaturi: beta-ossidazione. Regolazione metabolica e ormonale. Chetogenesi. Biosintesi di acidi grassi e triacilgliceroli.
Metabolismo delle proteine: digestione e assorbimento; enzimi proteolitici. Metabolismo degli amminoacidi. Transaminazione: ruolo del PLP. Deaminazione e formazione dell’ammoniaca. Ciclo dell’urea.
Attività di ormoni adrenergici, dell’insulina e del glucagone nel metabolismo glucidico, proteico e lipidico a livello dei diversi tessuti.
Sintesi proteica.

Biochimica Applicata: Purificazione delle proteine. Precipitazione con solfato di ammonio. Tecniche cromatografiche: scambio ionico e gel-filtrazione. Tecniche elettroforetiche: PAGE in condizioni native; SDS-PAGE; IEF. Rivelazione colorimetrica con Coomassie Brillant Blue. Determinazione della massa molecolare delle proteine. Spettrofotometria UV/VIS. Spettri di assorbimento e determinazione della concentrazione. Fluorescenza: determinazioni qualitative e quantitative.

Metodi Didattici

Il corso inizia a metà novembre con il modulo di Biochimica Generale (6 ore di lezione settimanali) e prosegue nel secondo semestre con i due moduli (4 ore di lezione settimanali per il modulo di Biochimica Generale e 4 ore per il modulo di Biochimica Applicata). Sono previste esercitazioni in aula tenute da un tutor, fuori dall’orario di lezione. Sono previste una serie di dimostrazioni pratiche relative alle principali tecniche descritte in Biochimica applicata.
Due test di verifica di biochimica generale durante il corso: uno riguarda la struttura, le proprietà e la funzione delle biomolecole e le membrane biologiche, uno riguarda gli aspetti dell'enzimologia, i coenzimi e la bioenergetica. Un test di biochimica applicata a fine corso.

Metodi Didattici

Il corso inizia a metà novembre con il modulo di Biochimica Generale (6 ore di lezione settimanali) e prosegue nel secondo semestre con i due moduli (4 ore di lezione settimanali per il modulo di Biochimica Generale e 4 ore per il modulo di Biochimica Applicata). Per il modulo di B. Generale sono previste esercitazioni in aula tenute da un tutor, fuori dall’orario di lezione. Vengono effettuate una serie di dimostrazioni pratiche in laboratorio relative alle principali tecniche descritte nelle lezioni frontali di B. Applicata e diverse attività pratica svolte dagli studenti.
Due test di verifica di biochimica generale durante il corso: uno riguarda la struttura, le proprietà e la funzione delle biomolecole e le membrane biologiche, uno riguarda gli aspetti dell'enzimologia, i coenzimi e la bioenergetica. Un test di biochimica applicata a fine corso.

Verifica dell'apprendimento

Esame scritto e orale. Biochimica generale: due verifiche scritte (svolte anche durante il corso) riguardanti la struttura, le proprietà e la funzione delle biomolecole, le membrane biologiche, gli aspetti dell'enzimologia, i coenzimi e la bioenergetica. L'esame orale valuterà la conoscenza del metabolismo e della sua regolazione e integrazione. Al termine del corso di biochimica applicata viene effettuata una verifica scritta sulla purificazione delle proteine utilizzando un software di simulazione della purificazione delle proteine. Prova orale per tutti gli studenti mirata a verificare la conoscenza degli approcci metodologici da utilizzare per la purificazione delle proteine e la loro caratterizzazione
Il voto finale valuterà i seguenti parametri e situazioni:
a) Appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze e competenze acquisite;
b) Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della disciplina;
c) Capacità espressiva;
d) Capacità logiche;
e) Capacità di sintesi;
f) Capacità di collegare differenti argomenti.
Per la valutazione dell'esame si terrà conto anche della capacità di autovalutazione dello studente, del suo spirito critico e della capacità di interazione con il docente durante il colloquio.

Verifica dell'apprendimento

Esame scritto e orale. Due verifiche scritte (svolte anche durante il corso) riguardanti la struttura, le proprietà e la funzione delle biomolecole, le membrane biologiche, gli aspetti dell'enzimologia, i coenzimi e la bioenergetica. L'esame orale valuterà la conoscenza del metabolismo e della sua regolazione e integrazione. La verifica di biochimica applicata a fine corso è scritta.
Il voto finale valuterà i seguenti parametri e situazioni:
a) Appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze e competenze acquisite;
b) Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della disciplina;
c) Capacità espressiva;
d) Capacità logiche;
e) Capacità di sintesi;
f) Capacità di collegare differenti argomenti.
Per la valutazione dell'esame si terrà conto anche della capacità di autovalutazione dello studente, del suo spirito critico e della capacità di interazione con il docente durante il colloquio.

Testi

I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER di D.L. Nelson, M.M. Cox. Ed. ZANICHELLI. Sesta Edizione, 2014.

PRINCIPI DI BIOCHIMICA. Horton, Moran, Scrimgeour, Perry, Rawn. Ed. Pearson. Quarta Ed.

BIOCHIMICA con aspetti clinico farmaceutici. T.M. Devlin. Edises Ed. 2013.

Metodologie Biochimiche. Bonaccorsi, Contestabile, Di Salvo. Casa Editrice Ambrosiana. Ed.2012

Testi

Biochimica (a scelta):
Fondamenti di Biochimica. Autori: D.Voet, J.G. Voet e C.W. Pratt. ZANICHELLI (Terza Edizione, 2013)
I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER. Autori: D.L. Nelson, M.M. Cox. ZANICHELLI (Sesta Edizione, 2014)
Biochimica Applicata:
Metodologie Biochimiche. Autori: Bonaccorsi di Patti MC, Contestabile R., Di Salvo M.L. Casa Editrice Ambrosiana (2012)
per consultazione in biblioteca: Biochimica Applicata - Stoppini M., Bellotti V., EdiSES, 2012

Altre Informazioni

Biochimica: Le slides delle lezioni e gli esercizi saranno forniti in formato PDF

Altre Informazioni

Le slides delle lezioni e gli esercizi saranno forniti in formato PDF.

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