Biochimica generale
A.A. 2020/2021
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire la terminologia e i principi basilari necessari allo studio dei processi metabolici che verranno sviluppati nell'insegnamento del III anno Biochimica Metabolica e Funzionale. In particolare, il corso di Biochimica Generale ha come obiettivo formativo quello di condurre lo studente attraverso un percorso che gli consenta di acquisire le conoscenze relative a:
- struttura, proprietà chimico-fisiche e funzioni delle principali biomolecole organiche "semplici" (aminoacidi, carboidrati, lipidi e nucleotidi) di specifica rilevanza per l'organismo umano;
- basi chimiche e fisiche che promuovono l'assemblaggio di queste biomolecole organiche "semplici" a formare macromolecole e complessi sopramolecolari funzionali (proteine, polisaccaridi, acidi nucleici, membrane biologiche) così da comprenderne il rapporto struttura-funzione;
- bioenergetica nell'organismo umano: meccanismi di estrazione, conservazione ed utilizzazione dell'energia;
- cinetica delle reazioni chimiche, funzione e regolazione degli enzimi.
L'insegnamento si propone inoltre di fornire allo studente i principi basilari relativi alla biochimica delle macromolecole informazionali (DNA, RNA e proteine) con nozioni sulla loro struttura, proprietà, metabolismo e funzioni.
- struttura, proprietà chimico-fisiche e funzioni delle principali biomolecole organiche "semplici" (aminoacidi, carboidrati, lipidi e nucleotidi) di specifica rilevanza per l'organismo umano;
- basi chimiche e fisiche che promuovono l'assemblaggio di queste biomolecole organiche "semplici" a formare macromolecole e complessi sopramolecolari funzionali (proteine, polisaccaridi, acidi nucleici, membrane biologiche) così da comprenderne il rapporto struttura-funzione;
- bioenergetica nell'organismo umano: meccanismi di estrazione, conservazione ed utilizzazione dell'energia;
- cinetica delle reazioni chimiche, funzione e regolazione degli enzimi.
L'insegnamento si propone inoltre di fornire allo studente i principi basilari relativi alla biochimica delle macromolecole informazionali (DNA, RNA e proteine) con nozioni sulla loro struttura, proprietà, metabolismo e funzioni.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento di Biochimica Generale, lo studente dovrà aver acquisito la terminologia e conoscenze della struttura, delle proprietà chimico-fisiche e delle funzioni delle principali biomolecole di specifica rilevanza per l'organismo umano. Inoltre, lo studente dovrà aver appreso i principi del controllo termodinamico e cinetico delle reazioni chimiche che avvengono nelle cellule dell'essere umano e i principi alla base della trasmissione dell'informazione contenuta nel genoma.
Periodo: Secondo 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
Linea AL
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Linea MZ
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Metodi didattici
Essendo un insegnamento erogato nel secondo semestre, saranno definiti in accordo con le disposizioni di Ateneo che saranno vigenti.
Programma e materiale di riferimento
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolgerà in forma orale a distanza, con le modalità illustrate sul portale di Ateneo, utilizzando la piattaforma Microsoft Teams o, laddove la regolamentazione lo consentisse, in presenza, sempre in forma orale.
I criteri di valutazione non subiranno variazioni.
Ulteriori dettagli e aggiornamenti legati all'evoluzione della normativa imposta dal Covid-19 saranno pubblicati nelle pagine del sito ARIEL dell'insegnamento (https://ariel.unimi.it/.)
Essendo un insegnamento erogato nel secondo semestre, saranno definiti in accordo con le disposizioni di Ateneo che saranno vigenti.
Programma e materiale di riferimento
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolgerà in forma orale a distanza, con le modalità illustrate sul portale di Ateneo, utilizzando la piattaforma Microsoft Teams o, laddove la regolamentazione lo consentisse, in presenza, sempre in forma orale.
I criteri di valutazione non subiranno variazioni.
Ulteriori dettagli e aggiornamenti legati all'evoluzione della normativa imposta dal Covid-19 saranno pubblicati nelle pagine del sito ARIEL dell'insegnamento (https://ariel.unimi.it/.)
Programma
Elementi, biomolecole (gruppi funzionali e isomeria) e legami chimici alla base dell'organizzazione cellulare e dei fenomeni biologici
Acqua, acidi e basi, pH e sistemi tampone nell'organismo umano
Aminoacidi
Struttura, classificazione, caratteristiche chimiche e funzioni. Legame peptidico.
Proteine
Struttura (Iaria, IIaria, IIIaria e IVaria), proprietà e funzioni. Proteine semplici e complesse. Struttura e funzioni di:
- proteine fibrose: alfa-cheratine, collagene, elastina; biosintesi del collagene fibrillare d tipo I;
- proteine globulari: pre-albumina, albumina, immunoglobuline;
- mioglobina ed emoglobina [legame dell'ossigeno e variazioni conformazionali; fattori che modificano l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno (temperatura, pH, pCO2, 2,3-difosfoglicerato); trasporto della CO2; azione tampone; forme fisiologiche e patologiche dell'emoglobina (HbS, metaHb, HbA1c; talassemie].
