Ateneo - UPO

Struttura delle proteine:·      Rapporto struttura-funzione nelle classi proteiche.·      Proteine trasportatrici.·      Enzimi. Cinetica enzimatica:·      Velocità di reazione.·      Meccanismi di regolazione.·      Vitamine e cofattori.Trasduzione del segnale:·      Classi di recettori.·      Meccanismi di segnalazione. ·      Secondi messaggeri.Bioenergetica. Introduzione al metabolismo.Respirazione cellulare.

Biochimica con taglio medico: • La Biochimica di Thomas M. Devlin di D' Andrea - Altieri - Baldanzi - Borriello - Devlin - AAVV 2023 Biochimica con taglio più generale: • 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) • 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 Per integrare: • Bruce Alberts, Rebecca Heald, Alexander Johnson. Biologia molecolare della cellula. Zanichelli, edizione 7° del 2025. Biochemistry with medical approach: • La Biochimica di Thomas M. Devlin di D' Andrea - Altieri - Baldanzi - Borriello - Devlin - AAVV 2023 Biochemistry with a more general approach: • 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) • 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 To integrate: • Bruce Alberts, Rebecca Heald, Alexander Johnson. Biologia molecolare della cellula. Zanichelli, edizione 7° del 2025

Conoscenza e comprensione.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
• descrivere in termini molecolari la struttura della materia biologica,
• definire il rapporto struttura-funzione delle macromolecole biologiche, in particolare delle proteine trasportatrici o dotate di attività enzimatica,
• descrivere i meccanismi di segnalazione recettore-mediati e delle vie di segnalazione intra-cellulare,
• descrivere l’organizzazione del metabolismo e le basi della bioenergetica con particolare attenzione al ruolo della fosforilazione ossidativa.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
• riconoscere il ruolo della struttura sulla funzionalità delle macromolecole,
• applicare un approccio molecolare alla fisiologia ed alla patologia,
• discutere il ruolo funzionale dei recettori, dei secondi messaggeri e delle proteine coinvolte nella trasduzione del segnale,
• descrivere l’organizzazione del metabolismo e dei flussi di energia ad esso collegati.

Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
• valutare criticamente le informazioni,
• formulare opinioni informate,
• prendere decisioni autonome.

Abilità comunicative:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
• esprimere in modo chiaro e efficace le proprie informazioni e conoscenze

Capacità di apprendimento
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
• apprendere in modo autonomo e continuo,
• aggiornare le proprie competenze e conoscenze.

Aver seguito i corsi di chimica, fisica e biologia. 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). Basi di termodinamica.

Questo modulo comprende:
- lezioni frontali con proiezione di diapositive,- simulazioni sperimentali,
- materiale multimediale interattivo (generalmente su DIR) con test di autovalutazione online,- 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/ ).
Il controllo in itinere dell'apprendimento avverà tramite discussione collegiale degli argomenti del
programma e degli esercizi numerici proposti durante le lezioni. Inoltre nella sezione DIR contiene
materiale ad uso dello studente per verificare il grado di preparazione iniziale e dell'apprendimento in
itinere. Sono disponibili tracce di discussione e verifica di studio degli argomenti trattati nel corso. Sono
inoltre disponibili test con domande a risposta aperta e multipla ed esercizi numerici per la valutazione
dello studio.

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. Le domande della prova scritta comprendono: test a risposta multipla, strutture molecolari,
esercizi numerici, domande a risposta aperta, relative a tutti gli argomenti del programma del corso. Le
risposte alle domande aperte vengono giudicate sia per il contenuto sia per il linguaggio appropriato. I
punteggi delle domande sono indicati nel compito
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 e
con i risultati ottenuti nelle attività su DIR.
Il test è realizzato per verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del
programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente.
La prova in itinere di Biochimica 1 esita con un voto che rimane valido fino al mese di dicembre
dell’anno accademico in corso e consente di accedere all’orale nella parte di Biochimica 2. La
valutazione complessiva terrà conto degli elementi raccolti dalla commissione sia nella prova scritta di
biochimica I sia del voto della parte di biologia molecolare e in quella orale di Biochimica II.
L’esame scritto di biochimica I si deve sempre risostenere nel caso in cui non venisse superato l’orale. La sufficienza si ottiene con una limitata conoscenza e capacità di comprensione del programma. L’eccellenza si ottiene dimostrando ottime capacità di comprensione del programma e eccellenti abilità comunicative.

