Biochimica

Oggetto:

Biochimica

Oggetto:

Anno accademico 2010/2011

Codice dell'attività didattica

MFN0373

Docenti

Prof. Gianfranco Gilardi FRSC
Prof. Paola Allegra
Dott. Sheila Sadeghi (Esercitatore)

Corso di studi

Scienze Biologiche D.M. 270

Anno

2° anno

Periodo didattico

I semestre

Tipologia

Caratterizzante

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

BIO/10 - biochimica

Oggetto:

Obiettivi formativi

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Oggetto:

Programma

Concetti fondamentali della chimica biologica

Acidi nucleici
I nucleotidi

Proteine: Struttura e Funzione:
Amino acidi: formule e proprieta
Struttura primaria
Legame peptidico, struttura secondaria, terziaria, quaternaria,
Assemblaggio di multi-subunita - motori molecolari, sistema actina/miosina, microtubuli, rotazione e movimento dei batteri.

Enzimi: concetti di base e meccanismi di catalisi enzimatica
Classificazione, meccanismo dazione
Esempi di reazioni catalizzate
Descrizione di alcune tipiche proteine enzimatiche.
Concetti di termodinamica e cinetica enzimatica
Michaelis Menten
Attivazione e inibizione enzimatica

Principi di bioenergetica e metabolismo
Bioenergetica, termodinamica, ATP
Fosforilazione ossidativa, ATP-sintasi

Carboidrati
Monosaccaridi: classificazione e stereoisomeria
Polisaccaridi: analisi, disaccaridi, polisaccaridi di struttura e di riserva, glicosaminoglicani
Glicoproteine

Lipidi e membrane cellulari
Acidi grassi
Triacilgliceroli
Glicerofosfolipidi
Sfingolipidi
Colesterolo

Cofattori e vitamine
caratteri generali, funzioni, effetti biologici
vitamine liposolubili A e D
ruolo delle vitamine B₁, B₂, B₆, B₁₂, C, H, PP;
trasformazione di vitamine in coenzimi
loro rilevanza nel metabolismo

Glicolisi e gluconeogenesi

reazioni di degradazione del glucosio; intermedi glicolitici ad alta energia; destino del piruvato; via dei pentoso-fosfati
struttura e metabolismo del glicogeno,glicogenolisi e glicogenosintesi; insulina e glucagone.

Ciclo dellacido citrico
piruvato deidrogenasi e ruolo metabolico dellacetil-CoA;
raezioni del ciclo di Krebs
chetogenesi

Metabolismo degli acidi grassi
beta ossidazione
sintesi degli acidi grassi

Ossidazione degli amino acidi e produzione dellurea
deaminazione ossidativa degli aminoacidi e reazione di transaminazione
sintesi dellurea e sua compartimentazione cellulare

Biosintesi degli amino acidi
cenni generali sul metabolismo dellazoto
descrizione delle principali vie di sintesi

Biosintesi e degradazione dei nucleotidi
sintesi dellepurine e loro degradazione
sintesi delle pirimidine e loro degradazione
sintesi dei desossiribonucleotidi
sintesi del desossitimidilato

Esercitazione 1 Richiami sulla struttura dei gruppi funzionali delle biomolecole; allestimento di modelli tridimensionali (anche tramite sofware dedicati, es. Chemsketch)

Esercitazione 2 Preparazione di tamponi (per esempio fosfato e TRIS) di uso comune nei laboratori biochimici. Calcolo delle molarità, utilizzo delle bilance, pHmetro, uso della vetreria di laboratorio, misurazione accurata dei volumi

Esercitazione 3 La legge di Lambert-Beer. Esempi tramite misurazione di spettri di molecole biologiche quali DNA, proteine e altre molecole di interesse biologico (es. coenzimi FAD, NAD+). Potenzialità dei metodi spettrofotometrici per misurazioni qualitative e quantitative. Calcolo della purezza per campioni di DNA e proteine. Correlazioni lineari e loro utilizzo per il dosaggio di analiti in campioni ignoti.

Esercitazione 4 Utilizzo di tecniche spettrofotometriche, Dosaggio proteico con allestimento di una retta di calibrazione. Utilizzo di kit spettrofotometrici di dosaggio di uso comune basati su reazioni enzimatiche per rilevare e quantificare analiti di interesse biologico (es. dosaggio acido ascorbico, dosaggio glucosio ecc.)

