OBIETTIVI FORMATIVI

Al termine del corso, lo studente conosce: - i processi biologici a livello molecolare; - i rapporti struttura-funzione delle biomolecole; - il metabolismo energetico; - una visione integrata di signalling e metabolismi principali; - le basi di biochimica strutturale e di enzimologia.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Acquisizione delle conoscenze di base sulla struttura e funzione delle proteine con particolare attenzione a quelle dotate di attività enzimatica. Impiego di tali conoscenze per l’apprendimento, a livello molecolare, della Biochimica dei principali processi catabolici e anabolici. 

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali

Esercitazioni in aula

PROGRAMMA/CONTENUTO

Biomolecole e loro struttura

Glucidi

Gruppi funzionali di composti organici di interesse biochimico. Definizione e formula bruta dei carboidrati. Individuazione dei centri chirali e stereochimica degli zuccheri. Forme furanosiche e piranosiche. Struttura e formazione di legami semiacetalici negli esosi e nei pentosi, con formazione di nuovi centri di asimmetria:anomeri a e anomeri b. Strutture degli zuccheri: glucosio, galattosio, mannosio e fruttosio, ribosio e desossiribosio. Formazione di legami glucosidici e struttura dei disaccaridi mannosio, saccarosio e lattosio. Struttura polisaccaridi di interesse biochimico. Estremità riducenti e non-riducenti degli omopolisaccaridi. Struttura della cellulosa.

Basi azotate e acidi nucleici

Basi Pirimidiniche  e  Puriniche e loro forme tautomeriche. Nucleosidi e nucleotidi, in particolare struttura di ATP, ADP e AMP. Desossi nucleosidi e Desossinucleotidi. Legami esteri e legami pirofosforici dell’ATP. Legami fosfodiesterici.

Ammino Acidi e proteine

Proprietà generali di un Ammino Acido standard (AA). Chiralità degli amminoacidi Ripartizione in 3 classi dei 20 Amminoacidi Standard. Definizione di Amminoacido Standard e sue correlazioni al Codice Genetico. Formazione del legame peptidico e sua isomeria geometrica. Definizione di polipeptide e di proteina. Struttura primaria di una proteina. Amminoacidi N e C terminale di un polipeptide e/o di una proteina. Definizione degli angoli di torsione phi e psi. Ramachandran Plot. Formule regolari di ripiegamento di una proteina e dettagli circa la formazione di legami idrogeno: eliche e foglietti pieghettati paralleli e anti-paralleli . Passi delle eliche e numeri di residui per unità ripetitive. Rappresentazione Individuazione delle principali strutture regolari di una proteina. Struttura del Gruppo eme. Proprietà di legame con con ossido di carbonio e con ossigeno della mioglobina e dell’emoglobina e loro struttura. Ruolo del pH e 2,3-Difosfoglicerato.

Coenzimi e Vitamine

Vitamine e Coenzimi. Coenzimi piridinici NAD e NADP: interconversioni ossido/riduttive con meccanismo di trasferimento dello ione idruro.

Metabolismo

Generalità, convergenza e divergenza delle vie metaboliche.Regolazione.Metabolismo energetico e metabolismo regolatorio.Metabolismo glucidico.

Glicolisi : esocinasi, fosfoglucoisomerasi. Fosfofruttocinasi e sua regolazione. Aldolasi e cenni sul suo meccanismo di reazione. Trioso fosfato isomerasi. Coenzimi piridinici e loro meccanismo di ossidoriduzione (trasferimento bielettronico tramite ione idruro). Gliceraldeide-3-P deidrogenasi. Glicerato cinasi. Enolasi. Piruvato cinasi. Lattico deidrogenasi. Alcool deidrogenasi e fermentazione alcolica. Bilancio ossidoriduttivo ed energetico della glicolisi. Sistema navetta del glicerofosfato. Shunt dei pentosi-fosfato.. Glutatione perossidasi e reduttasi e loro ruolo negli stress ossidativi.Metabolismo del glicogenoFosfoglucomutasi e ruolo del glucosio1,6-P2. Sintesi UDPGlucosio. Varie classi di polisaccaridi. Glicogeno sintasi ed enzima ramificante. Proteina cinasi. Proteine G. Glicogeno fosforilasi e sua regolazione. e. Reversibilità della glicogenolisi. Glucosio-6-P fosfatasi.Metabolismo aerobico

Decarbossilazione ossidativa acido piruvico. Ciclo di Krebs con bilancio di massa e bilancio energetico. Ciclo di Cori. Reazioni anaplerotiche. Piruvato carbossilasi. PEP carbossi- cinasi. Gluconeogenesi e suo fabbisogno energetico. Mitocondri. Potenziali Redox . Coenzima Q. Citocromi e struttura gruppo eme. Catena di trasporto degli elettroni. Complessi respiratori. Disaccoppianti. Forza promotrice . Derivati reattivi dell'ossigeno. Reazioni radicaliche a catena. Riduzione sequenziale dell'ossigeno. Superossido dismutasi e catalasi. Sistemi navetta. ADP-ATP traslocasi.Metabolismo lipidicoLipasi. Carnitina. b-ossidazione acidi grassi saturi a catena pari e dispari e monoinsaturi e suo rendimento energetico. Produzione e utilizzazione dei corpi chetonici. Sistema navetta del citrato.Acetil-CoA carbossilasi. Biosintesi acidi grassi saturi. Biosintesi trigliceridi e fosfolipidi.Metabolismo azotatoOrganicazione dell’Ammoniaca. Sintesi del Carbamil fosfato. Ciclo dell’Urea. Transaminasi (GPT e GOT). Deaminazione del glutammato. Tossicità dell'ammoniaca. Glutammina sintetasi. Ciclo dell’alanina.

Metodologie Biochimiche (Laboratorio):. Spettrofotometria. Spettri di assorbimento ed utilizzo di coenzimi piridinici. Dosaggio di proteine in campioni cellulari mediante metodi spettrofotometrici. Determinazione di attività enzimatica in preparati biologici grezzi: Glucosio 6 Fosfato Deidrogenasi. Determinazione di parametri cinetici dell' enzima G6PD. Principi di gas cromatografia e sua applicazione per l’analisi qualitativa e quantitativa di acidi grassi. Determinazione qualitativa e quantitativa di nucleotidi adenilici tramite cromatografia liquida ad alte prestazioni. Definizione della struttura primaria delle proteine mediante spettrometria di massa; digestione di proteine standard con tripsina. Peptide mass fingerprint e sequenza “de novo”.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Principi di Biochimica - Garrett, Grisham - Editore: Piccin

Fondamenti di Biochimica - Voet, Voet, Pratt - Editore: Zanichelli

Biochimica - Campbell, Farrell - Editore: EdiSES

I principi di biochimica di Lehninger - Nelson, Cox - Editore: Zanichelli

Biochimica - Stryer, Timoczcko, Berg - Editore: Zanichelli

Materiale delle lezioni presente in  AulaWeb