OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire le conoscenze fondamentali sulla biochimica umana per comprendere il metabolismo (catabolismo e anabolismo) cellulare, le interazioni metaboliche tra organi e tessuti e gli effetti regolatori degli ormoni. Applicare queste conoscenze per comprendere le alterazioni biochimiche nelle più comuni condizioni dismetaboliche e patologiche.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà:

• conoscere in modo approfondito la struttura e funzione delle proteine,  dimostrando di avere compreso come le proprietà influenzano la loro funzione in stati fisiologici e di malattia;
• conoscere i  principali tipi di reazioni biochimiche che avvengono all’interno degli organismi, di spiegarne i meccanismi, le variazioni energetiche, il ruolo degli enzimi e i meccanismi di regolazione;
• conoscere le principali vie metaboliche, il loro significato funzionale e i meccanismi di regolazione e aver compreso le specificità biochimiche dei diversi tessuti e le interazioni metaboliche tra gli organi;
• applicare le conoscenze acquisite sui meccanismi generali di regolazione metabolica per spiegare le risposte cellulari e dell'organismo in risposta all'azione di ormoni, durante il digiuno e lo stato alimentato e le loro alterazioni in alcuni stati patologici utilizzati come modello (diabete, cellule tumorali);
• valutare criticamente come alterazioni biochimiche dovute a stati patologici possono essere analizzate attraverso indagini di laboratorio;
• saper descrivere i processi biochimici in modo adeguato e con una terminologia corretta per l'identificazione delle molecole.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento prevede lezioni frontali su argomenti di Biochimica strutturale, metabolica e funzionale che saranno svolte dalle Proff. Bruzzone e Tonetti

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte 1: Biochimica strutturale

1. Struttura e funzione delle proteine
2. Proteine: classificazione e funzioni
3. Proteine coniugate: emoglobina
4. Il controllo di qualità delle proteine
5. Catalizzatori biologici (enzimi): meccanismi di catalisi e classificazione; coenzimi e cofattori enzimatici; cinetica enzimatica; inibizione enzimatica, con esempi di farmaci inibitori enzimatici

Parte 2: Il metabolismo e le principali vie metaboliche

1. Metabolismo e bioenergetica:  ATP, composti ad alta energia, le reazioni biologiche di ossidoriduzione
2. Principi generali di controllo delle attività enzimatiche e di regolazione delle vie metaboliche.  Il ruolo degli enzimi allosterici nelle tappe limitanti delle vie metaboliche. Le modifiche covalenti reversibili (fosforilazione/defosforilazione)
3. Metabolismo glucidico:
   1. glicolisi: ruolo funzionale, reazioni e regolazione; glicolisi aerobica ed anaerobica; 
   2. gluconeogenesi: ruolo funzionale, reazioni e regolazione; ruolo del F2,6BP nella regolazione della glicolisi/gluconeogenesi; 
   3. metabolismo del glicogeno: vie di sintesi e degradazione, ruolo funzionale e regolazione; 
   4. ciclo del pentosio fosfato: reazioni (con formule), ruolo funzionale e regolazione;  specie reattive dell’ossigeno e meccanismi di difesa dallo stress ossidativo e difetto genetico di G6PD; 
   5. utilizzo di fruttosio e galattosio
4. Piruvato deidrogenasi: ruolo e meccanismo enzimatico (con formule). Fermentazione alcolica.
5. Ciclo dell’acido citrico: ruolo funzionale, reazioni e regolazione
6. I sistemi shuttle citosol/mitocondrio
7. Fosforilazione ossidativa: potenziali di riduzione standard, ΔE e ΔG, il gradiente protonico,  struttura e funzione dei complessi della catena respiratoria, la ATP-sintasi, termogenesi mitocondriale.
8. Metabolismo lipidico: 
   1. trigliceridi, digestione ed assorbimento; trasporto dei lipidi complessi attraverso le lipoproteine, le lipoproteina lipasi; lipolisi nel tessuto adiposo 
   2. attivazione degli acidi grassi e trasporto nei mitocondri; ossidazione degli acidi grassi, ruolo funzionale, reazioni e regolazione; degradazione degli acidi grassi insaturi e con catena a numero dispari di C;
   3. sintesi degli acidi grassi: correlazioni tra mitocondrio e citosol, reazioni di sintesi, regolazione;
   4. gliceroneogenesi
   5. sintesi del colesterolo e regolazione; il colesterolo come precursore per altre molecole;
   6. sintesi dei glicerofosfolipidi, fosfolipasi e loro ruolo nella generazione di molecole segnale; le ciclossigenasi e la sintesi degli eicosanoidi (cenni)
9. Corpi chetonici: ruolo funzionale, reazioni di sintesi e sistemi di utilizzo nei tessuti periferici. 
10. Metabolismo degli amminoacidi:
    1. destino metabolico dei gruppi amminici, transaminasi e glutammico deidrogenasi;
    2. il trasporto dei gruppi amminici al fegato: glutammina e ciclo alanina-piruvato;
    3. ciclo dell’urea
11. Metabolismo  dei nucleotidi:
    1. sintesi de novo e di recupero dei nucleotidi purinici e pirimidinici; la formazione dei nucleotidi difosfato e trifosfato;
    2. degradazione delle purine ed acido urico (cenni);
    3. formazione dei deossiribonucleotidi: ribonucleotide reduttasi, timidilato sintasi;
    4. ciclo dei folati; ciclo della SAM
    5. metabolismo dei coenzimi dinucleotidici

Parte 3: Regolazione ormonale ed integrazione del metabolismo

1. Biosegnalazione e caratteristiche generali della trasduzione del segnale
2. Sintesi, rilascio e meccanismo di azione di insulina e glucagone
3. Effetti metabolici di ormoni extrapancreatici: adrenalina, ormoni steroidei, ormoni tiroidei
4. Controllo ormonale del metabolismo: effetti di insulina, glucagone, ormoni steroidei, adipochine; 
5. Controllo della glicemia,  digiuno e stato alimentato
6. Interazioni metaboliche tra organi
7. Cenni di biochimica della nutrizione

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su Aulaweb. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e il materiale su Aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell'esame.

Il libro sotto indicato è suggerito come testo di appoggio, ma gli studenti possono comunque utilizzare anche altri testi di Biochimica di livello universitario, purchè siano edizioni pubblicate negli ultimi 5 anni. Copie del testo sono disponibili per la consultazione presso la Biblioteca della Scuola di Scienze mediche e farmaceutiche

Nelson DL e Cox MM Principi di biochimica di Lehninger, Zanichelli