Chimica biologica
A.A. 2018/2019
Obiettivi formativi
Comprensione dei fenomeni biologici come proprietà emergenti dall'interazione fisica e chimica tra le componenti molecolari della materia vivente. Comprensione della logica chimica alla base della struttura molecolare degli organismi viventi e delle trasformazioni chimiche che li riguardano. Comprensione, in una prospettiva evoluzionistica, della organizzazione e funzione delle macromolecole biologiche e dei processi metabolici. Comprensione del ruolo delle interazioni non covalenti nei fenomeni di riconoscimento molecolare riguardanti le biomolecole. Conoscenza dei principi della catalisi biologica. Comprensione degli aspetti fondamentali della bioenergetica e del significato adattativo del metabolismo.
Risultati apprendimento attesi
Capacità di ricondurre le caratteristiche fondamentali dei sistemi viventi e delle trasformazioni che li riguardano ai soggiacenti principi chimici e fisici che governano le sostanze di cui sono costituiti. Capacità di trattare in maniera quantitativa le interazioni proteina-ligando e la cinetica enzimatica. Capacità di interpretare i fenomeni metabolici sulla base ai principi della termodinamica. Capacità di riconoscere le interrelazioni tra le principali vie del metabolismo intermedio, con speciale riguardo al metabolismo energetico. Capacità di riconoscere come il bilancio metabolico complessivo dei diversi gruppi di organismi viventi si inquadri nei cicli biogeochimici dei principali bioelementi.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Unità dell'organizzazione biologica a livello cellulare e molecolare. Bioelementi e biomolecole. Interazioni chimiche deboli in ambiente acquoso e loro effetto sulle proprietà delle biomolecole. Interazioni idrofobiche e molecole anfipatiche. Macroioni e polianfoliti in soluzione acquosa. Macromolecole e strutture sovramolecolari. Nucleotidi e acidi nucleici. Livelli organizzativi nella struttura degli acidi nucleici. Amminoacidi, polipeptidi e proteine. Proprietà del legame peptidico. Livelli nella struttura delle proteine: struttura primaria, secondaria, supersecondaria (motivi e domini), terziaria, quaternaria. Conformazione delle molecole proteiche. Proprietà delle proteine in soluzione. Esempi di struttura e funzione di proteine: cheratina, collagene, fibroina della seta, mioglobina, emoglobina. Proteine allosteriche. Struttura e proprietà dei lipidi. Membrane biologiche. Proteine di membrana. Significato biochimico della compartimentazione cellulare. Carboidrati. Struttura e proprietà di monosaccaridi e polisaccaridi. Glicogeno, amilosio, amilopectina, cellulosa.
Enzimi e cinetica enzimatica. Classificazione funzionale degli enzimi. Fattori che influenzano la velocità di una reazione enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Determinazione della costante catalitica e della costante di Michaelis di una reazione enzimatica. Inibizione enzimatica. Cinetica di reazioni enzimatiche reversibili. Reazioni enzimatiche a più substrati. Esempi di meccanismi di reazione enzimatica: lisozima, proteasi a serina.
Bioenergetica. Variazioni energetiche nei processi biochimici. Equilibrio e stato stazionario. Flussi di energia e composti "ad alta energia". Reazioni accoppiate. Sistema dell'ATP. Reazioni biologiche redox e trasportatori biologici di elettroni.
Aspetti generali del metabolismo. Glicolisi e fermentazione. Degradazione dei polisaccaridi: digestione dell'amido e mobilizzazione del glicogeno. Decarbossilazione ossidativa del piruvato e ciclo degli acidi tricarbossilici. Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. Gluconeogenesi. Via dei pentosi fosfati. Catabolismo dei trigliceridi e -ossidazione degli acidi grassi. Biosintesi degli acidi grassi e dei trigliceridi. Aspetti generali del metabolismo dei composti azotati: fissazione biologica dell'azoto e sua organicazione, catabolismo degli amminoacidi, ciclo dell'urea. Fotosintesi ossigenica.
Cenni di regolazione del metabolismo e di integrazione metabolica.
Cicli biogeochimici di carbonio, ossigeno e azoto.
Enzimi e cinetica enzimatica. Classificazione funzionale degli enzimi. Fattori che influenzano la velocità di una reazione enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Determinazione della costante catalitica e della costante di Michaelis di una reazione enzimatica. Inibizione enzimatica. Cinetica di reazioni enzimatiche reversibili. Reazioni enzimatiche a più substrati. Esempi di meccanismi di reazione enzimatica: lisozima, proteasi a serina.
Bioenergetica. Variazioni energetiche nei processi biochimici. Equilibrio e stato stazionario. Flussi di energia e composti "ad alta energia". Reazioni accoppiate. Sistema dell'ATP. Reazioni biologiche redox e trasportatori biologici di elettroni.
Aspetti generali del metabolismo. Glicolisi e fermentazione. Degradazione dei polisaccaridi: digestione dell'amido e mobilizzazione del glicogeno. Decarbossilazione ossidativa del piruvato e ciclo degli acidi tricarbossilici. Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. Gluconeogenesi. Via dei pentosi fosfati. Catabolismo dei trigliceridi e -ossidazione degli acidi grassi. Biosintesi degli acidi grassi e dei trigliceridi. Aspetti generali del metabolismo dei composti azotati: fissazione biologica dell'azoto e sua organicazione, catabolismo degli amminoacidi, ciclo dell'urea. Fotosintesi ossigenica.
Cenni di regolazione del metabolismo e di integrazione metabolica.
Cicli biogeochimici di carbonio, ossigeno e azoto.
