Ateneo - UPO

Biochimica strutturale:
Glucidi.
Lipidi.
Amminoacidi.
Struttura delle proteine.
Rapporto struttura-funzione di classi proteiche.
Proteine trasportatrici.
Enzimi.
Velocità di reazione.
Meccanismi di regolazione.
Vitamine e cofattori:
Meccanismi di Segnalazione.
Classi di recettori.
Bioenergetica.
Respirazione cellulare.
Metabolismo.

Suggerito:
David L Nelson Michael M Cox, I principi di biochimica di Lehninger. Ottava edizione italiana a cura di Edon Melloni 2022 – Esistono anche varie versioni riassunte e quindi non completissime quali «introduzione alla biochimica di Lehninger» stessi autori

Altri validi
Jeremy M Berg John L Tymoczko Gregory J. Gatto Lubert Stryer, Biochimica. Ottava edizione italiana condotta sulla nona edizione americana 2020
AAVV Biochimica. Edi ERMES
La Biochimica di Thomas M. Devlin di D' Andrea - Altieri - Baldanzi - Borriello - Devlin - AAVV 2023 - MEDICO

Per integrare:
B Alberts, A Johnson, J Lewis, D Morgan, M Raff, K Roberts, P Walter. Biologia molecolare della cellula. Zanichelli 2016

Creare negli studenti le basi per un approccio molecolare alla fisiologia ed alla patologia, tramite la definizione del rapporto struttura-funzione delle macromolecole biologiche, con particolare riferimento alle proteine trasportatrici o dotate di attività enzimatica.
Trasferire allo studente solide conoscenze dei meccanismi di segnalazione recettore-mediati e delle vie di segnalazione intra-cellulare.
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di descrivere, in termini molecolari, la struttura della materia biologica, sapendo riconoscere il ruolo della struttura sulla funzionalità delle macromolecole stesse.
Dovrà inoltre mostrare padronanza dei principali meccanismi di trasduzione del segnale, sapendone focalizzare il ruolo nei processi di segnalazione cellulare.

Aver seguito i corsi di chimica e biologia cellulare.
Conoscenza della struttura e reattività dei principali composti biologici (zuccheri, lipidi, proteine, acidi nucleici).
Basi di anatomia (struttura e funzione dei principali sistemi del corpo umano)

Questo modulo comprende:
- lezioni frontali con proiezione di diapositive
- materiale multimediale interattivo (generalmente su DIR)
- alcuni articoli scientifici
- dissertazioni guidate da parte degli studenti.
Per la preparazione dell'esame gli studenti dovranno utilizzare i libri di testo e le letture consigliate per integrare il materiale fornito dal docente (copia pdf delle diapositive proiettate a lezione ed eventuali dispense che approfondiscono gli argomenti trattati durante il corso).
Copia pdf delle diapositive proiettate, il materiale di approfondimento e tutte le informazioni riguardanti il corso e le modalità di esame saranno rese disponibili sul DIR (https://www.dir.uniupo.it/ ).

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con
Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati
rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e

consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-
disabili-e-dsa

Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo,
possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle
modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Sono previsti numerosi test di autovalutazione in itinere.
E' previsto un esame finale scritto a risposte multiple su PC con eventualmente una o più risposte libere.
Il voto finale viene calcolato come percentuale di risposte corrette/domande totali e potrà essere integrato con eventuali attività di ricerca e discussione guidata svolte dagli studenti durante il corso.
Il test è realizzato per verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi del modulo.

