PRESENTAZIONE

La Biochimica è la scienza che studia la chimica della vita e pertanto analizza i processi chimici e molecolari che avvengono negli organismi viventi. In particolare, la biochimica si occupa di esaminare in dettaglio la struttura chimica e tridimensionale delle molecole biologiche, la loro funzione e le loro interazioni reciproche. Inoltre la biochimica si occupa di comprendere come le molecole biologiche siano sintetizzate e degradate, i meccanismi che le organizzano e le coordinano e i processi  attraverso cui l'energia è conservata e utilizzata. Inoltre, la biochimica studia, dal punto di vista molecolare, le modalità con cui l'informazione genetica è conservata, trasmessa, espressa e regolata. 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento della Biochimica si propone di fornire le nozioni per la conoscenza dei meccanismi che sono alla base della vita definendo la struttura e la funzione delle biomolecole, le modificazioni metaboliche che esse subiscono e le loro interazioni sia a livello molecolare che a livello cellulare.  L’insegnamento della Biochimica applicata fornisce approcci generali alla sperimentazione biochimica.  

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studio della Biochimica ha come obbiettivo lo studio della struttura e della funzione della cellula per una migliore comprensione dei processi vitali che avvengono negli esseri viventi con particolare attenzione alle interrelazioni dei processi catabolici e anabolici ed ai loro meccanismi di regolazione. Comprendere, infatti i processi biochimici è un requisito indispensabile per qualsiasi profilo professionale nell'area di scienze biologiche. Durante il corso si approfondiranno la struttura, funzione e metabolismo dei glucidi, lipidi e protidi con particolare attenzione alla catalisi enzimatica alla sua regolazione ed al suo controllo. Si introdurranno poi i concetti legati al metabolismo degli acidi nucleici con particolare attenzione ai processi di replicazione del DNA, trascrizione dell'RNA e della sintesi proteica tramite la traduzione. La parte conclusiva del corso sarà dedicata alla Biochimica Applicata con l'approfondimento delle principali tecniche utilizzate in un laboratorio biochimico con particolare attenzione a quelle utilizzate nei processi di purificazione delle proteine. I temi trattati nel corso sono la chimica delle macromolecole biologiche con accenni alla fisicochimica, termodinamica e bioenergetica.

Durante il corso lo studente dovrà raggiungere determinati obbiettivi:

• acquisire il concetto di relazione tra struttura e funzione delle biomolecole soprattutto delle proteine
• acquisire il concetto di relazione tra strutture e funzione degli enzimi. Particolare attenzione dovrà essere data alla catalisi enzimatica.
• acquisire il concetto di relazione struttura e funzione dei carboidrati e dei lipidi
• conoscere le vie metaboliche di tipo catabolico utilizzate per ottenere energia dalla degradazione delle biomolecole
• conoscere le vie metaboliche di tipo anabolico a carico di carboidrati, lipidi, amminoacidi e nucleotidi, componenti necessari alla struttura e funzione cellulare
• approfondire lo studio del metabolismo degli acidi nucleici dal punto di vista biochimico: DNA come materiale genetico, i meccanismi di replicazione, trascrizione, traduzione e regolazione. 
• conoscere dal punto di vista teorico i principi fondamentali delle principali tecniche utilizzate in un laboratorio biochimico ponendo particolare attenzione alle tecniche utilizzate nella purificazione di proteine.

PREREQUISITI

Conoscenze derivanti dalla Biologia Animale e Vegetale e dalla Chimica Organica.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali ed esercitazioni facoltative in laboratorio.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA), disabilità o altri bisogni educativi regolarmente presentate all'Ateneo, sono invitati a contattare il docente ed il referente per la disabilità della Scuola/Dipartimento (Prof. Luca Raiteri, Luca.Raiteri@unige.it ) all'inizio del corso per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell'insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. IMPORTANTE: le richieste per adattamenti in sede di esame DEVONO essere fatte tassativamente almeno 10 giorni lavorativi prima della data prevista per l'esame seguendo attentamente le istruzioni nel link alla pagina https://unige.it/disabilita-dsa/comunicazioni

PROGRAMMA/CONTENUTO

Gli aminoacidi e le proteine Classificazione e proprietà chimiche degli aminoacidi. Struttura primaria, secondaria e terziaria delle proteine: esempi. Struttura quaternaria. Emoglobina e mioglobina: struttura e funzione. Emoglobine patologiche. Catalisi e cinetica enzimatica: fattori e leggi che la regolano. Inibizione enzimatica, allosterismo e regolazione dell’attività degli enzimi.

