BIOCHIMICA - canale 3

Il corso di Biochimica si propone di preparare gli studenti per una conoscenza dei processi biochimici di particolare interesse per la medicina e riguardanti diversi aspetti fisio-patologici. Il corso di Biochimica fornirà agli studenti le basi per la comprensione dei contesti fisici, chimici e biologici nei quali le molecole, le singole reazioni e le vie metaboliche svolgono i loro ruoli. Particolare attenzione sarà prestata alle rapporti struttura/funzione delle principali macromolecole, alle regolazioni metaboliche, e alle corrispondenti alterazioni patologiche.

Per stimolare l'interesse degli studenti, i meccanismi biochimici saranno spiegati sottolineando le varie interconnessioni, gli aspetti clinici e le metodiche sperimentali. Un ulteriore motivatore intrinseco sarà rappresentato dall'introduzione del senso di rilevanza della Biochimica nella completa preparazione di un medico. Alla fine del corso lo studente avrà imparato il rapporto struttura/funzione delle principali biomolecole, i meccanismi biochimici del metabolismo e le conseguenze delle loro alterazioni.

In particolare, nel rispetto degli indicatori di Dublino, il corso si pone gli obiettivi di promuovere la conoscenza e capacità di comprensione degli argomenti programmati, anche in funzione delle loro applicazioni. Gli studenti saranno stimolati a raggiungere autonomia di giudizio, a migliorare le loro abilità comunicative, a prefezionare la loro capacità di apprendimento.

Conoscenza e capacità di comprensione: gli studenti acquisiscono conoscenze fondamentali sui meccanismi della biochimica umana e le vie metaboliche, la cui comprensione è valutata nel corso delle lezioni.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate: gli studenti acquisiranno capacità di applicare quanto appreso durante le lezioni frontali svolte durante il corso.

Autonomia di giudizio: gli studenti imparano a interpretare in modo autonomo e obiettivo quanto appreso durante le lezioni e le esercitazioni.

Abilità comunicative: gli studenti acquisiscono abilità comunicative grazie ai dibattiti che nascono durante le lezioni o a miniseminari su specifici argomenti di approfondimento.

Capacità di apprendimento: le capacità di apprendimento vengono valutate in itinere durante le lezioni e le esercitazioni e tramite l'esame orale.

Lezioni frontali

Qualora, a causa della pandemia COVID19, l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Sono richieste conoscenze di base in Chimica propedeutica biochimica. Deve essere stata superata la prova di biochimica 1.

La frequenza delle lezioni è obbligatoria.

Biochimica metabolica

Vitamine e coenzimi.

Tiamina, riboflavina, piridossina, nicotinamide, acido pantotenico, coenzima A, biotina, acido folico, retinolo, calciferolo, acido ascorbico, funzioni della vitamina B12

Metabolismo glicidico

Glicidi di importanza biologica: glicogeno, amido, disaccaridi, monosaccaridi.

Glicolisi aerobica ed anaerobica: reazioni chimiche, enzimi e significato funzionale. Origine dell'acido lattico e lattico deidrogenasi (LDH). Fermentazione alcolica. Bilancio energetico della glicolisi.

Decarbossilazione ossidativa dell'acido piruvico.

Il ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo di Krebs: reazioni e bilancio energetico. Localizzazione mitocondriale degli enzimi.

Glicogeno sintesi e glicogenolisi. Regolazione del metabolismo del glicogeno epatico e muscolare. Gluconeogenesi.

Meccanismo d'azione dell'adrenalina, del glucagone e dell’insulina.

Metabolismo del fruttosio, del lattosio e del galattosio.

Via dei pentosi: ruolo del NADPH nel metabolismo. Favismo. Altre reazioni per la riduzione del NADP (enzima malico e transidrogenasi).