Informazioni sul programma
Modalità di frequenza: Fortemente consigliata
Modalità di erogazione: Tradizionale
Modalità di erogazione: Tradizionale
Propedeuticità
Chimica Generale e Inorganica, Chimica Organica I.
Prerequisiti
Modalità di esame
Non sono previste prove in itinere.
Scritto
L'esame scritto consiste in una serie di domande di carattere generale a risposta aperta, volte verifica del grado di conoscenza, comprensione e capacità di elaborare spiegazioni articolate da parte dello studente sui contenuti dell'insegnamento. La risposta ad alcune domande richiede anche il disegno di formule di struttura di metaboliti, di grafici illustranti l'andamento di variabili, o di schemi. Il tempo a disposizione per completare la prova è di 2 ore.
Orale
Lo studente ha facoltà di chiedere un colloquio integrativo orale dopo aver appreso l'esito della prova scritta, nel caso questa sia stata giudicata sufficiente e lo studente ritenga che la sua effettiva preparazione non sia adeguatamente emersa nella prova. Lo studente ha altresì facoltà di chiedere, prima della data della prova scritta, di sostenere la stessa in forma interamente orale, in data e orario da concordare con il docente.
Non sono previste prove in itinere.
Scritto
L'esame scritto consiste in una serie di domande di carattere generale a risposta aperta, volte verifica del grado di conoscenza, comprensione e capacità di elaborare spiegazioni articolate da parte dello studente sui contenuti dell'insegnamento. La risposta ad alcune domande richiede anche il disegno di formule di struttura di metaboliti, di grafici illustranti l'andamento di variabili, o di schemi. Il tempo a disposizione per completare la prova è di 2 ore.
Orale
Lo studente ha facoltà di chiedere un colloquio integrativo orale dopo aver appreso l'esito della prova scritta, nel caso questa sia stata giudicata sufficiente e lo studente ritenga che la sua effettiva preparazione non sia adeguatamente emersa nella prova. Lo studente ha altresì facoltà di chiedere, prima della data della prova scritta, di sostenere la stessa in forma interamente orale, in data e orario da concordare con il docente.
Materiale di riferimento
Lo studente è invitato a dotarsi di un libro di testo, scegliendolo tra i seguenti, diversi per estensione, approfondimento e prezzo:
· D.L. Nelson e M.M. Cox, I Principi di Biochimica di Lehninger, Sesta Edizione Italiana, Zanichelli. (Testo molto chiaro, completo e approfondito, utile anche in futuro come opera di consultazione).
· D. Voet, J.G. Voet e C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Quarta Edizione Italiana, Zanichelli. (Un altro testo chiaro, completo e approfondito, utile anche per futura consultazione).
· D. Voet, J.G. Voet e C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Zanichelli. (Versione ridotta del testo precedente, in cui non è compresa la sezione sul metabolismo informazionale, non coperta dall'insegnamento).
· C.K. Matthews, K.E. van Holde, D.R. Appling, S.J. Anthony-Cahill, Biochimica, Quarta Edizione, Piccin. (Testo didatticamente molto valido e completo di prezzo contenuto).
· R.H. Garrett e C.M. Grisham Principi di Biochimica, Piccin (Un testo approfondito ed economico).
· H.R. Horton, L.A. Moran, K.G. Scrimgeour, M.D. Perry, J.D. Rawn, Principi di Biochimica, Quarta Edizione, Pearson Paravia Bruno Mondadori. (Testo meno esteso dei precedenti, che esclude opportunamente argomenti più adatti a corsi di biologia molecolare, proposto in due diverse vesti editoriali, di cui una estremamente economica).
· D.R. Appling, S.J. Anthony-Cahill, C. K. Mathews, Biochimica. Molecole e Metabolismo. Pearson Italia. (Un testo relativamente breve ed economico).
· M.K. Campbell e S.O.Farrell, Biochimica, Terza Edizione, EdiSES. (Un testo relativamente breve e molto economico).
· D.L. Nelson e M.M. Cox, I Principi di Biochimica di Lehninger, Sesta Edizione Italiana, Zanichelli. (Testo molto chiaro, completo e approfondito, utile anche in futuro come opera di consultazione).
· D. Voet, J.G. Voet e C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Quarta Edizione Italiana, Zanichelli. (Un altro testo chiaro, completo e approfondito, utile anche per futura consultazione).
· D. Voet, J.G. Voet e C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Zanichelli. (Versione ridotta del testo precedente, in cui non è compresa la sezione sul metabolismo informazionale, non coperta dall'insegnamento).
· C.K. Matthews, K.E. van Holde, D.R. Appling, S.J. Anthony-Cahill, Biochimica, Quarta Edizione, Piccin. (Testo didatticamente molto valido e completo di prezzo contenuto).
· R.H. Garrett e C.M. Grisham Principi di Biochimica, Piccin (Un testo approfondito ed economico).
· H.R. Horton, L.A. Moran, K.G. Scrimgeour, M.D. Perry, J.D. Rawn, Principi di Biochimica, Quarta Edizione, Pearson Paravia Bruno Mondadori. (Testo meno esteso dei precedenti, che esclude opportunamente argomenti più adatti a corsi di biologia molecolare, proposto in due diverse vesti editoriali, di cui una estremamente economica).
· D.R. Appling, S.J. Anthony-Cahill, C. K. Mathews, Biochimica. Molecole e Metabolismo. Pearson Italia. (Un testo relativamente breve ed economico).
· M.K. Campbell e S.O.Farrell, Biochimica, Terza Edizione, EdiSES. (Un testo relativamente breve e molto economico).
Docente/i
Ricevimento:
Ven 08:30-12:30 (previo appuntamento via e-mail)
Edifici Biologici, via Celoria 26 - torre C - piano 5