Ateneo - UPO

Biochimica Funzionale
0. Introduzione
1. Digestione carboidrati con glicolisi aerobia ed anaerobia.
2. Piruvato deidrogenasi e ciclo di acidi tricarbossilici.
3. Fosforilazione ossidativa e ROS.
4. Pentoso fosfati + gluconeogenesi.
5. Metabolismo glicogeno.
6. Regolazione catabolismo glucosio e glicemia.
7. Regolazione glicogeno e glicemia.
8. Lipidi: digestione, trasposto e lipoproteine, catabolismo acidi grassi.
9. Catabolismo acidi grassi, acidi grassi con C dispari, corpi chetonici perossisomi ed acidi grassi insaturi.
10. Biosintesi acidi grassi e fosfolipidi con accenni agli sfingolipidi.
11. Colesterolo: sintesi e catabolismo ad acidi biliari.
12. Ormoni steroidei, produzione e ruoli fisiologici.
13. Fotosintesi e ciclo di Calvin.
14. Organicazione dell’azoto e biosintesi aminoacidi, aminoacidi essenziali.
15. Digestione proteine, trasporto nel sangue (alanina, glutammina), degradazione degli aminoacidi per esempi (tirosina), ciclo dell’urea.16. Derivati degli aminoacidi: ammine bioattive, NO, eme.
17. Anabolismo nucleotidi e deossinucleotidi con regolazione.
18. Catabolismo nucleotidi e acido urico.
19. Integrazione metabolismo ciclo nutrito/digiuno.
20. Controllo appetito e massa corporea.

Laboratorio Tecnologie ricombinati
Principi teorici e alcuni aspetti pratici delle principali tecniche del DNA ricombinante.

David L Nelson Michael M Cox, I principi di biochimica di Lehninger. Ottava edizione italiana a cura di Edon Melloni 2022 –
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
Jeremy Dale, et al. "Dai Geni ai Genomi" - EDISES (terza edizione)
James D.Watson et al. "DNA Ricombinante" - Zanichelli (seconda edizione)
Terry A. Brown"Biotecnologie Molecolari" - Zanichelli (seconde edizione).

Le lezioni teoriche forniscono agli studenti una panoramica delle principali vie metaboliche ma anche delle tecniche biochimiche moderne e delle loro applicazioni con particolare riguardo allo studio delle proteine. Allo stesso tempo il modulo teorico vuole fornire allo studente gli strumenti per una lettura critica della letteratura. Hanno come obiettivo base l'acquisizione della conoscenza del metabolismo ad un livello sufficiente a descrivere i processi di digestione, assorbimento, trasporto, deposito, catabolismo, interconversione, escrezione, biosintesi di: carboidrati, amminoacidi e proteine, lipidi, nucleotidi, gruppo eme. Per tale obiettivo è necessario padroneggiare il linguaggio formale (formule chimiche) ed utilizzarlo adeguatamente per presentare le conoscenze acquisite. Obiettivo ulteriore è la capacità di mettere tali processi in relazione ai diversi stati funzionali dell’organismo insieme ai meccanismi di regolazione ormonale dei principali processi biochimici. Obiettivo avanzato è l’integrazione di tali nozioni a livello molecolare con quanto precedentemente appreso a livello cellulare, istologico ed anatomico per fornire solide basi alla comprensione della fisiologia e patologia.
La parte di laboratorio mira a fornire le basi teoriche e pratiche delle metodiche e tecnologie utilizzate nello studio ed analisi dell’espressione genica. Particolare enfasi sarà rivolta alle tecniche del DNAricombinante utilizzate per clonare, esprimere ed analizzare prodotti genici di interessebiomedico ed applicativo. A supporto di queste, il modulo prevede la obbligatoriafrequenza di un laboratorio didattico.

Al fine di comprendere i contenuti del corso e poter esprimere con linguaggio appropriato quanto appreso è richiesto il superamento dell'esame di chimica generale, con particolare attenzione alle proprietà degli elementi e dei composti chimici.

Gli studenti devono inoltre conoscere la chimica organica con particolare attenzione alle proprietà dei gruppi funzionali ed alla struttura dei principali composti biologici; la biologia cellulare e la genetica di base ed, in particolare, i meccanismi molecolari e cellulari che regolano la replicazione, la crescita cellulare e il programma di espressione genica sia in organismi procarioti che eucarioti.

È suggerito il superamento di fisica con particolare attenzione alla termodinamica.

Questo modulo comprende lezioni frontali con proiezione di diapositive + materiale multimediale interattivo (generalmente su DIR) + alcuni articoli scientifici e test di autovalutazione. Comprende inoltre una parte di laoratorio a frequenza obbligatoria.