The course teaches the basis of biological chemistry from biomolecules structure-function to fundamentals of metabolism.

1.    Introduction and background to biochemistry
2.    Nucleic acids and nucleotides
3.    Protein structure and function. Aminoacids: formulae and properties. Primary structure, peptide bond. Three-dimensional structures of proteins: secondary, tertiary and quaternary structure. Assembly of multi-subunit: molecular motors, actin/myosin, microtubules, bacterial motility: protein assembly in cilia and flagella
4.    Enzymes: concepts and mechanisms of catalysis. Classification, action mechanism. Examples of reactions. Examples of selected enzymes structure. Thermodynamics and kinetics of enzyme reactions. Michaelis Menten model, Activation and inhibition.
5.    Principles of metabolism    Energy balance in biosystems, thermodynamics. ATP. Oxidative phosphorilation and ATP-sintase.
6.    Carbohydrate.    Classification: Monosaccharides, disaccharides and polisaccharides. Functions of oligosaccharides. Glycoproteins: proteoglycans, bacterial cell wall, glycosylated proteins.
7.    Lipid and Biological Membranes. Fatty Acids, Triacylglycerols Sphingolipids, Glycosphingolipids, colesterol.
8.    Cofactors and vitamins:
general features, functions, biological effects. Liposoluble vitamis, A and D. Role of vitamins B1, B2, B3, B6, B8, B12, C, H, PP. Transformation of vitamins to coenzymes.
9.    Glycolysis e gluconeogenesis
10.    The citric acid cycle
11.    Lipid methabolism: Fatty acid oxidation
12.    Amino acid oxidation and urea cycle
13.    Biosynthesis of amino acids
14.    Biosynthesis of nucleotides
Practicals: functional groups and tridimentional models of biomolecules (Chemsketch). Buffer preparation (use of balances, pHmeter, accuracy in volume measuremens, use of glassware). Spectrophotometry: the Lambert-Beer Law, protein and DNA quantitation, purity check, assays based on kits (i.e. glucose, ascorbic acid).

Il corso si propone di fornire agli studenti i fondamenti della Chimica Biologica, partendo dalla struttura-funzione delle biomolecole per arrivare a concetti base del metabolismo.

Nel dettaglio le finalità sono articolate in tre punti:
1.    Fornire le competenze teoriche e le nozioni relative alla conoscenza e al ruolo delle macromolecole biologiche nei processi biochimici, identificare i gruppi funzionali delle biomolecole (anche attraverso esercitazioni mirate) a partire dai componenti più semplici (monosaccaridi, aminoacidi, nucleotidi) fino ad esempi di organizzazione di sistemi supramolecolari complessi (catena respiratoria, motori molecolari)
2.    Fornire i concetti chiave della catalisi enzimatica e delle funzioni metaboliche di base, con un inquadramento generale integrato dei cicli metabolici fondamentali.
3.    Avviare gli studenti allapproccio sperimentale in campo biochimico attraverso esercitazioni pratiche di laboratorio in cui si introducono le tecniche biochimiche di base (preparazione di tamponi, uso pHmetro, trattamento di dati sperimentali, rette di regressione, valutazione dellerrore sperimentale, identificazione della purezza e della concentrazione degli analiti) e si apprende ad applicare correttamente una tecnica (la spettrofotometria) per analisi qualitative e quantitative di molecole biologiche.

C.K. Mathews, K.E. van Holde, Biochimica, Ed. Ambrosiana, 3° ed., 2004, Milano.
D.L. Nelson, M.M. Cox, I Principi di Biochimica di Lehninger, Zanichelli Ed., 4°ed., 2006, Bologna.
J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochimica, Zanichelli Ed., 6° ed., 2008, Bologna.
D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Zanichelli Ed., 2002, Bologna

Esame scritto.
1. Esercitazioni pratiche (20% del voto finale): quiz a risposta multipla e alcune brevi risposte a problemi (con semplici calcoli).

2. Una prova scritta finale (80% del voto finale), articolata in 3 domande; se necessario, la commissione desame si riserva di verificare la preparazione dello studente con un colloquio, al momento della registrazione del voto.

Propedeuticità: Biologia della Cellula e dei Tessuti e Chimica Organica (solo per gli immatricolati dal 2010/2011).

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria; per i corsi di laboratorio e le attività di esercitazione relative ai corsi la frequenza è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.

Descrizione