Struttura delle proteine: struttura primaria, struttura secondaria (alfa elica e beta-foglietto); struttura terziaria e quaternaria. Legame peptidico, ingombro sterico, interazioni deboli alla base di ogni livello strutturale e legami a ponte disolfuro. Denaturazione proteica e perdita di funzione. Errori di folding, aggregati proteici, proteine prioniche e peptidi beta-amiloidi. Proteine glicate e lipidate. Metodi di studio di polipeptidi e proteine: ·      cromatografia per la separazione in base alla dimensione carica o per affinità; ·      elettroforesi e determinazione della massa molecolare (SDS-PAGE e isoelettrofocusing)·      metodi di studio della struttura delle proteine (cristallografia a raggi x, risonanza magnetica, cryo-electronmicroscopy). Rapporto struttura-funzione di classi proteiche diverse: ·      immunoglobuline.·      proteine contrattili del muscolo, organizzazione morfologica e molecolare, meccanismo biochimico della contrazione con ruolo di ATP e degli ioni calcio, ·      proteine della matrice intercellulare, collagene, laminina e fibronectina, recettori integrinici e ruolo delle integrine nella comunicazione matrice-cellula,·      proteine del citoscheletro, actina e tubulina con meccanismo di polimerizzazione e cenni su proteine di regolazione; motori molecolari (chinesine e dineine con struttura e meccanismo di avanzamento ATP-dipendente sul microtubulo),·      proteine trasportatrici con particolare attenzione alle proteine trasportatrici nel plasma; processo di riconoscimento e di legame (Ka, Kd, grado di saturazione); proteine O2-leganti, gruppo eme con struttura ed interazioni con la catena globinica; mioglobina con struttura, funzione curva di saturazione; emoglobina con struttura, curva di saturazione, allosteria T/R, interazione tra i siti di legame (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 2,3 bisfosfoglicerato, loro ruolo nella regolazione della affinità di Hb per O2 e negli scambi gassosi a livello polmonare e tissutale; isoforme di emoglobina e scambi gassosi materno-fetali; basi molecolari delle emoglobinopatie (talassemie ed anemia falciforme).·      Enzimi con descrizione del meccanismo generale d’azione e classificazione; trasformazioni chimiche (aspetti termodinamici, energia libera di Gibbs, equazione di Van’t Hoff, energia di attivazione e suo impatto sulla velocità di reazione); velocità di reazione, costante di velocità e equazione di Arrhenius; struttura e funzione degli enzimi (effetto pH e T sulla velocita). Cinetica enzimatica: ·      Ipotesi dello stato stazionario, equazione di Michaelis-Menten e rappresentazione secondo Lineweaver-Burk;·      parametri cinetici fondamentali con significato e metodo di calcolo (Km, Vmax, Kcat). Meccanismi di regolazione degli enzimi:·      attivazione/inibizione per proteolisi,·      associazione/dissociazione di subunita,·      allosteria: effetti di cooperatività omotropi, eterotropi, positivi e negativi·      cinetica degli enzimi regolatori (enzimi K ed enzimi V),·      meccanismi di regolazione multipli. Meccanismi di catalisi: adattamento indotto, riduzione entropica, acido base, covalente. Le proteasi come esempio di enzimi: tripsina/chimotripsina, HIV-proteasi, trombina, caspasi e metalloproteasi. Vitamine e loro ruolo come 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’affinità e del numero dei recettori (plot di Scatchard)·      Classi di recettori:o recettori accoppiati a proteine G trimeriche; sistemi effettori a valle di proteine G trimeriche; o adenilato ciclasi e meccanismo d’azione di tossine (colera e pertosse); sistema beta adrenergico; recettore glucagone e vie di segnalazione a valle;o fosfolipasi A-D-C; IP3 e diacilglicerolo. o segnalazione Ca-dipendente; CaMK, MLCK, cADPR e NAADP; PKC.o Canali voltaggio dipendenti e ligando dipendenti (canale neurale voltaggio dipendente per il sodio, recettore colinergico);o meccanismi biochimici della percezione sensoriale.o recettori tirosina chinasi: struttura e meccanismo di segnalazione;o via Ras/MAPK;o via PI3K/AKT;o Src e tirosine chinasi non recettoriali;o Descrizione dettagliata del recettore dell’insulina e delle vie di segnalazione a valle.o regolazione negativa dei TRK ,ubiquitinazione e Cbl;o recettori associati a tirosine chinasi; ruolo di Jak-Stat, segnalazione di eritropoietina;o cenni tirosina fosfatasi con struttura receptor-like;o recettori serina/treonina chinasi e morfogenesi;o recettori con attività guanilato ciclasica e segnalazione cGMP-dipendente. o sintesi di NO e suo ruolo nel sistema cardiovascolare;o segnalazione inside out e outside in mediata da integrine.Metabolismo: aspetti generali del catabolismo e dell’anabolismo. 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. Aspetti biochimici della digestione degli alimenti.Bioenergetica:·      metabolismo basale;·      fabbisogno energetico in relazione all’attività fisica;·      consumo energetico da parte di tessuti ed organi diversi. Respirazione cellulare:·      Cenni organizzazione molecolare mitocondrio;·      catena di trasporto degli elettroni;·      teoria chemiosmotica di Mitchell;·      ATP sintasi: struttura e meccanismo rotazionale

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
- il concetto di bioenergetica ed il ruolo chiave della fosforilazione ossidativa nel metabolismo animale
- la capacità di comprendere e discutere gli eventi fisiologici e patologici a livello molecolare.