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.

Sarà effettuata una prova scritta (domande a risposta multipla) sulla parte di laboratorio a cui potranno accedere gli studenti che avranno frequentato il laboratorio stesso.
Gli studenti sufficienti potranno sostenere un esame è orale (alla lavagna o con foglio per formule e diagrammi) di biochimica funzionale per permettere di valutare le conoscenze possedute, la proprietà di linguaggio anche formale e le capacità di contestualizzare.
Il voto finale sarà la media ponderata dei due moduli.

Biochimica funzionale
Ripasso di bioenergetica e tipi di reazioni biochimiche:
1) bioenergetica e termodinamica
2) logica chimica e reazioni biochimiche più comuni
3) trasferimenti di gruppi fosforici e ATP
4) reazioni biologiche di ossidoriduzione
Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato:
1) La glicolisi, vie di alimentazione della glicolisi, il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione.
2) La gluconeogenesi.
3) L’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato.
3) Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi.
Il metabolismo del glicogeno negli animali, regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno. Mantenimento glicemia.
Il ciclo dell’acido citrico:
1) Produzione di acetil-CoA (acetato attivato).
2) Reazioni del ciclo dell’acido citrico.
3) Regolazione del ciclo dell’acido citrico.
4) Il ciclo del gliossilato nei vegetali.
Fosforilazione ossidativa:
1) Il flusso degli elettroni nei mitocondri.
2) La sintesi dell’ATP.
3) Regolazione della fosforilazione ossidativa.
4) I mitocondri nella termogenesi, nella sintesi degli steroidi e nell’apoptosi.
Catabolismo degli acidi grassi: Digestione, mobilizzazione e trasporto degli acidi grassi. Ossidazione degli acidi grassi, acidi grassi insaturi e a numero dispari di C. I corpi chetonici.
Biosintesi dei lipidi: Biosintesi degli acidi grassi. Biosintesi dei triacilgliceroli. Biosintesi dei fosfolipidi di membrana. Colesterolo, steroidi e isoprenoidi: biosintesi, regolazione e trasporto.
Ossidazione degli amminoacidi e produzione dell’urea: Destino metabolico dei gruppi amminici. Escrezione dell’azoto e ciclo dell’urea. Vie di degradazione degli amminoacidi.
Organicazione dell’azoto e biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate. Particolare attenzione al metabolismo di EME ed al trasporto del ferro
Fotosintesi e la cattura dell’energia luminosa: L’assorbimento della luce e fotofosforilazione, L’evento fotochimico centrale: il flusso di elettroni indotto dalla luce. Sintesi di ATP accoppiata alla fotofosforilazione. Piante C3 e C4. Biosintesi dei carboidrati nelle piante e nei batteri
Principi di regolazione metabolica:
1) Regolazione delle vie metaboliche. Analisi del controllo metabolico.
2) Regolazione ormonale e integrazione del metabolismo nei mammiferi.
3) Meccanismi ormonali di controllo dell'appetito e della massa corporea.

Laboratorio tecnologie ricombinanti
Concetto di clonaggio. Conoscenza delle principali strategie di manipolazione genica.Caratteristiche principali dei vettori di clonaggio. Espressione di proteine ricombinanti.Conoscenza delle principali strategie di costruzione e mantenimento di organismigeneticamente modificati. Conoscenza delle tecnologie applicate alla diagnosigenetica. Strategie di clonaggio e di analisi di genoteche. PCR: principi e utilizzo.Mutagenesi mirata. Metodi di trasformazione genica. Espressione di transgeni inanimali modello. Cenni di Proteomica. Strategie genetiche per il miglioramentofenotipico di organismi di interesse socioeconomico. Animal & Plant Pharming.Clonaggio e analisi del DNA nelle scienze forensi e in archeologia.

Essere in grado di:
- descrivere le principali vie metaboliche.
- comprendere ed utilizzare correttamente il linguaggio e la formulazione tipiche della biochimica
- avere una conoscenza di base dei sistemi di regolazione ormonale e metabolica
- integrare / contestualizzare i fenomeni a livello molecolare con gli altri livelli di organizzazione del vivente (cellulare/istologico/anatomico)
- comprendere le principali tecniche biochimiche a livello sufficiente per la lettura di articoli scientifici.
Acquisire:
- le basi teoriche e pratiche delle metodiche e tecnologie utilizzate nello studio ed analisi dell’espressione genica,
- le principali tecniche utilizzate per clonare, esprimere ed analizzare prodotti genici di interesse biomedico ed applicativo,
- familiarità con strumentazione e metodiche di lavoro di un laboratorio di ricerca/analisi.