Glucidi: monosacaccaridi, disaccaridi. Zuccheri modificati. Legame glicosidico. Polisaccaridi di riserva e strutturali: glicogeno, glicosamminoglicani solforati.
Lipidi. Acidi grassi saturi ed insaturi. Nomenclatura e struttura. Gliceridi: triacilgliceroli e glicerofosfolipidi. Sfingolipidi: sfingomielina e glicolipidi. Organizzazione dei lipidi in ambiente acquoso: vescicole, micelle, doppio strato. Struttura del colesterolo e suoi derivati: colesterolo esterificato, acidi colici, cenni su ormoni sessuali e corticosurrenalici. Organizzazione delle membrane cellulari e subcellulari: generalità.
Amminoacidi: struttura, classificazione in base alla catena laterale. Amminoacidi non proteici. Proprietà anfoioniche degli aa. Punto isoelettrico. Separazione elettroforetica degli aa; cromatografia su carta ed in colonna a scambio ionico. Legame peptidico: proprietà chimico fisiche. Rotazione dei legami intorno al Cα: impatto sulla struttura. Polipeptidi e proteine: separazione in base alla dimensione (gel-filtrazione) e per affinità. Determinazione della massa molecolare mediante SDS-elettroforesi.
Struttura delle proteine: struttura primaria, sequenza aa. Struttura secondaria: alfa elica e beta-foglietto. Struttura terziaria. Interazioni deboli di stabilizzazione di ogni livello strutturale. Legami a ponte disolfuro. Denaturazione proteica. Struttura quaternaria. Metodi di studio della struttura delle proteine: cristallografia a raggi x e risonanza magnetica. Errori di folding. Proteine APP – peptidi beta-amiloidi. Proteine glicate.
Rapporto struttura-funzione di classi proteiche diverse: Immunoglobuline, proteine contrattili del muscolo. Unità ’strutturale contrattile: organizzazione morfologica e molecolare. Meccanismo biochimico della contrazione: ruolo di ATP e degli ioni calcio. Proteine della matrice intercellulare, collagene, laminina e fibronectina. Recettori integrinici. Proteine del citoscheletro. Ruolo delle integrine nella comunicazione matrice-cellula. Meccanismo di polimerizzazione di actina e cenni su proteine di regolazione. Microtubuli: struttura, meccanismo di polimerizzazione e ruolo intracellulare. Motori molecolari: chinesine e dineine. Struttura e meccanismo di avanzamento ATP-dipendente sul microtubulo.
Proteine trasportatrici. Proteine trasportatrici nel plasma: generalità. Processo di riconoscimento e di legame. Ka e Kd. Calcolo del grado di Saturazione. Proteine O2-leganti. Gruppo eme: struttura ed interazioni con la catena globinica. Mioglobina: struttura e funzione. Curva di saturazione. Emoglobina: struttura. Curva di saturazione. Allosteria T/R. Interazione tra i siti di legame: cooperatività. Calcolo del grado di cooperatività tra siti di legame uguali appartenenti alla stessa proteina oligomera. Coefficiente di Hill. Regolazione dell’affinità di Hb per il suo ligando da parte di: O2, CO2, H+ e loro ruolo negli scambi gassosi a livello polmonare e tissutale. Ruolo di 2,3 bisfosfoglicerato (BPG) nella regolazione della affinità di Hb per O2. Scambi gassosi materno-fetali. Basi molecolari delle Emoglobinopatie: Talassemie ed anemia falciforme.
Enzimi: meccanismo generale d’azione degli enzimi. Classificazione degli enzimi. Trasformazioni chimiche: aspetti termodinamici. Energia libera di Gibbs. Equazione di Van’t Hoff. Energia di attivazione suo impatto sulla velocità di reazione.
Velocità di reazione. Costante di velocità. Equazione di Arrhenius. Cinetica enzimatica. Ipotesi dello
stato stazionario. Equazione di Michaelis-Menten. Rappresentazione secondo Lineweaver-Burk. Parametri cinetici Fondamentali: significato e metodo di calcolo. Effetto pH ed effetto T.
Meccanismi di regolazione. Attivazione/inibizione per proteolisi, associazione/dissociazione di
subunita. Allosteria: effetti di cooperatività omotropi, eterotropi, positivi e negativi. Asparticotranscarbamilasi. Cinetica degli enzimi regolatori: Enzimi K ed enzimi V. Meccanismi di regolazione multipli. Meccanismi di catalisi: adattamento indotto, riduzione entropica, acido base, covalente. Proteasi: chimotripsina, HIV-proteasi, Trombina, caspasi.
Vitamine e cofattori:
1) vitamine liposolubili: struttura, biodisponiblità, meccanismo d’azione dei cofattori derivati o sintetizzati,
2) vitamine idrosolubili: struttura, biodisponiblità, meccanismo d’azione dei cofattori derivati o sintetizzati.
Meccanismi di Segnalazione. Generalità. Meccanismi endocrini, paracrini, autocrini. Caratteristiche dei processi di segnalazione: specificità, affinità, cooperatività, amplificazione, integrazione. Desensibilizzazione ed effetto soglia. Calcolo dell’affinita’e del numero dei recettori: plot di Scatchard.
Classi di recettori.
-Recettori accoppiati a proteine G trimeriche. Sistemi effettori a valle di proteine G trimeriche: adenilato ciclasi. Meccanismo d’azione di tossine: colera e pertosse. Sistema beta adrenergico.
-Canali voltaggio dipendenti e ligando dipendenti. Canale neurale voltaggio dipendente per il sodio.
Recettore colinergico. Fosfolipasi A-D-C. IP3 e diacilglicerolo. Segnalazione Ca-dipendente. CaMK. MLCK.
-cADPR e NAADP. PKC. Endocannabinoidi: 2-AG. Meccanismi biochimici della percezione sensoriale.
-Recettori Tirosina chinasi: struttura e meccanismo di segnalazione. Via di Ras: MAPK. Via di PI3K: AKT/PKB. Src.
-Recettore di insulina e vie di segnalazione a valle. Regolazione negativa dei TRK: Cbl. Recettori associati a tirosine Chinasi: Jak-Stat. Segnalazione di eritropoietina. Tirosina fosfatasi con struttura receptor-like. Recettori serina/treonina chinasi. Recettori con attività guanilato ciclasica.
-Segnalazione cGMP-dipendente. Sintesi di NO e suo ruolo nella sistema cardiovascolare. Segnalazione inside out e outside in mediata da integrine.
Bioenergetica. Metabolismo basale. Fabbisogno energetico in relazione all’attività fisica. Consumo energetico da parte di tessuti ed organi diversi. Molecole ad alto contenuto energetico: NAD, NADP, FAD, FMN, ATP, fosfocreatina. Intermedi metabolici ad alto contenuto energetico. Esteri e tioesteri. Ruolo dei cofattori redox nei processi catabolici ed anabolici. Compartimentazione metabolica.
Respirazione cellulare. Trasporto equivalenti riducenti dal citosol alla matrice mitocondriale: Sistemi shuttle. Catena di trasporto degli elettroni. ATP sintasi: struttura e meccanismo rotazionale. Teoria chemiosmotica di Mitchell.
Metabolismo: aspetti generali del catabolismo e dell’anabolismo. Aspetti biochimici della digestione
degli alimenti. Ruolo del pancreas nel processo digestivo.

Si intende far acquisire agli studenti:
- il linguaggio tipico della biochimica e i suoi formalismi principali (formule)
- una conoscenza approfondita della relazione struttura-funzione delle molecole biologiche con particolare enfasi alle proteine
- i principali meccanismi di trasduzione del segnale che lo studente dovrà essere in grado di contestualizzare nei diversi contesti biologici
- la capacità di comprendere e discutere gli eventi fisiologici a livello molecolare.