Metabolismo lipidico

beta-ossidazione degli acidi grassi (ruolo della carnitina, reazioni chimiche, resa energetica, ossidazione degli acidi grassi con numero dispari di atomi di carbonio e ruolo della vit B12, ossidazione degli acidi grassi insaturi, beta-ossidazione perossisomale, alfa-ossidazione). Lipolisi, lipasi adipolitica e sua regolazione.

Biosintesi dei corpi chetonici; utilizzazione dei corpi chetonici; chetoacidosi diabetica.

Biosintesi acidi grassi: trasporto di acetil-CoA dal mitocondrio al citoplasma (ruolo del citrato e della carnitina), acetil-carbossilasi e biotina, sintasi degli acidi grassi e proteina trasportatrice di acili, regolazione della sintesi degli acidi grassi, reazioni di allungamento della catena (sistema microsomiale e mitocondriale); meccanismo della desaturazione degli acidi grassi; acidi grassi essenziali; derivati dell'acido arachidonico (eicosanoidi): prostaglandine, prostaciclina, trombossani, leucotrieni.

Biosintesi dei trigliceridi. Vie metaboliche di conversione degli zuccheri in grassi.

Biosintesi e degradazione dei fosfolipidi, sfingolipidi e glicolipidi.

Digestione di lipidi; lipasi pancreatica; sali biliari; micelle ed assorbimento intestinale dei lipidi; composizione del succo pancreatico; composizione della bile; colecistochinina-pancreozimina; secretina; steatorrea (da insufficienza pancreatica e insufficienza biliare). Biosintesi dei trigliceridi a livello intestinale (via dei monogliceridi); chilomicroni; biosintesi trigliceridi (fegato e tessuto adiposo); metodi di separazione delle lipoproteine (separazione elettroforetica su gel di agarosio; separazione per ultracentrifugazione a densità crescenti); classificazione e composizione chimica delle lipoproteine (chilomicromi, VLDL, LDL, HDL); ruolo delle lipoproteine nel trasporto dei grassi di origine esogena ed endogena; lipasi lipoproteica; trasporto ematico di acidi grassi non esterificati (NEFA) sotto forma di complessi con l'albumina; endocitosi delle LDL mediata da recettori; regolazione della sintesi del colesterolo e dei recettori delle LDL da parte del colesterolo intracellulare. Biosintesi del colesterolo e sua regolazione; biosintesi acidi biliari; circolo entereopatico degli acidi biliari; biosintesi vit. D; biosintesi ormoni steroidei. Classificazione e patogenesi molecolare delle iperlipidemie.

Metabolismo degli aminoacidi.

Digestione delle proteine: meccanismo della secrezione di HCl nello stomaco; proteasi gastriche (pepsina); proteasi pancreatiche (tripsina, chimotripsina, elastasi, carbossipeptidasi); peptidasi intestinali (aminopeptidasi, tripeptidasi, dipeptidasi); assorbimento intestinale degli aminoacidi

Aminoacidi essenziali e non essenziali. Bilancio azotato, richiesta minima proteica giornaliera, valore biologico delle proteine

Ciclo del’urea

Biosintesi aminoacidi non essenziali.

Sintesi della serina da 3-fosfoglicerato; serina transidrossimetilasi e tetraidrofolato; desaminazione non ossidativa di serina e treonina (serina treonina deidratasi)

Glicina: conversione serina-glicina; glicina sintasi. Biosintesi dell'eme (vedi metabolismo emoglobina); ruolo nella biogenesi della creatina, del glutatione e nella biosintesi nucleotidi purinici.

Metabolismo della fenilanina e della tirosina: catabolismo fino a fumarato ed acetoacetato; cenni su biosintesi della melanina; biosintesi catecolamine (dopamina, noradrenalina ed adrenalina). Degradazione catecolamine. Fenilchetonuria, alcaptonuria, albinismo.

Metabolismo del triptofano; Cenni sulla biogenesi dell'acido nicotinico. Biosintesi e degradazione della serotonina.

Metabolismo della metionina e della S-adenosil-metionina. Ciclo del metile con ruolo dell’acido folico e della Vit. B12.