Il metabolismo ed i problemi energetici collegati Anabolismo e catabolismo, sintesi e demolizione di legami ad alto contenuto energetico.

Metabolismo glucidico Struttura dei prioritari mono, di e polisaccaridi. Principali vie di utilizzazione del glucosio. Glicolisi: tappe enzimatiche, coenzimi e vitamine interessati, bilancio energetico e regolazione. Shunt dell’esoso monofosfato e sua importanza biologica. Il glutatione ridotto: struttura e funzioni. Interconversione degli zuccheri fosforilati. Sintesi e demolizione del glicogeno e regolazione ormonale (adrenalina, glucagone ed insulina). Metabolismo del fruttoso, mannoso e galattoso. Gluconeogenesi: tappe enzimatiche specifiche e regolazione. La decarbossilazione ossidativa dell’acido piruvico: coenzimi vitaminici ed enzimi coinvolti. Il ciclo dell’acido citrico: tappe enzimatiche, bilancio energetico e regolazione.

Metabolismo lipidico Metabolismo degli acidi grassi. Demolizione ossidativa delle principali classi di acidi grassi (pari e dispari, saturi ed insaturi): tappe enzimatiche e rendimento energetico. Formazione di corpi chetonici in condizione normali e patologiche. Sintesi degli acidi grassi: complesso dell’acido grasso sintasi, processo di allungamento e di insaturazione. Sintesi e demolizione di triacilgliceroli, fosfolipidi, sfingolipidi. Metabolismo dell’acido arachidonico. Colesterolo: struttura, funzione, tappe enzimatiche della sintesi e regolazione. Sintesi dei composti derivati dal colesterolo e isoprenoidi.

Bioenergetica Fosforilazione ossidativa: organizzazione e localizzazione nel mitocondrio dei complessi proteici di trasporto degli elettroni, sintesi di ATP e pompe protoniche. Fotosintesi: fase luminosa ed oscura. Fotorespirazione.

Metabolismo azotato Metabolismo degli aminoacidi. Transaminazione e deaminazione ossidativa. Tappe enzimatiche del ciclo dell’urea. Degradazione ossidativa dello scheletro carbonioso degli aminoacidi. Processi biosintetici correlati agli aminoacidi. Sintesi ex-novo, vie di recupero e demolizione dei nucleotidi purinici e pirimidinici.

L’informazione biologica Struttura degli acidi nucleici. Replicazione del DNA. Trascrizione. Maturazione dell’RNA. Codice genetico. Sintesi delle proteine. Modificazioni post-traduzionali, trasporto e demolizione delle proteine. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti: lac operon.

Biochimica Applicata Approccio generale alla ricerca biochimica. Lavorare in laboratorio: le buone pratiche di laboratorio, la strumentazione di base, le soluzioni. Purificazione delle proteine: tecniche di separazione (metodi di rottura delle cellule, tecniche centrifugative, precipitazione frazionata, tecniche cromatografiche), tecniche di analisi (elettroforesi, dosaggi spettrofotometrici e radioisotopici, tecniche immunochimiche, tecniche citofluorimetriche). Determinazione della struttura primaria e del peso molecolare delle proteine tramite degradazione di Edman e tecniche di spettrometria di massa. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• Nelson D.L e Cox M.M., I Principi di Biochimica di  Lehninger, Zanichelli ed.
• Berg J., Tymoczko J.L. e Stryer L., Biochimica, Zanichelli ed.
• Garret R.H. e Grisham C.M., Biochimica con aspetti molecolari della Biologia cellulare, Zanichelli ed.
• Voet D., Voet J.G. e Pratt C.W., Fondamenti di Biochimica, Zanichelli ed.
• Stoppini M., Bellotti V., Biochimica Applicata, EdiSES Ed.
• Bonaccorsi Di Patti M.C., Contestabile R., Di Salvo M.L., Metodologie Biochimiche, Zanichelli Ed.
• Maccarrone M, Metodologie Biochimiche e Biomolecolari, Zanichelli Ed.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

II semestre

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esposizione orale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Lo studente dovrà dimostrare l'apprendimento degli argomenti presenti nel programma e trattati durante le lezioni frontali e la capacità autonoma di giudizio. Deve essere acquisita una adeguata conoscenza della struttura e della funzione delle diverse classi di biomolecole e delle diverse vie metaboliche non solo nella loro struttura ma anche nella loro interdipendenza e regolazione. Sarà altresì valutata l'espressione dei concetti mediante un linguaggio biochimico adeguato e la terminologia scientifica appropriata.

ALTRE INFORMAZIONI

Si raccomanda la frequenza delle lezioni