Biochemistry and Molecular Biology

A.Y. 2018/2019
9
Max ECTS
88
Overall hours
SSD
BIO/10
Language
Italian
Learning objectives
Un primo obiettivo generale del corso è quello di (a) fornire le conoscenze necessarie alla comprensione dei meccanismi molecolari alla base dei principali processi biologici presenti nelle cellule animali, con particolare riferimento a quelli coinvolti nel metabolismo delle molecole di origine alimentare ed alla espressione della informazione genetica e (b) presentare i fondamenti teorico-pratici di alcune tecniche di biochimica e biologia molecolare attualmente utilizzate a scopi analitici. Tali informazioni sono imprescindibili per la comprensione dei meccanismi alla base degli stati fisiologici e patologici, inclusi quelli dovuti a dismetabolismi, fornite nei corsi impartiti negli anni successivi. Un secondo obiettivo generale del corso consiste nel fornire agli studenti strumenti ed approcci atti a sviluppare la loro capacità critica e comunicativa
1-Conoscenza e capacità di comprensione. Scopo del corso è fornire le conoscenze relative alla struttura e funzione delle principali biomolecole costituenti gli organismi viventi, incluse le macromolecole informazionali. Ai fini della comprensione di processi biologici complessi, il corso prevede anche seminari di approfondimento su specifici aspetti inerenti la biochimica animale, l'espressione genetica, la tecnologia del DNA ricombinante e la proteomica e nozioni teorico-pratiche necessarie per la esecuzione di semplici saggi colorimetrici
2-Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Le nozioni acquisite relative alle proprietà delle molecole biologiche sono applicate ai fini della comprensione dei principali processi biochimici in atto negli organismi animali, con numerosi riferimenti a contesti fisiologici e patologici in cui tali processi sono rilevanti, oggetto di insegnamenti degli anni successivi. Le nozioni fornite sulle tecniche colorimetriche sono applicate nella esecuzione di semplici saggi colorimetrici finalizzati al dosaggio di metaboliti di importanza biologica e sono propedeutiche ai contenuti di insegnamenti degli anni successivi
3-Autonomia di giudizio. La capacità critica degli studenti è stimolata sia attraverso la discussione dei dati sperimentali ottenuti in laboratorio, sia enfatizzando la necessità di utilizzare in modo corretto le informazioni ottenibili on-line. Inoltre, tutti gli argomenti del corso sono presentati mettendo in evidenza l'importanza di un approccio sperimentale quantitativo ai fini della descrizione di un qualsiasi processo biologico
4-Capacità comunicative. Le capacità comunicative degli studenti sono stimolate sia durante lo svolgimento del corso sia durante l'esame; in particolare, il corso è integrato da attività inerenti l'uso di strumenti informatici per una corretta valutazione e presentazione dei risultati ottenuti nelle attività esercitative pratiche; per quanto attiene l'esame, consistente in domande a risposta aperta, costituiscono elementi di valutazione anche la capacità di sintesi, completezza ed uso di una terminologia corretta
Expected learning outcomes
Undefined
Course syllabus and organization

Single session

Responsible
Lesson period
Second semester
ATTENDING STUDENTS
Modulo: Propedeutica biochimica
Course syllabus
The module (3CFU, 32 h) is aimed at presenting the structure and chemical and physico-chemical properties of the main compounds of biological interest, including carbohydrates, lipids, amino acids, proteins, nucleotides, nucleic acids and vitamins
Theoretical teaching (16 hours)
Organic nomenclature and main organic chemistry reactions of biological relevance of the following compounds: alcohols, amines, carboxylic acids and their derivatives. Phosphoesters and mixed phosphoanhydrides (2 h)
Sterechemistry: conformations, geometric stereoisomers ( cis/trans), optical stereoisomers ( D/L) (2 h)
Carbohydrates. Aldoses and ketoses. D and L series. Monosaccharides: Haworth and conformational forms. Anomers and epimers. O- and N- glycosidic bonds. Reducing and non reducing disaccharides. Polysaccharides (3 hours)
Amino acids and Proteins. Proteic and non-proteic amino acids. Properties of free amino acids. Classification of proteic amino acids based on chemical properties of side chains. Essential and non-essential amino acids. Peptide bond, peptides and poly-peptides. Proteins. Amino acid composition of proteins and complex biological matrices including food (4 h)
Lipids. Fatty acids. Omega-9, -6, -3 unsaturated fatty acids. Triacylglycerols. Phospholipids. Cholesterol. Idrophobicity, amphypatic molecules, tensioactives (2 h)
Nucleotides. Purinic and pyrimidinic bases, nucleosides and nucleotides. Polynucleotides. Non-nucleic acid constituting nucleotides. Vitamins (3 h)