Carboidrati
Struttura e funzioni di:
- monosaccaridi: aldosi e chetosi, forma aperta e struttura ciclica, zuccheri sostituiti e derivati saccaridici (aminozuccheri, acidi uronici, polialcoli, desossizuccheri, acidi sialici); legame glicosidico;
- disaccaridi: maltosio, isomaltosio, lattosio, saccarosio, cellobiosio;
- oligosaccaridi: glicoproteine (O-linked ed N-linked);
- omopolisaccaridi: glicogeno, amido, cellulosa;
- eteropolisaccaridi: glicosaminoglicani (principali classi) e proteoglicani.
Lipidi
Struttura e funzioni di:
- acidi grassi saturi e insaturi: nomenclatura, numerazione omega (o n) e numerazione carbossilica (Δ);
- trigliceridi, glicerolfosfolipidi, sfingolfosfolipidi, glicosfingolipidi e colesterolo;
- aggregati lipidici: micelle, liposomi e lipoproteine plasmatiche.
Membrane biologiche
Composizione, struttura e proprietà (asimmetria, fluidità e dinamicità). Proteine di membrana: struttura e funzioni. Meccanismi di trasporto: diffusione semplice e facilitata, trasporto attivo, proteine canale, ionofori.
Enzimi
Proprietà e caratteristiche strutturali. Isoenzimi. Enzimi costitutivi e inducibili.
Cinetica enzimatica: equazione di Michaelis-Menten, Vmax e Km; grafico dei doppi reciproci.
Regolazione dell'attività enzimatica: influenza del pH e della temperatura; meccanismi di inibizione (inibitori reversibili (competitivi, non competitivi, incompetitivi) e irreversibili; inibizione da prodotto e inibizione a feed-back; modificazioni covalenti (legame di gruppi fosforici, etc.); scissione proteolitica; associazione-dissociazione.
Enzimi allosterici.
Nomenclatura e classificazione degli enzimi con esempi per ogni classe.
Cofattori e coenzimi: struttura e funzioni della vitamina B3 (niacina) e della vitamina B2 (riboflavina) e dei coenzimi derivati [NAD(P), FMN, FAD].
Principi di bioenergetica, sintesi di ATP e sue funzioni
Variazione di energia libera (DG), costante di equilibrio, reazioni esoergoniche ed endoergoniche.
Basi chimiche della variazione di energia libera associata all'idrolisi dell'ATP.
Funzioni dell'ATP: reazioni accoppiate e trasferimento di gruppi.
Composti fosforilati ad alto contenuto energetico.
Fosforilazione ossidativa: catena respiratoria e ATP sintasi; controllo, inibitori e disaccoppianti.
Biochimica delle macromolecole informazionali
- Nucleotidi e acidi nucleici: struttura e proprietà chimiche delle basi azotate, dei nucleotidi e delle catene polinucleotidiche; struttura e funzioni di DNA ed RNA; concetto di gene.
- Trascrizione: struttura e proprietà delle RNA polimerasi eucariotiche; meccanismo molecolare del processo; controllo dell'attività trascrizionale nelle cellule eucariote (modificazioni chimiche degli istoni, complessi di rimodellamento della cromatina, metilazione del DNA, enhancer, silencer, attivatori e repressori).
- Processamento e maturazione dei pre-mRNA nelle cellule eucariote: meccanismo e funzioni del capping in 5', della poliadenilazione in 3', dello splicing (costitutivo e alternativo) e dell'RNA editing.
- Traduzione: struttura e funzioni dei ribosomi e dei tRNA, reazione di aminoacilazione, codice genetico, meccanismo di sintesi proteica, ripiegamento e modificazioni post-traduzionali.
- Degradazione dell'mRNA e delle proteine (lisosomiale e ubiquitina-dipendente).
- RNA regolatori: i microRNA.
Acqua, acidi e basi, pH e sistemi tampone nell'organismo umano
Aminoacidi
Struttura, classificazione, caratteristiche chimiche e funzioni. Legame peptidico.
Proteine
Struttura (Iaria, IIaria, IIIaria e IVaria), proprietà e funzioni. Proteine semplici e complesse. Struttura e funzioni di:
- proteine fibrose: alfa-cheratine, collagene, elastina; biosintesi del collagene fibrillare d tipo I;
- proteine globulari: pre-albumina, albumina, immunoglobuline;
- mioglobina ed emoglobina [legame dell'ossigeno e variazioni conformazionali; fattori che modificano l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno (temperatura, pH, pCO2, 2,3-difosfoglicerato); trasporto della CO2; azione tampone; forme fisiologiche e patologiche dell'emoglobina (HbS, metaHb, HbA1c; talassemie].
