Biochimica e fondamenti di biochimica umana
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
Il corso si prefigge di fornire le conoscenze necessarie per la comprensione dei processi biochimici alla base delle funzioni cellulari e dell'organismo
Risultati apprendimento attesi
Adeguate conoscenze e comprensione di struttura e funzione delle macromolecole di interesse biologico, con particolare attenzione alle proteine, e di composizione, organizzazione e dinamica delle membrane biologiche con particolare riferimento ai meccanismi di trasporto e di trasduzione del segnale. Adeguate conoscenze delle vie metaboliche e delle loro integrazioni e regolazioni. Adeguate conoscenze dei meccanismi di controllo omeostatico Alla fine del corso, lo studente possiederà le adeguate basi culturali per comprendere le specificità d'organo e tessuto e per affrontare lo studio delle materie successive, soprattutto della patologia generale e della farmacologia. Avrà inoltre acquisito la capacità critica necessaria a riconoscere e prevedere i diversi adattamenti metabolici conseguenti ai mutamenti alimentari o ambientali. Tali conoscenze e abilità verranno certificate dal superamento dell'esame.
Periodo: annuale
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
annuale
Programma
STRUTTURA COMPOSIZIONE ORGANIZZAZIONE
La logica biochimica della materia vivente
Acqua e interazioni deboli nei sistemi acquosi
Proteine: struttura e funzione.
Elementi strutturali e organizzazione tridimensionale delle proteine.
Proteine fibrose: proteine strutturali. Collagene, cheratina.
Proteine globulari.
Cinetica e termodinamica del ripiegamento delle proteine, ripiegamento assistito: disolfuro isomerasi, chaperonine.
Gli enzimi: come lavorano gli enzimi; coenzimi e vitamine idrosolubili; fattori che influenzano l'attività enzimatica; cinetica enzimatica; regolazione dell'attività enzimatica.
Compartimentazione e comunicazione nei processi biochimici.
Membrane biologiche, composizione, organizzazione e dinamica delle membrane.
Sistemi di trasporto di molecole e ioni attraverso la membrana.
Biosegnalazione: meccanismi di trasduzione del segnale.
Recettori di membrana accoppiati a proteine G e secondi messaggeri; recettori con attività enzimatica con particolare riferimento ai recettori tirosin-chinasici, domini proteici e complessi multiproteici nella trasduzione del segnale.
BIOENERGETICA E METABOLISMO
Introduzione al metabolismo.
Organizzazione del metabolismo: catabolismo e anabolismo.
Principi di bioenergetica.
Composti ad alto contenuto energetico; trasferimento di gruppi fosfato e ATP.
Proteine che legano l'ossigeno: mioglobina ed emoglobina.
Trasporto e immagazzinamento dell'ossigeno
Fosforilazione ossidativa: catena respiratoria; sintesi di ATP; ATP-ADP traslocasi.
Regolazione della fosforilazione ossidativa; termogenesi.
Carboidrati
Mono- e disaccaridi; polisaccaridi.
Digestione e assorbimento dei carboidrati.
Glicolisi: destino di piruvato e NADH in anaerobiosi e aerobiosi.
Regolazione della glicolisi.
Acetil-CoA intermedio comune dei processi ossidativi.
Ciclo degli acidi tricarbossilici e sua regolazione.
Gluconeogenesi; regolazione coordinata di gluconeogenesi e glicolisi.
Sintesi e degradazione del glicogeno.
Regolazione di glicogenolisi e glicogenosintesi.
Via dei pentoso-fosfati, interconversione dei monosaccaridi e loro regolazione.
Glicoconiugati: proteoglicani, glicoproteine e glicolipidi.
Le catene oligosaccaridiche nei meccanismi di informazione cellulare.
Lipidi: Lipidi semplici e lipidi complessi.
Digestione e assorbimento dei lipidi
Trasporto dei lipidi: le lipoproteine.
Fonti acidi grassi: LPL VLDL, chilomicroni; attivazione lipolisi tessuto adiposo
Attivazione e trasporto degli acidi grassi nel mitocondrio.
Ossidazione degli acidi grassi e loro regolazione.
Formazione dei corpi chetonici.
Biosintesi degli acidi grassi e sua regolazione; allungamento e insaturazione; acidi grassi essenziali e sintesi acido arachidonico.
Metabolismo e trasporto del colesterolo (LDL, HDL) e loro regolazione.
Derivati del colesterolo: acidi biliari, ormoni steroidei
Trigliceridi, glicerosfolipidi e sfingolipidi: metabolismo e funzione
Lipidi come molecole segnale: eicosanoidi, mediatori sfingolipidici
Proteine e composti azotati*
Digestione e assorbimento delle proteine.
Valore biologico delle proteine; aminoacidi essenziali.
Bilancio azotato.
Turnover e degradazione intracellulare delle proteine.
Metabolismo dell'ammoniaca; ciclo dell'urea.
Aminoacidi gluco- e chetogenici
Sintesi e degradazione degli amminoacidi.
Molecole che derivano dagli aminoacidi.