Practical training and seminars (16 hours)
Exercises on organic nomenclature and main organic reaction of biochemical relevance (6 h) (class)
Exercises on the assignment of oxidation number of C atoms in organic compounds and redox reactions (2 h) (class)
Stereochemistry of organic compounds using molecular models (1 h) (class)
Bioenergetics of biological relevant reactions: seminar and exercises (3 h) (class)
Seminar: primary, secondary, tertiary and quaternary structure of proteins and their effects on biological activity; Rationale Drug Design approach (4 h) (class)
Modulo: Biochimica strutturale
Course syllabus
The module (3 CFU, 24 h) has two main aims: (a) to describe the molecular basis of complex biochemical processes such as transport, catalysis, digestion and absorption on nutrients, hormonal signal transduction; (b) to describe at the molecular level the main processes underlying DNA replication and genetic expression
Program (24h):
Structure and function of membranes. Transport across membranes (3 h)
Collagen (1 h)
Oxygen-transporting proteins: myoglobin and hemoglobin (3 h)
Lipoproteins, fatty acid binding proteins (1 h)
Enzymes and co-enzymes (2 h)
Molecular mechanisms of digestion, absorption and transport of the main nutritionally relevant classes of compounds (3 h)
Structure and function of nucleic acids (2 h)
DNA replication (2 h)
Transcription (2 h)
Genetic code, translation, post-translational modifications (3 h)
Overview of molecular mechanisms of hormone action and signal transduction (2 h)
Modulo: Biochimica metabolica
Course syllabus
The aims of the module (3 CFU, 32 h) are: (a) to describe the main catabolic and anabolic processes in animal organisms, including the molecular mechanisms of control; (b) to present highly relevant topics, including oxidative stress mechanisms, selected recombinant DNA methodologies and recent developments in proteomics, through seminars; (c) to describe and apply the principle of colorimetric assay to the determination of compounds of clinical relevance; (d) to search on-line databank to retrieve scientific and literature information on topics of interest; (e) to prepare plots, either manually or using computers, aimed at presenting experimental data in a proper form
Theoretical lectures (16 h)
Glycolysis, pentose phosphate pathway, gluoconeogenesis, biosynthesis of lactose (4 h)
Metabolism of glycogen (2 h)
Metabolism of fatty acids, ketone bodies, Overview of metabolism of triacylglycerols, phosphoglycerids, sfingolipids and cholesterol and steroids (4 h)
Krebs cycle and oxidative phosphorylation (3 h)
Metabolism of amino acids: amino acid degradation and the urea cycle, overview of amino acid biosynthesis of nucleotide metabolism (3 h)

Practical laboratories and seminar (16 h)
Seminar: Mechanisms of enzyme regulation (2 h) (class)
Seminar: Molecular basis of oxidative stress (1 h) (class)
Seminar: Anaerobic metabolism, fermentation and rumen metabolism (2 h) (class)
Theory of spectrophotometrical determination of biological compounds (1 h) (class)
Colorimetrical determination of glucose, total protein content and alkaline phosphatase (4 h, 2 h practical laboratory+ 2 h discussion of results in class)
Seminar: Recombinant DNA and molecular biology applications: recombinant proteins and Polymerase Chain Reaction (2 h) (class)
Seminar: Gene expression mechanisms (1 h) (class)
Seminar: Proteomics (1 h) (class)
Computer laboratory: use of (a) Excel to analyze and plot experimental data obtained in the practical laboratory; (b) Proteomic databank searches as tolls to obtain up-to-date information on biological relevant information on proteins (structure, expression, biological function, involvement in physiological and pathological conditions); (c) PubMed as a tool to analyze/review scientific literature (including steps to download non open-access articles) (2 h) (computer lab)
NON-ATTENDING STUDENTS
Modulo: Propedeutica biochimica
Course syllabus
Not available: frequency to lectures is compulsory
Modulo: Biochimica strutturale
Course syllabus
Not available: frequency to lectures is compulsory
Modulo: Biochimica metabolica
Course syllabus
Not available: frequency to lectures is compulsory
Modulo: Biochimica metabolica
BIO/10 - BIOCHEMISTRY - University credits: 3
Practicals: 16 hours
Lessons: 16 hours
Professor: Negri Armando
Shifts:
Professor: Negri Armando
Attività esercitative TURNO PER TUTTI
Professor: Negri Armando
Attività esercitative ripetute a gruppi di studenti - 4 gruppi
Professor: Negri Armando
Modulo: Biochimica strutturale
BIO/10 - BIOCHEMISTRY - University credits: 3
Lessons: 24 hours
Professor: Negri Armando
Modulo: Propedeutica biochimica
BIO/10 - BIOCHEMISTRY - University credits: 3
Practicals: 16 hours
Lessons: 16 hours
Professor: Negri Armando
Educational website(s)
Professor(s)