Ateneo - UPO

Alcuni suggerimenti:
- Jeremy M Berg John L Tymoczko Lubert Stryer. Biochimica. Zanichelli 2012
- David L Nelson Michael M Cox. Principi di biochimica di Lehninger. Zanichelli 2018
- Donald Voet Judith G Voet Charlotte W Pratt. Fondamenti di biochimica. Zanichelli 2017

Per integrare:
- Bruce Alberts , Alexander Johnson , Julian Lewis , David Morgan , Martin Raff , Keith Roberts , Peter Walter. Biologia molecolare della cellula. Zanichelli 2016
- Umberto Mura. ENZIMI IN AZIONE. EdiSES, 2012
- Metodologie biochimiche Espressione, purificazione e caratterizzazione delle proteine, Seconda edizione, Zanichelli. A cura di Maria Carmela Bonaccorsi Di Patti, Roberto Contestabile, Martino Luigi Di Salvo
- Metodologie biochimiche e biomolecolari, Strumenti e tecniche per il laboratorio del nuovo millennio, Zanichelli Mauro Maccarrone
- PRINCIPI DI METODOLOGIA BIOCHIMICA di C. De Marco, C. Cini – Ed. Piccin

Trasmettere allo studente le basi per un approccio molecolare alla fisiologia ed alla patologia, tramite la definizione del rapporto struttura-funzione delle macromolecole biologiche, con particolare attenzione alle proteine.
Lo studente dovrà essere in grado di descrivere la struttura della materia biologica, sapendo riconoscere il ruolo della struttura sulla funzione delle macromolecole. Dovrà inoltre padroneggiare i principali meccanismi di azione degli enzimi e conseguire un’adeguata conoscenza dei meccanismi di trasduzione del segnale
Su queste basi lo studente potrà acquisire la conoscenza del metabolismo e la capacità di descriverne i processi principali.
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.
Le lezioni teoriche forniscono allo studente una panoramica delle tecniche biochimiche moderne e delle loro applicazioni e gli strumenti per una lettura critica della letteratura.
Le esercitazioni mirano a far acquisire le capacità pratiche richieste per l’utilizzo delle tecniche biochimiche di base e per un proficuo internato di tesi.

Al fine di comprendere i contenuti del corso e poter esprimere con linguaggio appropriato quanto appreso è richiesto il superamento degli esami di:
- chimica generale, con particolare attenzione alle proprietà degli elementi e dei compisti chimici
- chimica organica con particolare attenzione alle proprietà dei gruppi funzionali ed alla struttura dei principali composti biologici.
- corso "sucurezza nei laboratori chimici e biologici".
E’ suggerito il superamento di:
- fisica con particolare attenzione alla termodinamica.
- Conoscenze di base di biologia cellulare.

Il corso comprende lezioni frontali con proiezione di diapositive + materiale multimediale interattivo come quiz (generalmente su DIR) + alcuni articoli scientifici.
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).
Il modulo di laboratorio (frequenza obbligatoria) comprende:
- simulazioni informatiche delle principali tecniche ed esercitazioni di bioinformatica
- esercitazioni in laboratori didattici chimico-biologici.

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/ ).
Al termine delle esercitazioni lo studente presenterà un quaderno di laboratorio che insieme al rendimento in laboratorio costituirà la base per la successiva valutazione

L'esame consiste in uno scritto di biochimica strutturale costituito da 50 domande suddivise in: quiz con risposta a scelta multipla, vero/falso, riconoscimento strutture
molecolari, problemi numerici (sufficienza 27/50 domande). Tale esame consente di valutare le conoscenze (domande teoriche), le abilità e la capacità di applicare le conoscenze apprese (esercizi), il senso critico, la capacità di comprensione del testo.
Dopo la frequenza del modulo di laboratorio si svolge l'esame è orale di biochimica funzionale (alla lavagna o con foglio per formule e diagrammi) per valutare oltre alle conoscenze possedute, la proprietà di linguaggio anche formale e le capacità di contestualizzare. Contestualmente viene discusso il quaderno di laboratorio e le tecniche descritte a lezione.