Amine biogene, creatina, carnitina, glutatione, ossido di azoto.
Sintesi e degradazione del gruppo eme.
Sintesi e degradazione dei nucleotidi pirimidinici e purinici; acido urico.
* La biosintesi degli acidi nucleici (RNA e DNA) e delle proteine e la regolazione dell'espressione genica verranno trattate nel corso di Biologia Molecolare
BASI MOLECOLARI DEL CONTROLLO DELLE ATTIVITA' CELLULARI
Regolazione della trascrizione: fattori di crescita e ormoni steroidei.
Via di signaling PI3K/Akt
PRINCIPI DI NUTRIZIONE UMANA
Fabbisogno energetico, macronutrienti, vitamine idrosolubili e liposolubili, oligoelementi.
REGOLAZIONE ORMONALE E INTEGRAZIONE METABOLICHE NELL'UOMO
Ormoni, strutture e funzioni
Regolazione ormonale del metabolismo energetico.
Concetto di omeostasi; interrelazioni e integrazioni metaboliche tra i diversi tessuti; ciclo digiuno-alimentazione, digiuno prolungato e condizioni di stress, esercizio fisico.
Metabolismo del rene
Omeostasi del calcio: omeostasi cellulare e sistemica
Metabolismo del ferro
I sistemi sensoriali: meccanismi molecolari di visione, olfatto, gusto;
Metabolismo energetico dell'occhio
Le specie reattive dell'ossigeno; lo stress ossidativo.
Danno causato da specie radicaliche.
Difese antiossidanti.
La logica biochimica della materia vivente
Acqua e interazioni deboli nei sistemi acquosi
Proteine: struttura e funzione.
Elementi strutturali e organizzazione tridimensionale delle proteine.
Proteine fibrose: proteine strutturali. Collagene, cheratina.
Proteine globulari.
Cinetica e termodinamica del ripiegamento delle proteine, ripiegamento assistito: disolfuro isomerasi, chaperonine.
Gli enzimi: come lavorano gli enzimi; coenzimi e vitamine idrosolubili; fattori che influenzano l'attività enzimatica; cinetica enzimatica; regolazione dell'attività enzimatica.
Compartimentazione e comunicazione nei processi biochimici.
Membrane biologiche, composizione, organizzazione e dinamica delle membrane.
Sistemi di trasporto di molecole e ioni attraverso la membrana.
Biosegnalazione: meccanismi di trasduzione del segnale.
Recettori di membrana accoppiati a proteine G e secondi messaggeri; recettori con attività enzimatica con particolare riferimento ai recettori tirosin-chinasici, domini proteici e complessi multiproteici nella trasduzione del segnale.
BIOENERGETICA E METABOLISMO
Introduzione al metabolismo.
Organizzazione del metabolismo: catabolismo e anabolismo.
Principi di bioenergetica.
Composti ad alto contenuto energetico; trasferimento di gruppi fosfato e ATP.
Proteine che legano l'ossigeno: mioglobina ed emoglobina.
Trasporto e immagazzinamento dell'ossigeno
Fosforilazione ossidativa: catena respiratoria; sintesi di ATP; ATP-ADP traslocasi.
Regolazione della fosforilazione ossidativa; termogenesi.
Carboidrati
Mono- e disaccaridi; polisaccaridi.
Digestione e assorbimento dei carboidrati.
Glicolisi: destino di piruvato e NADH in anaerobiosi e aerobiosi.
Regolazione della glicolisi.
Acetil-CoA intermedio comune dei processi ossidativi.
Ciclo degli acidi tricarbossilici e sua regolazione.
Gluconeogenesi; regolazione coordinata di gluconeogenesi e glicolisi.
Sintesi e degradazione del glicogeno.
Regolazione di glicogenolisi e glicogenosintesi.
Via dei pentoso-fosfati, interconversione dei monosaccaridi e loro regolazione.
Glicoconiugati: proteoglicani, glicoproteine e glicolipidi.
Le catene oligosaccaridiche nei meccanismi di informazione cellulare.
Lipidi: Lipidi semplici e lipidi complessi.
Digestione e assorbimento dei lipidi
Trasporto dei lipidi: le lipoproteine.
Fonti acidi grassi: LPL VLDL, chilomicroni; attivazione lipolisi tessuto adiposo
Attivazione e trasporto degli acidi grassi nel mitocondrio.
Ossidazione degli acidi grassi e loro regolazione.
Formazione dei corpi chetonici.
Biosintesi degli acidi grassi e sua regolazione; allungamento e insaturazione; acidi grassi essenziali e sintesi acido arachidonico.
Metabolismo e trasporto del colesterolo (LDL, HDL) e loro regolazione.
Derivati del colesterolo: acidi biliari, ormoni steroidei
Trigliceridi, glicerosfolipidi e sfingolipidi: metabolismo e funzione
Lipidi come molecole segnale: eicosanoidi, mediatori sfingolipidici
Proteine e composti azotati*
Digestione e assorbimento delle proteine.
Valore biologico delle proteine; aminoacidi essenziali.
