Biochimica metabolica e funzionale

A.A. 2019/2020
8
Crediti massimi
72
Ore totali
SSD
BIO/10
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire nozioni che permettono allo studente di acquisire le conoscenze relative ai principi biochimico-molecolari che sono alla base dei principali processi vitali delle cellule e dell'organismo umano nella sua totalità. In particolare, obiettivo formativo dell'insegnamento è quello di sviluppare i principali percorsi metabolici che possono subire le biomolecole semplici e complesse di maggior rilevanza per l'organismo umano, e i meccanismi, su base allosterica ed ormonale, che ne consentono la regolazione. Particolare attenzione viene riservata alla regolazione tessuto/organo specifica, alle interconnessioni tra i vari percorsi metabolici in un organo e tra i diversi organi in condizioni sia fisiologiche che patologiche, e alle funzioni e fabbisogni metabolici delle vitamine.
Per meglio comprendere il significato delle interazioni metaboliche tra gli organi nel mantenere l'organismo umano in stato di buona salute, le esercitazioni in aula propongono quesiti che forniscono agli studenti ulteriori indicazioni circa gli assetti endocrino-metabolici che si instaurano in condizioni post-prandiali, di digiuno e in alcuni dei più comuni stati patologici, inclusi diabete mellito e sindrome metabolica.
A conclusione del corso vengono anche descritte le più comuni autoanalisi che possono essere eseguite in farmacia nell'ambito della Farmacia dei Servizi, inquadrando e ponendo il loro valore analitico in relazione alla biochimica metabolica e funzionale.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento di Biochimica Metabolica e Funzionale, lo studente dovrà essere in grado di illustrare i principali percorsi metabolici di carboidrati, lipidi, aminoacidi e nucleotidi, la loro regolazione tessuto/organo specifica e come le interazioni metaboliche tra gli organi contribuiscono a mantenere l'organismo umano in stato di buona salute. Inoltre, in virtù delle conoscenze sviluppate con questo insegnamento lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito familiarità con la biochimica aberrante di alcune delle più comuni patologie, e di aver sviluppato una consapevolezza critica che gli potrà essere utile allo svolgimento della professione del farmacista, includendo le attività che potrà svolgere nell'ambito delle prestazioni analitiche di prima istanza per la prevenzione e il monitoraggio di patologie a più larga diffusione.
Programma e organizzazione didattica

Linea AL

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Digestione dei carboidrati
Metabolismo glucidico
- utilizzo di glucosio, galattosio, fruttosio
- glicolisi e ciclo di Krebs
- glicogeno sintesi e lisi
- shunt dell'esoso monofosfato
- gluconeogenesi
Digestione dei Lipidi
Metabolismo lipidico
- ossidazione degli acidi grassi
- chetogenesi
- biosintesi degli acidi grassi, elongazione e desaturazione
- biosintesi di trigliceridi, fosfolipidi e glicolipidi
- biosintesi del colesterolo
- degradazione del colesterolo ad acidi biliari, regolazione della colesterolemia
- sintesi delle lipoproteine e loro metabolismo intravasale
Digestione delle Proteine
Metabolismo degli aminoacidi
- reazioni di deaminazione, transaminazione e decarbossilazione
- aminoacidi glucogenetici e chetogenetici
- Metabolismo di aminoacidi ramificati, solforati e aromatici
- Aminoacidi donatori di unità monocarboniose Ruolo e metabolismo dell'acido folico
- origine dell'ammonica e trasporto dell'azoto nel plasma
- organicazione dell'ammoniaca e ciclo dell'urea
- Sintesi e metabolismo dei derivati azotati: SAM, Carnitina, Creatina, NO, GSH, amine biogene, poliammine.
Metabolismo dell'eme
- biosintesi e catabolismo
Metabolismo dei nucleotidi
- Biosintesi, vie di recupero e catabolismo

Messaggi tra cellule e tessuti
- Generalità
- - classificazione degli ormoni
- - sede di sintesi, trasporto plasmatico, tessuti bersaglio e azioni metaboliche
- Recettori e trasduzione del segnale
- Messaggeri cellulari (cAMP, cGMP, IP3, Ca++, NO)
- Ormoni (sede di produzione, tessuti bersaglio ed effetti metabolici)
- - ormoni dell'ipofisi anteriore e posteriore
- - ormoni pancreatici
- - ormoni surrenalici
- - ormoni sessuali
- - ormoni tiroidei
- - ormoni paratiroidei, vitamina D e metabolismo del calcio
- - Eicosanoidi, endocannabinoidi e resolvine


Metabolismo d'organo:
Il fegato e le sue funzioni metaboliche
Reazioni di detossificazione
- ossidazioni, idrossilazioni e riduzioni
- coniugazioni
Metabolismo dell'etanolo
Metabolismo epatico nel digiuno e nello stato di buona alimentazione

Il tessuto adiposo
Generalità
Caratteristiche e funzioni del tessuto adiposo bianco e bruno
Metabolismo glucidico e lipidico

