OBIETTIVI FORMATIVI

One of the professional opportunities for graduates in Bioengineering is the design/implementation of instrumentation for the analysis of metabolites, as possible markers of pathologies. The general objective of the Biochemistry unit is to provide concepts of biochemistry and clinical biochemistry to understand the meaning of metabolite evaluations, as indicators of (dys)metabolism, and to acquire a language that allows the Bioengineer to interact with physician/biotechnologists in the design/implementation of equipment for biomedical diagnosis and/or research. Specific objectives include: 1. To recognize and describe the main biomolecules (lipids, proteins, carbohydrates, nucleotides); 2. To understand and discuss the role of enzymatic regulation (also through knowledge of signaling and kinetics) in the different metabolic pathways; 3. To distinguish the main anabolic and catabolic pathways, connecting them in different metabolic or dysmetabolic conditions, with a focus on the (dys)functional integration between the different human organs.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli studenti apprenderanno a riconoscere, scrivere e descrivere la struttura delle principali biomolecole (lipidi, proteine, carboidrati, nucleotidi). Inoltre, dovranno distinguere le vie anaboliche e cataboliche, collegandole tra di loro nelle diverse situazioni metaboliche. Gli studenti dovranno comprendere e discutere il ruolo della regolazione enzimatica (anche tramite conoscenze di cinetica e termodinamica) nelle diverse vie metaboliche.  Gli studenti dovrebbero essere in grado di correlare le vie di segnalazione che attivano diverse risposte metaboliche in diversi organi, con un fuoco sulla integrazione (dis)funzionale tra i diversi organi umani. 

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali. Seminari. Esercitazione di elementare utilizzo di database biomedici per ricerca informazioni.

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Struttura, proprietà strutturali e funzione di amminoacidi e proteine.
• Enzimologia. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica. Enzimi allosterici. Proprietà e classificazione degli enzimi. Le vitamine come coenzimi.  
• Proteine che legano e trasportano ossigeno; mioglobina ed emoglobina: proprietà strutturali e curve di saturazione. Cooperatività.
• Principi di bioenergetica e di biosegnalazione.
• Ruolo dell'ATP e di altri composti fosforici. Concetti generali di metabolismo, catabolismo, anabolismo.
• Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi, gluconeogenesi e loro regolazione. I corpi chetonici. Glicogeno sintesi, glicogeno lisi e loro reciproca regolazione nel muscolo e nel fegato. La via dei pentosi fosfati: fase ossidativa e non ossidativa, significato metabolico e regolazione. Glutatione. Test clinici per il metabolismo glucidico.
• Il ciclo dell'acido citrico. Ingresso del piruvato nei mitocondri. Piruvato deidrogenasi. AcetilCoA. Regolazione del ciclo dell'acido citrico.
• La fosforilazione ossidativa. Flusso degli elettroni sui complessi della catena respiratoria. Strutture e funzioni dei cofattori implicati nel trasporto degli elettroni. Formazione del gradiente protonico. Accoppiamento chemiosmotico. ATP-sintetasi. Struttura e funzione. Accoppiamento della sintesi di ATP al gradiente protonico ed al consumo di ossigeno.
• Metabolismo dei lipidi. Le lipasi e la regolazione del metabolismo dei triacilgliceroli. Acidi grassi: attivazione, meccanismo di trasporto, β-ossidazione. Regolazione. Resa energetica per l’ossidazione del palmitato. Biosintesi degli acidi grassi e dei triacilgliceroli. Test clinici per il metabolismo lipidico.
• Catabolismo delle proteine. Transaminazione e deaminazione del glutammato. Amminoacidi chetogenici e glucogenici. Ciclo dell’urea e regolazione. Test clinici per il metabolismo proteico.
• Correlazioni metaboliche tra gli organi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

“Introduzione alla Biochimica di Lehninger”, David L. Nelson, Michael M. Cox. Ed. Zanichelli.