BIOCHIMICA - canale 3

l 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.

Conoscenza e capacità di comprensione: gli studenti acquisiscono conoscenze di base sui meccanismi della biochimica umana, 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.

La frequenza delle lezioni è obbligatoria.

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Struttura, proprietà generali e classificazione degli amminoacidi.

Legame peptidico. Definizione di struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria. Angoli phi, psi, chi, omega. Grafico di Ramachandran. Struttura secondaria: alfa-elica; beta-strand, foglietti beta paralleli, antiparalleli, misti. Ripiegamenti inversi (reverse turn). Strutture supersecondarie. Definizione di dominio proteico. I legami che stabilizzano la struttura terziaria delle proteine. Proteine fibrose e proteine globulari. Classificazione strutturale delle proteine. Proteine fibrose: cheratine, fibroina della seta, collageno, elastina. Il collageno: struttura primaria, struttura secondaria (tripla elica allungata); sintesi e modificazioni post-traduzionali (idrossilazione delle proline e della lisina; ruolo dell’acido ascorbico; glicosilazioni; trasformazione del pro-collageno in collageno; ossidazione delle lisine e formazione di legami crociati).

Proteine di membrana.

Folding e denaturazione delle proteine. Misfolding proteico e patologie umane.

Porfirine e gruppo eme. Struttura della mioglobina, dell’emoglobina e delle catene globiniche. Classificazione delle catene globiniche. Curva di saturazione con ossigeno dell'emoglobina e della mioglobina. L’emoglobina come proteina allosterica. Struttura dell’ossiemoglobina e della deossiemoglobina. Effetto Bohr; 2,3 BPG. Emoglobina e trasporto ematico della CO2. Emoglobina e regolazione dell’equilibrio acido-base. Emoglobina fetale. Basi molecolari delle emoglobinopatie e talassemie.

Principi fondamentali delle tecniche per il dosaggio e la purificazione delle proteine (precipitazione, cromatografia, elettroforesi, ultracentrifugazione, dosaggi immunologici).

Principi fondamentali delle tecniche per il sequenziamento e per la determinazione della struttura tridimensionale (cristallografia a raggi X, NMR) delle proteine.

BIOENERGETICA MITOCONDRIALE

Richiami di termodinamica chimica; variazione di energia libera standard; chimica dell'ATP e composti ad alta energia; Ruolo dell'ATP nella bioenergetica. Relazione tra variazione di energia libera standard e differenza di potenziale standard di ossidoriduzione.

Coenzimi piridin-nucleotidici: NAD e NADP; struttura e funzione come trasportatori di idrogeno; coenzimi mobili; acido nicotinico e nicotinamide (vitamina PP).

Catena mitocondriale di trasporto degli elettroni: membrana mitocondriale interna ed esterna; potenziali standard di ossidoriduzione dei componenti della catena di trasporto degli elettroni. Organizzazione della catena di trasporto degli elettroni in complessi lipoproteici della membrana interna (complesso I - II - III - IV) e componenti mobili (ubichinone e citocromo C). Coenzimi flavinici (Struttura e funzione come trasportatori di idrogeno; FMN e FAD, riboflavina o vitamina B2 ); Ferrosolfoproteine; Struttura e funzione dei citocromi; Struttura e funzioni del: Complesso I (NADH- ubichinone ossido reduttasi), Complesso II ( succinato-ubichinone ossido reduttasi), Complesso III (ubichinolo-citocromo C ossido reduttasi); Complesso IV (citocromo ossidasi). Inibitori del trasporto degli elettroni.

Fosforilazione ossidativa: ATP sintasi mitocondriale (complesso V): struttura e funzione dei fattori F1 e Fo; rapporto P/O; ipotesi dell'accoppiamento chemiosmotico; gradiente elettrochimico di H+; controllo respiratorio; disaccoppianti. Termogenina e tessuto adiposo bruno.

Metabolismo dell’emoglobina.

Biosintesi e catabolismo dell’eme. Metabolismo del ferro. Bilirubina diretta e indiretta. Iperbilirubinemie.

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 dei metalli

Ferro e rame: ioni, assorbimento, escrezione, trasporto, ruoli biologici, omeostasi cellulare, aspetti clinici (emocromatosi, morbo di Wilson).

Biochimica del sangue.

Plasma e siero. Proteine plasmatiche. Coagulazione del sangue.

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

1) Siliprandi - Tettamanti: Biochimica medica. Piccin.

2) Mauro Maccarrone "Fondamenti di biochimica umana" 2021 Zanichelli

3) Devlin. Biochimica con aspetti clinici. EdiSES.

4) Nelson Cox. I principi di Biochimica di Lehninger. Zanichelli.

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

6) 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.