Il muscolo
Generalità
Classificazione delle fibre muscolari
Metabolismo energetico delle fibre bianche e rosse a riposo e durante l'esercizion
Sistemi di formazione dell'ATP (creatina chinasi e miochinasi)
Modulazione della fosforilasi chinasi e della glicogeno fosforilasi
Metabolismo delle proteine e degli aminoacidi: aminoacidi a catena ramificata
Metabolismo dei nucleotidi Adenilici
Ciclo dell'alanina, ciclo di Cori

Il tessuto nervoso
Generalità
Metabolismo glucidico e lipidico
Metabolismo degli aminoacidi
- utilizzazione metabolica degli aminoacidi a catena ramificata
- neurotrasmettitori

Eritrocita
- glicolisi anaerobica, shunt, via di recupero delle basi puriniche
- danni ossidativi e sistemi di protezione dallo stress ossidativo

Cenni al metabolismo delle cellule tumorali
Vitamine idrosolubili
Fonti nutrizionali, struttura, metabolismo e funzione biochimica
di tutte le vitamine idrosolubili

Vitamine liposolubili A, D, F, K, E
Fonti nutrizionali, struttura, metabolismo e funzione biochimica

Interrelazioni metaboliche dei tessuti
Aspetti dismetabolici del diabete mellito
La Farmacia dei Servizi: aspetti tecnici e biochimico-clinici dei test di autodiagnosi di prima istanza
Prerequisiti
L'insegnamento è rivolto a studenti che abbiano acquisito gli elementi forniti dal corso Biochimica generale e nozioni di chimica organica. In particolare, lo studente deve conoscere le proprietà strutturali, chimiche e fisiche delle principali biomolecole organiche (a struttura sia semplice che macromolecolare) di specifica rilevanza per l'organismo umano, nonché le loro funzioni. Propedeutica alla piena comprensione delle reazioni chimiche che costituiscono i percorsi metabolici e della loro regolazione a livello sia cellulare che d'organo è anche la conoscenza degli elementi di cinetica e di termodinamica dei processi chimici.
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula (7 CFU) ed esercitazioni in aula (1 CFU)
Materiale di riferimento
Materiale iconografico delle lezioni su sito https://ariel.unimi.it/
- D.L. Nelson, M.M. Cox, "I Principi di Biochimica di Lehninger", Zanichelli, 7°ed., 2018
- N. Siliprandi, G. Tettamanti, "Biochimica Applicata Medica", Piccin, 5°ed., 2018
- T.M.Devlin, "Biochimica con aspetti clinico-farmaceutici", EdiSES, 5° ed., 2013
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova orale, comprendente la trattazione di:
- una via metabolica e sua regolazione
- una vitamina
- un ormone
- il metabolismo di un organo.
L'esame si considera superato quando lo studente dimostra la conoscenza degli argomenti richiesti.
Il criterio di assegnazione del voto è stabilito sulla base del livello raggiunto dallo studente di esporre con terminologia appropriata le proprie conoscenze e di correlare i vari argomenti tra loro.
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 8
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 56 ore

Linea MZ

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Ciclo di Krebs
Reazioni chimiche e regolazione; funzioni catabolica e anabolica; reazioni anaplerotiche.

Metabolismo dei carboidrati (reazioni chimiche, regolazione e funzioni)
Metabolismo del glucosio: glicolisi aerobica e anaerobica; shunt dei pentosi fosfato; glicogenosintesi e glicogenolisi; gluconeogenesi.
Metabolismo di fruttosio (fruttolisi) e galattosio.
Altri destini metabolici del glucosio: sintesi di acido glucuronico, di lattosio e via dei polioli.
Via di interconversione degli zuccheri, sintesi di glicosamminoglicani e di glicoproteine (cenni).

Metabolismo dei lipidi (reazioni chimiche, regolazione e funzioni)
Biosintesi degli acidi grassi. Reazioni di allungamento e di desaturazione. Metabolismo dei trigliceridi. Ossidazione degli acidi grassi (mitocondriale, perossisomale e microsomiale). Chetogenesi.
Destini non energetici degli acidi grassi: biosintesi dei lipidi di membrana (glicerolfosfolipidi, sfingolfosfolipidi e sfingoglicolipidi). Sintesi e funzioni degli eicosanoidi e degli endocannabinoidi (cenni).
Biosintesi e destini metabolici del colesterolo: metabolismo degli acidi e sali biliari e degli ormoni steroidei.
Biosintesi e metabolismo intravasale delle lipoproteine (chilomicroni, VLDL, LDL e HDL).

Metabolismo degli aminoacidi (reazioni chimiche, regolazione e funzioni)
Reazioni di rimozione del gruppo amminico (transaminazione e deaminazione ossidativa e non ossidativa) e di organicazione dell'ammoniaca (aminazione riduttiva, amidazione e sintesi di carbamoilfosfato).
Trasporto in circolo ed eliminazione dell'ammoniaca: ciclo dell'urea e metabolismo della glutammina nel rene
Biosintesi e catabolismo degli aminoacidi (aminoacidi essenziali e non essenziali, glucogenetici e/o chetogenetici; aminoacidi donatori di unità monocarboniose).
Principali destini anabolici degli aminoacidi: sintesi e funzioni di carnitina, creatina, S-adenosil-metionina, taurina, glutatione, ossido nitrico, amine biogene e poliamine.