Carboidrati
Struttura e funzioni di:
- monosaccaridi: aldosi e chetosi, forma aperta e struttura ciclica, zuccheri sostituiti e derivati saccaridici (aminozuccheri, acidi uronici, polialcoli, desossizuccheri, acidi sialici); legame glicosidico;
- disaccaridi: maltosio, isomaltosio, lattosio, saccarosio, cellobiosio;
- oligosaccaridi: glicoproteine (O-linked ed N-linked);
- omopolisaccaridi: glicogeno, amido, cellulosa;
- eteropolisaccaridi: glicosaminoglicani (principali classi) e proteoglicani.
Lipidi
Struttura e funzioni di:
- acidi grassi saturi e insaturi: nomenclatura, numerazione omega (o n) e numerazione carbossilica (Δ);
- trigliceridi, glicerolfosfolipidi, sfingolfosfolipidi, glicosfingolipidi e colesterolo;
- aggregati lipidici: micelle, liposomi e lipoproteine plasmatiche.
Membrane biologiche
Composizione, struttura e proprietà (asimmetria, fluidità e dinamicità). Proteine di membrana: struttura e funzioni. Meccanismi di trasporto: diffusione semplice e facilitata, trasporto attivo, proteine canale, ionofori.
Enzimi
Proprietà e caratteristiche strutturali. Isoenzimi. Enzimi costitutivi e inducibili.
Cinetica enzimatica: equazione di Michaelis-Menten, Vmax e Km; grafico dei doppi reciproci.
Regolazione dell'attività enzimatica: influenza del pH e della temperatura; meccanismi di inibizione (inibitori reversibili (competitivi, non competitivi, incompetitivi) e irreversibili; inibizione da prodotto e inibizione a feed-back; modificazioni covalenti (legame di gruppi fosforici, etc.); scissione proteolitica; associazione-dissociazione.
Enzimi allosterici.
Nomenclatura e classificazione degli enzimi con esempi per ogni classe.
Cofattori e coenzimi: struttura e funzioni della vitamina B3 (niacina) e della vitamina B2 (riboflavina) e dei coenzimi derivati [NAD(P), FMN, FAD].
Principi di bioenergetica, sintesi di ATP e sue funzioni
Variazione di energia libera (DG), costante di equilibrio, reazioni esoergoniche ed endoergoniche.
Basi chimiche della variazione di energia libera associata all'idrolisi dell'ATP.
Funzioni dell'ATP: reazioni accoppiate e trasferimento di gruppi.
Composti fosforilati ad alto contenuto energetico.
Fosforilazione ossidativa: catena respiratoria e ATP sintasi; controllo, inibitori e disaccoppianti.
Biochimica delle macromolecole informazionali
- Nucleotidi e acidi nucleici: struttura e proprietà chimiche delle basi azotate, dei nucleotidi e delle catene polinucleotidiche; struttura e funzioni di DNA ed RNA; concetto di gene.
- Trascrizione: struttura e proprietà delle RNA polimerasi eucariotiche; meccanismo molecolare del processo; controllo dell'attività trascrizionale nelle cellule eucariote (modificazioni chimiche degli istoni, complessi di rimodellamento della cromatina, metilazione del DNA, enhancer, silencer, attivatori e repressori).
- Processamento e maturazione dei pre-mRNA nelle cellule eucariote: meccanismo e funzioni del capping in 5', della poliadenilazione in 3', dello splicing (costitutivo e alternativo) e dell'RNA editing.
- Traduzione: struttura e funzioni dei ribosomi e dei tRNA, reazione di aminoacilazione, codice genetico, meccanismo di sintesi proteica, ripiegamento e modificazioni post-traduzionali.
- Degradazione dell'mRNA e delle proteine (lisosomiale e ubiquitina-dipendente).
- RNA regolatori: i microRNA.
Prerequisiti
L'insegnamento è rivolto a studenti che abbiano acquisito nozioni di chimica generale inorganica e di biologia generale.
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula (6 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
- 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 che prevede una domanda su ciascuno dei seguenti tre argomenti:
- struttura chimica delle biomolecole;
- classificazione, cinetica e regolazione degli enzimi;
- macromolecole informazionali;
più ulteriori domande su due altri argomenti inclusi nel programma.
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 di approfondimento dimostrato delle proprie conoscenze e sulla capacità dello studente di rispondere ai quesiti con terminologia appropriata.
- struttura chimica delle biomolecole;
- classificazione, cinetica e regolazione degli enzimi;
- macromolecole informazionali;
più ulteriori domande su due altri argomenti inclusi nel programma.
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 di approfondimento dimostrato delle proprie conoscenze e sulla capacità dello studente di rispondere ai quesiti con terminologia appropriata.
Docente/i
Ricevimento:
Sempre, previo appuntamento telefonico o e.mail
Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, via Trentacoste 2