Biochimica e biologia molecolare

A.A. 2019/2020
9
Crediti massimi
88
Ore totali
SSD
BIO/10
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Obiettivi generali del corso sono: (1) 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; 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;  (2) Presentare i fondamenti teorico-pratici di alcune tecniche di biochimica e biologia molecolare attualmente utilizzate a scopi analitici; (3) Fornire agli studenti strumenti informatici ed approcci atti a sviluppare la loro capacità critica e comunicativa; (4) Fornire esempi atti alla comprensione  della importanza delle ricerche di base ed applicate e di approcci multidisciplinari ai fini dell'avanzamento delle conoscenze nel campo delle scienze veterinarie
Risultati apprendimento attesi
1-Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente acquisirà 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, il rapporto tra struttura e funzione delle proteine  e la proteomica. Lo studente acquisirà anche nozioni teoriche fondamentali ai fini della esecuzione di semplici saggi colorimetrici.
2-Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Le nozioni acquisite relative alle proprietà delle molecole biologiche sono applicate alla 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. Le informazioni relative all'uso di banche dati on-line permetteranno allo studente di sviluppare le competenze necessarie all'acquisizione di informazioni sia bibliografiche sia teorico pratiche su argomenti di interesse da fonti ritenute attendidili dalla comunità scientifica internazionale 
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
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Prerequisiti
Per poter sostenere l'esame è necessario aver superato l'esame del c.i. in Fisica, Chimica, Informatica, Biostatistica e Inglese, in accordo con quanto riportato nel Manifesto degli Studi.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame finale consiste in un'unica prova scritta di 4 domande aperte della durata di 2.5 ore. E' sempre presente almeno una domanda relativa a ciascuni dei seguenti argomenti generali: Biochimica Metabolica, Biochimica Generale, Biologia Molecolare. Gli specifici capitoli del programma inerenti ognuno di tali argomenti generali sono indicati in un apposito file nel sito ARIEL del docente. Il voto finale tiene conto dell'esattezza, accuratezza e completezza delle risposte, delle capacità di sintesi e dell'uso di una appropriata terminologia.
Gli esami (8 per anno accademico) si svolgono nei mesi di gennaio, febbraio, aprile, giugno, luglio, settembre, ottobre e novembre/dicembre, scadenza stabilita dal consiglio del corso di studi.
Propedeutica biochimica
Programma
Didattica frontale (16 ore):

Principali reazioni di interesse biochimico delle seguenti classi di composti: alcoli, ammine, acidi carbossilici e loro derivati (esteri, tioesteri, anidridi ed ammidi). Esteri ed anidridi miste con ossiacidi inorganici. Stato di ossidazione dell'atomo di C in composti organici (2 ore)
Generalità su alcuni concetti fondamentali di chimica organica: stereochimica, mesomeria, conformazioni del cicloesano: assiale ed equatoriale, stereoisomeria geometrica: convenzione cis/trans; stereoisomeria ottica: carbonio chirale e configurazione relativa (2 ore)
Propedeutica biochimica: Carboidrati. Aldosi e chetosi. Significato di serie D ed L. glucosio: proiezione di Fisher, formula di Haworth, struttura conformazionale. Anomeri. Epimeri ( galattosio). Legami O- ed N-glicosidici. Disaccaridi e polisaccaridi: lattosio, amilosio ed amilopectina; cellobiosio e cellulosa (3 ore)

Propedeutica biochimica: Amminoacidi e proteine. Amminoacidi proteici e non-proteici. Proprietà degli amminoacidi liberi. Classificazione degli amminoacidi proteici in base alle caratteristiche della catena laterale. Amminoacidi essenziali e non essenziali. Legame peptidico, peptidi e polipeptidi. Proteine e caratteristiche generali. Concetti di composizione amminoacidica di una proteina e contenuto amminoacidico di un alimento (4 ore)
Propedeutica biochimica: Lipidi. Acidi grassi saturi ed insaturi. Triacilgliceroli, fosfogliceridi. Colesterolo. Idrofobicità, molecole antipatiche, tensioattivi (2 ore)
Propedeutica biochimica: Nucleotidi. Basi pirimidiniche e puriniche. Nucleosidi. Mono- e poli-nucleotidi. Nucleotidi non costituenti degli acidi nucleici; vitamine (3 ore)

Esercitazioni (16 ore)