Metabolismo delle basi azotate e dei nucleotidi
Reazioni chimiche e regolazione della biosintesi de novo e delle vie di recupero. Catabolismo dei nucleotidi.

Vitamine
Fonti nutrizionali, struttura, metabolismo e funzioni delle vitamine idrosolubili [acido lipoico, acido pantotenico, tiamina (vit. B1), piridossina (vit. B6), biotina (vit. H); acido folico (vit. B9); cobalamina (vit. B12)].
Fonti nutrizionali, struttura, metabolismo e funzione delle vitamine liposolubili (vit. A, vit. D, vit. E e vit. K).

Radicali liberi dell'ossigeno (ROS) e difese antiossidanti
Origine delle specie radicaliche e meccanismi di danno alle strutture cellulari. Sistemi enzimatici di difesa allo stress ossidativo; vitamina E, vitamina C ed antiossidanti naturali.

Ormoni e recettori
Classificazione, biosintesi, trasporto plasmatico, tessuti bersaglio e effetti metabolici di ormoni dell'ipofisi anteriore e posteriore; ormoni pancreatici; ormoni surrenalici; ormoni sessuali (androgeni, estrogeni e progestinici); ormoni tiroidei; ormoni paratiroidei.
Trasduzione del segnale e messaggeri intracellulari (cAMP, cGMP, inositolo trifosfato, Ca2+).

Biochimica d'organo
Il fegato e le sue attività metaboliche
Metabolismo glucidico, lipidico e amminoacidico.
Reazioni di detossificazione: ossidazioni, idrossilazioni, riduzioni, coniugazioni e sistemi enzimatici citocromo P450-dipendenti.
Metabolismo dell'eme: biosintesi e catabolismo. Funzioni e metabolismo del ferro.
Metabolismo dell'etanolo.

Il muscolo e le sue attività metaboliche
Metabolismo glucidico, lipidico e amminoacidico. Ciclo dei nucleotidi purinici. Ciclo dell'alanina. Ciclo di Cori.
Classificazione delle fibre muscolari e metabolismo energetico delle fibre bianche e rosse. Sistemi di sintesi dell'ATP (creatina chinasi e miochinasi). Metabolismo energetico del muscolo a riposo e durante l'esercizio fisico.

Il tessuto adiposo e le sue attività metaboliche
Caratteristiche metaboliche del tessuto adiposo bianco e bruno.

Il tessuto nervoso e le sue attività metaboliche
Metabolismo glucidico, lipidico e amminoacidico. Utilizzazione metabolica degli aminoacidi a catena ramificata. Sintesi e degradazione dei neurotrasmettitori.

Eritrocita e le sue attività metaboliche
Glicolisi anaerobica, shunt dei pentosi fosfato, via di recupero delle basi puriniche. Danni ossidativi e sistemi di protezione dallo stress ossidativo.

Interrelazioni metaboliche tra organi in stato post-prandiale e di digiuno (fisiologico e prolungato)

Aspetti dismetabolici del diabete mellito

La Farmacia dei Servizi: aspetti biochimico-clinici dei test di autodiagnosi di prima istanza
Prerequisiti
L'insegnamento è rivolto a studenti che abbiano acquisito gli elementi forniti dal corso Biochimica generale e nozioni di chimica organica. In particolare, lo studente deve conoscere le proprietà strutturali, chimiche e fisiche delle principali biomolecole organiche (a struttura sia semplice che macromolecolare) di specifica rilevanza per l'organismo umano, nonché le loro funzioni. Propedeutica alla piena comprensione delle reazioni chimiche che costituiscono i percorsi metabolici e della loro regolazione a livello sia cellulare che d'organo è anche la conoscenza degli elementi di cinetica e di termodinamica dei processi chimici.
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula (7 CFU) ed esercitazioni in aula (1 CFU)
Materiale di riferimento
Materiale iconografico delle lezioni su sito https://ariel.unimi.it/

- D.L. Nelson, M.M. Cox, "I Principi di Biochimica di Lehninger", Zanichelli, 7°ed., 2018
- N. Siliprandi, G. Tettamanti, "Biochimica Applicata Medica", Piccin, 5°ed., 2018
- T.M.Devlin, "Biochimica con aspetti clinico-farmaceutici", EdiSES, 5° ed., 2013
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova orale, comprendente la trattazione di:
- una via metabolica e sua regolazione
- una vitamina
- un ormone
- il metabolismo di un organo.
L'esame si considera superato quando lo studente dimostra la conoscenza degli argomenti richiesti.
Il criterio di assegnazione del voto è stabilito sulla base del livello raggiunto dallo studente di esporre con terminologia appropriata le proprie conoscenze e di correlare i vari argomenti tra loro.
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 8
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 56 ore
Docente: Colombo Irma
Docente/i
Ricevimento:
Sempre, previo appuntamento telefonico.
Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, via Trentacoste 2
Ricevimento:
Su appuntamento
Via D. Trentacoste 2 4° Piano