Decarbossilazione degli aminoacidi: ornitina e biosintesi delle poliamine; biosintesi catecolamine; serotonina; istamina, GABA.

Metabolismo della cisteina (con sintesi taurina e glutatione).

Metabolismo dell’arginina e sintesi di NO.

Metabolismo degli aminoacidi ramificati (valina, isoleucina, leucina).

Biosintesi, trasporto e degradazione delle proteine.

Integrazione e controllo ormonale del metabolismo glicidico, lipidico e protidico durante il ciclo digiuno-alimentazione.

Metabolismo dei nucleotidi

Biosintesi "de novo" dei nucleotidi pirimidinici e sua regolazione. Biosintesi de novo dei nucleotidi purinici e interconversione. Trasformazione dei ribonucleotidi in deossiribonucleotidi. Via di recupero delle basi. Catabolismo dei nucleotidi purinici ed acido urico; le iperuricemie (gotta primaria, secondaria).

Biochimica CELLULARE E dei tessuti

Meccanismi di riparazione del DNA e correlazioni con i fenomeni d'invecchiamento cellulare e con le patologie umane (in particolare con il cancro).

Vie di trasduzione dei segnali.

Recettori a sette tratti transmembrana, proteine G, enzimi effettori (adenilato ciclasi, fosfolipasi C), secondi messaggeri (cAMP, IP3, DAG, Ca++). Ciclo dei fosfoinositidi. PKA e PKC. GMP ciclico e NO. Recettori ad attività tirosinchinasica. Cascate chinasiche. Vie di trasduzione attraverso PI3K/PKB. Via delle MAP chinasi. Via JAK-STAT.

Biochimica ormonale.

Biosintesi e degradazione, rilascio, effetti metabolici e fisiologici, recettori, vie di trasduzione del segnale dei seguenti ormoni: Glucagone, insulina, adrenalina e noradrenalina, ormoni ipofisari ed ipotalamici, ormoni tiroidei, ormoni steroidei (glucocorticoidi, mineralcorticoidi, ormoni sessuali), paratormone, calcitonina e vit. D. Sistema renina-angiotensina. Regolazione ormonale dell’equilibrio idro-salino.

Biochimica del fegato.

Ruolo metabolico. Processi di detossificazione. Reazioni di fase 1: il citocromo P450 e gli enzimi CYP. Reazioni di fase 2. Metabolismo epatico dell’etanolo.

Tessuto muscolare e biochimica dell’esercizio fisico.

Classificazione delle fibre muscolari. Bioenergetica muscolare: meccanismi esoergonici nella contrazione muscolare: anaerobici (alattacidi e lattacidi) ed aerobici. ATP; fosfocreatina e creatina cinasi; adenilato cinasi o miocinasi; soglia anaerobica; glicolisi anaerobica e glicogeno muscolare; beta-ossidazione e carnitina; biochimica dell'esercizio anaerobico ed aerobico; debito di ossigeno.

Elementi di Neurochimica

Neurotrasmissione: Definizione di neurotrasmettitore; la sinapsi (terminazione presinaptica, vescicole sinaptiche, mitocondri sinaptici, membrana pre e post sinaptica, vallo sinaptico). Caratteristiche molecolari dei recettori postsinaptici: recettori ionotropi e recettori accoppiati a secondi messaggeri (metabotropi).

Biosintesi e aspetti funzionali di noradrenalina, dopamina, serotonina, acetilcolina, glutammato, GABA.

Si suggeriscono alcuni testi classici di Biochimica medica quali per es.:

1) Siliprandi - Tettamanti: Biochimica medica. Piccin.

2) Devlin Fondamenti di biochimica. Zanichelli.

3) R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell. Harper's Biochimica illustrata – ed. Mc Graw-Hill.

4) Materiale bibliografico.

Esame scritto sotto forma di quiz e domande aperte

Gli studenti hanno la possibilità di visionare i compiti già svolti. Non ci sono domande e/o esercizi frequenti.