Biochimica e biologia molecolare

A.A. 2021/2022
8
Crediti massimi
80
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 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-Capacità critiche e 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 di comunicare quanto si è appreso. 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
5-Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita. L'acquisizione di solide conoscenze di base relative ai principali componenti chimici presenti negli organismi e negli alimenti ed ai processi biologici in atto negli organismi viventi e la capacità di reperire informazioni da fonti attendibili attraverso gli strumenti descritti durante il corso forniscono allo studente la potenzialità di perseguire un continuo aggiornamento professionale e scientifico.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021-22 verranno date indicazioni specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria
Prerequisiti
Per poter sostenere l'esame è necessario aver superato l'esame del c.i. in Scienze di Base Propedeutiche alla Medicina Veterinaria, 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 ciascuno 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; idrofobicità (3 ore)
Generalità su alcuni concetti fondamentali di chimica organica: stereochimica, conformazioni, stereoisomeria geometrica: convenzione cis/trans; stereoisomeria ottica: carbonio chirale e configurazione relativa (1 ora)
Struttura chimica e principali ruoli biochimici dei carboidrati: aldosi e chetosi, monosaccaridi (glucosio, fruttosio, ribosio), anomeri; epimeri ( galattosio); legami O- ed N-glicosidici; disaccaridi e polisaccaridi: lattosio, amilosio ed amilopectina; cellobiosio e cellulosa (3 ore)
Struttura chimica e principali ruoli biochimici di amminoacidi e proteine: amminoacidi proteici e non-proteici; classificazione degli amminoacidi proteici in base alle caratteristiche della catena laterale; concetto di 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)
Struttura chimica e principali ruoli biochimici dei lipidi: acidi grassi saturi ed insaturi, triacilgliceroli, fosfogliceridi; colesterolo; lipopolisaccaridi (2 ore)
Struttura chimica e principali ruoli biochimici dei nucleosidi e 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 (1 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 descrizione del rapporto tra struttura e funzione di proteine e della basi strutturali per l' approccio di Rational Drug Design (3 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
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
Programma
Lezioni frontali (32 ore)
Composizione e proprietà delle membrane biologiche e trasporto di membrana (2 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 (2 ore)
Metabolismo deldei carboidrati (4 ore)
Metabolismo dei trigliceridi, acidi grassi e corpi chetonici. Cenni sul metabolismo del colesterolo (3 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)
Acidi nucleici e loro funzione biologica (1 ora)
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)

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, con l'ausilio di filmati reperibili on-line per una più completa descrizione dei complessi processi molecolari coinvolti nella sintesi di ac idi nucleici e proteine, 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
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 5
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 32 ore
Docente: Negri Armando
Turni:
Docente: Negri Armando
Turno 1 per un gruppo di studenti
Docente: Negri Armando
Turno 2 per un gruppo di studenti
Docente: Negri Armando
Turno 3 per un gruppo di studenti
Docente: Negri Armando
Turno 4 per un gruppo di studenti
Docente: Negri Armando
Turno unico per tutti gli studenti
Docente: Negri Armando

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

Docente/i
Ricevimento:
Mercoledi dalle 12.00 alle 13.30