1.Le macromolecole biologiche. I legami chimici e le interazioni fra molecole nella chimica della vita: carboidrati, lipidi e membrane, acidi nucleici RNA e DNA, amminoacidi e proteine.
La sequenza aminoacidica; strutture secondarie; struttura terziaria; strutture supersecondarie, motivi strutturali e domini funzionali; struttura quaternaria: proteine fibrose e proteine globulari.
2.Gli enzimi e la cinetica enzimatica. Le leggi della termodinamica nelle reazioni biologiche.
Enzimi, coenzimi, gruppi prostetici: meccanismi generali d’azione e catalisi. Cinetica enzimatica e parametri cinetici fondamentali.
Inibizione competitiva, mista e incompetitiva.
Meccanismi di generali di regolazione degli enzimi: covalenti e non covalenti
3.Rapporto struttura-localizzazione-funzione delle macromolecole biologiche. Organizzazione delle membrane cellulari e subcellulari, il modello a mosaico fluido, i “lipid rafts”.
Modificazioni delle proteine e segnali per la localizzazione.
Proteine che legano l’O2: gruppo EME, mioglobina ed emoglobina.
Talassemie, emoglobinopatie e meteglobinemie.
Proteine con funzione di riconoscimento e difesa: le immunoglobuline.
Unità strutturale contrattile: la fibra muscolare, meccanismo biochimico della contrazione.
Proteine del citoscheletro, actina, tubuilina e motori molecolari.
I filamenti intermedi
4.Trasporto di molecole attraverso le membrane: biochimica del traffico vescicolare, trasportatori e canali.
Le pompe ioniche, sistemi di co-trasporto e antiporto.
5.Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato:
6.Il metabolismo del glicogeno negli animali. Mantenimento glicemia.
7.Il ciclo dell’acido citrico. La fosforilazione ossidativa.
8.Digestione, trasporto e catabolismo degli acidi grassi. I corpi chetonici.
9.Biosintesi dei lipidi: acidi grassi, triacilgliceroli, fosfolipidi di membrana, colesterolo.
10.Degradazione degli amminoacidi e produzione dell’urea.
11.Organicazione dell’azoto e biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate.
12.Fotosintesi e organicazione carbonio C3 e C4.
13.Principi di regolazione metabolica e ormonale applicati alle vie metaboliche. Iintegrazione del metabolismo nei mammiferi.
14.La misura in ambito biologico.
15.Spettrofotometria.
16.Radioisotopi in laboratorio.
17.Cromatografia.
18.Elettroforesi.
19.Caratterizzazione di proteine.
20.Anticorpi nelle biotecnologie.
21.Enzimi in diagnostica ed in ricerca.

Essere in grado di:
- identificare le macromolecole biologiche,
- cogliere le interconnessioni tra strutture macromolecolari, funzione e regolazione
- acquisire autonomia di giudizio nella valutazione di problematiche biochimiche relative alla struttura ed al funzionamento delle biomolecole all'interno della cellula e nell'ambiente extracellulare.
- comprendere ed utilizzare correttamente il linguaggio e la formulazione tipiche della biochimica
- integrare / contestualizzare i fenomeni a livello molecolare con gli altri livelli di organizzazione del vivente (cellulare/istologico/anatomico)

Conoscere:
- i meccanismi dell’attività degli enzimi e sapere risolvere semplici problemi inerenti la cinetica enzimatica.
- le basi della trasduzione del segnale e dei meccanismi di trasporto e mobilità cellulare.

Descrivere:
- le principali vie metaboliche.
- le principali tecniche biochimiche a livello sufficiente per la lettura di articoli scientifici.

Le esercitazione consentono di muoversi fruttuosamente in laboratorio anche in vista del tirocinio di laurea. A tale scopo la pratica nella compilazione del quaderno di laboratorio risulta importante.

Introduzione
I legami chimici e le interazioni fra molecole nella chimica della vita

Biochimica Strutturale
Struttura, classificazione e funzione delle macromolecole biologiche.
Glicidi semplici e complessi; lipidi e struttura delle membrane biologiche.
Gli acidi nucleici ed meccanismi generali della trasmissione dell’informazione.
Gli amminoacidi e le proteine: strutture e folding.
Modificazioni co e post-traduzionali delle proteine e segnali per la localizzazione.
Enzimi e cinetica enzimatica.
Proteine di trasporto extracellulare, proteine che legano l’ossigeno, il ferro ed il rame. Unità strutturale contrattile: organizzazione
morfologica e molecolare.
Proteine del citoscheletro
Proteine della matrice extracellulare.
Trasporto di molecole: biochimica del traffico vescicolare, trasporto di molecole attraverso le membrane.
Trasmissione di segnali regolatori dall’esterno all’interno della cellula: meccanismi fondamentali della trasduzione del segnale. Le principali vie di segnalazione negli
organismi pluricellulari
Laboratorio
La misura in ambito biologico.
Preparazione del campione.
Spettrofotometria.
Radioisotopi in laboratorio biomedico.
Cromatografia.
Elettroforesi.
Caratterizzazione di proteine.
Anticorpi nelle biotecnologie.
Enzimi in diagnostica ed in ricerca.
Saggi di binding ed associazione.

Biochimica Funzionale
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 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 desossinucleotidi con regolazione.
18. Catabolismo nucleotidi e acido urico.
19. Integrazione metabolismo ciclo nutrito/digiuno.
20. Controllo appetito e massa corporea.