Esercizi su nomenclatura organica e principali reazioni di chimica organica di interesse biochimico (6 ore) (aula)
Esercizi su numero di ossidazione del carbonio nei composti organici (2 ore) (aula)
Stereochimica mediante l'uso di modelli molecolari (1 ora) (aula)
Bioenergetica delle reazioni chimiche di interesse biologico e relativi esercizi (3 ore) (aula)
Seminario: Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine e loro effetto sulla loro funzionalità biologica; (2 ore) (aula)
Utilizzo di banche dati e softwares per la descrizion del rapporto tra struttura efunzione di proteine e della basi strutturali per l' approccio di Rational Drug Design (2 ore) ( aula con singolo computer per ogni studente)
Metodi didattici
Il corso è svolto mediante lezioni frontali, seminari, esercitazioni pratiche consistenti in esercizi svolti collettivamente in classe e alla consultazione ed uso di banche dati e softwares disponibili on-line. Quest'ultima attività è svolta singolarmente da ogni studente.
Materiale di riferimento
Materiale di riferimento
Per la parte di Chimica Organica: qualsiasi testo adottato nelle Scuole Superiori i cui siano riportati fondamenti di chimica organica, siti on-line con informazioni di base di chimica organica
Testi consigliati (uno dei seguenti libri a scelta dello studente):
D.L. Nelson M.M. Cox Introduzione alla biochimica di Lehninger (Zanichelli)
oppure
Campbell Farrell Biochimica (Edises)
Presentazioni Power Point utilizzate durante le lezioni, disponibili sul sito Ariel del docente
(https://anegribbm.ariel.ctu.unimi.it/v5/home/Default.aspx)
Biochimica strutturale
Programma
Composizione e proprietà delle membrane biologiche e trasporto di membrana (3 ore)
Collagene (1 ora)
Mioglobina ed emoglobina (3 ore)
Lipoproteine, fatty acid binding proteins (1 ora)
Proprietà degli enzimi, coenzimi (2 ore)
Digestione e assorbimento delle principali classi di molecole di rilevanza nutrizionale (3 ore)
Meccanismi molecolari di mediazione del segnale ormonale (insulina, glucagone, adrenalina) (2 ore)
Acidi nucleici e loro funzione biologica (2 ore)
Replicazione del DNA (2 ore)
Trascrizione e modificazioni post-trascrizionali (2 ore)
Codice genetico, traduzione, modificazioni post-traduzionali, principi di regolazione dell'espressione genica (3 ore)
Metodi didattici
Il corso è svolto mediante lezioni frontali, con l'ausilio di filmati reperibili on-line peruna più completa descrizione dei complessi processi molecolari coinvolti nella sintesi di acidi nucleici e proteine
Materiale di riferimento
Testi consigliati (uno dei seguenti libri a scelta dello studente):

D.L. Nelson M.M. Cox Introduzione alla biochimica di Lehninger (Zanichelli)
oppure
Campbell Farrell Biochimica (Edises)
Presentazioni Power Point utilizzate durante le lezioni, disponibili sul sito Ariel del docente
(https://anegribbm.ariel.ctu.unimi.it/v5/home/Default.aspx)
Biochimica metabolica
Programma
Lezioni frontali (16 ore)
Glicolisi, via dei pentoso fosfati, gluconeogenesi, sintesi del lattosio (4 ore)
Metabolismo del glicogeno (2 ore)
Metabolismo dei trigliceridi, acidi grassi e corpi chetonici. Cenni sul metabolismo del colesterolo (4 ore)
Ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa (3 ore)
Metabolismo di amminoacidi: vie comuni del catabolismo e della biosintesi degli amminoacidi, metabolismo dell'ammoniaca e ciclo dell'urea. Generalità sulla biosintesi degli amminoacidi (3 ore)
Esercitazioni e seminari (16 ore)
Seminario: Meccanismi di regolazione degli enzimi (2 ore) (aula)
Seminario: Basi molecolari dello stress ossidativo (1 ora) (aula)
Seminario: principi di biochimica del rumine: descrizione delle principali vie metaboliche implicate nella produzione di acidi grassi volatili, metabolismo lipidico e proteico del rumine (2 ore) (aula)
Principi di spettrofotometri applicata al dosaggio di metaboliti ed enzimi (1 ora) (aula)
Dosaggio colorimetrico di enzimi e di metaboliti mediante utilizzando enzimi (4 ore) (laboratorio didattico ed aula per la discussione dei risultati)
Seminario: approfondimenti su specifiche applicazioni di biologia molecolare: proteine ricombinanti e Polymerase Chain Reaction (2 ore) (aula)
Seminario: Controllo dell'espressione genica (1 ora) (aula)
Seminario: Principi ed applicazioni della proteomica (1 ora) (aula)
Laboratorio informatico: uso di (a) Excel per l'analisi dei dati ottenuti in laboratorio, (b) banche dati proteomiche quale esempio di strumento di informazione sulle proprietà, l'espressione e la funzione di proteine in contesti fisiologici e patologici , e (c) PubMed per l'analisi della letteratura scientifica (incluso download di full text di articoli non open-access) (2 ore) (aula con computer personale)
Metodi didattici
Il corso è svolto mediante lezioni frontali, seminari di approfondimento su specifici temi ed esercitazioni pratiche consistenti in attività svolte nei laboratori didattici e mediante l'utilizzo di computer da parte di ogni singolo studente.
Materiale di riferimento
Testi consigliati (uno dei seguenti libri a scelta dello studente):

D.L. Nelson M.M. Cox Introduzione alla biochimica di Lehninger (Zanichelli)
oppure
Campbell Farrell Biochimica (Edises)
Presentazioni Power Point utilizzate durante le lezioni, disponibili sul sito Ariel del docente
(https://anegribbm.ariel.ctu.unimi.it/v5/home/Default.aspx)
Moduli o unità didattiche
Biochimica metabolica
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 3
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 16 ore
Turni:
Turno 1 per un gruppo di studenti
Docente: Tedeschi Gabriella
Turno 2 per un gruppo di studenti
Docente: Tedeschi Gabriella
Turno 3 per un gruppo di studenti
Docente: Tedeschi Gabriella
Turno 4 per un gruppo di studenti
Docente: Tedeschi Gabriella
Turno unico per tutti gli studenti
Docente: Tedeschi Gabriella

Biochimica strutturale
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 3
Lezioni: 24 ore

Propedeutica biochimica
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 3
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 16 ore