Bilancio azotato.
Turnover e degradazione intracellulare delle proteine.
Metabolismo dell'ammoniaca; ciclo dell'urea.
Aminoacidi gluco- e chetogenici
Sintesi e degradazione degli amminoacidi.
Molecole che derivano dagli aminoacidi.
Amine biogene, creatina, carnitina, glutatione, ossido di azoto.
Sintesi e degradazione del gruppo eme.
Sintesi e degradazione dei nucleotidi pirimidinici e purinici; acido urico.
* La biosintesi degli acidi nucleici (RNA e DNA) e delle proteine e la regolazione dell'espressione genica verranno trattate nel corso di Biologia Molecolare
BASI MOLECOLARI DEL CONTROLLO DELLE ATTIVITA' CELLULARI
Regolazione della trascrizione: fattori di crescita e ormoni steroidei.
Via di signaling PI3K/Akt
PRINCIPI DI NUTRIZIONE UMANA
Fabbisogno energetico, macronutrienti, vitamine idrosolubili e liposolubili, oligoelementi.
REGOLAZIONE ORMONALE E INTEGRAZIONE METABOLICHE NELL'UOMO
Ormoni, strutture e funzioni
Regolazione ormonale del metabolismo energetico.
Concetto di omeostasi; interrelazioni e integrazioni metaboliche tra i diversi tessuti; ciclo digiuno-alimentazione, digiuno prolungato e condizioni di stress, esercizio fisico.
Metabolismo del rene
Omeostasi del calcio: omeostasi cellulare e sistemica
Metabolismo del ferro
I sistemi sensoriali: meccanismi molecolari di visione, olfatto, gusto;
Metabolismo energetico dell'occhio
Le specie reattive dell'ossigeno; lo stress ossidativo.
Danno causato da specie radicaliche.
Difese antiossidanti.
Prerequisiti
Gli studenti devono avere assolto a tutti gli obblighi di propedeuticità indicati nel piano di studi: Chimica generale e inorganica, Chimica organica.
Metodi didattici
I docenti utilizzeranno principalmente lezioni frontali. Nella seconda parte del corso, sono previsti lavori di gruppo su specifici argomenti del programma che prevedono la conoscenza di temi trattati nella prima parte dell'insegnamento. Per questa attività gli studenti saranno organizzati in piccoli gruppi per sviluppare l'argomento e condurre la discussione in classe sul tema a loro assegnato
Materiale di riferimento
Si consiglia uno di questi testi a scelta:
I Principi di Biochimica di Lehninger VII edizione, Nelson D.L, Cox M.M., Zanichelli Editore
Fondamenti di Biochimica IV edizione, Voet J.G. Voet D. Pratt C.W., Zanichelli Editore.
Testi di consultazione
Biochimica Medica V edizione, Siliprandi N. Tettamanti G., Piccin Editore.
Biochimica con aspetti clinici, Thomas Devlin, V ed Edises
I Principi di Biochimica di Lehninger VII edizione, Nelson D.L, Cox M.M., Zanichelli Editore
Fondamenti di Biochimica IV edizione, Voet J.G. Voet D. Pratt C.W., Zanichelli Editore.
Testi di consultazione
Biochimica Medica V edizione, Siliprandi N. Tettamanti G., Piccin Editore.
Biochimica con aspetti clinici, Thomas Devlin, V ed Edises
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'accertamento dell'effettivo conseguimento dei risultati di apprendimento attesi si articola in una prova scritta, composta da 30 domande a risposta multipla della durata di un'ora, e un'interrogazione orale. La prova scritta è volta a valutare le conoscenze acquisite relative agli argomenti trattati nel corso; la prova orale, oltre alla verifica delle conoscenze, è indirizzata principalmente ad accertare: capacità di organizzazione e integrazione delle conoscenze acquisite, capacità espositive e l corretto utilizzo del linguaggio specialistico.
La valutazione è espressa in trentesimi e sarà composta dalla media ponderata delle votazioni conseguite nelle due prove.
Alla prova orale accede solo chi ha raggiunto 18/30 nella prova scritta. Gli esiti della prova scritta sono comunicati in sede di esame direttamente allo studente.
E' prevista una prova intermedia (facoltativa) a 2/3 dell'insegnamento, la cui valutazione concorre al voto finale in sostituzione della prova scritta. Gli esiti della prova intermedia sono comunicati in modo anonimo attraverso la piattaforma Ariel
La valutazione è espressa in trentesimi e sarà composta dalla media ponderata delle votazioni conseguite nelle due prove.
Alla prova orale accede solo chi ha raggiunto 18/30 nella prova scritta. Gli esiti della prova scritta sono comunicati in sede di esame direttamente allo studente.
E' prevista una prova intermedia (facoltativa) a 2/3 dell'insegnamento, la cui valutazione concorre al voto finale in sostituzione della prova scritta. Gli esiti della prova intermedia sono comunicati in modo anonimo attraverso la piattaforma Ariel
Siti didattici
Docente/i
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Su appuntamento
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