Obiettivi formativi
Gli obiettivi principali del corso sono:
1. conoscere le proprietà delle sostanze elementari, dei composti organici e soprattutto delle macromolecole di interesse biologico;
2. conoscere e comprendere le principali vie metaboliche, comprendere le basi della regolazione enzimatica e dell’integrazione dei processi metabolici.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Nella prima parte del corso sono introdotti i principi di base della chimica, la teoria atomica, il legame chimico e le interazioni molecolari. Essa si conclude con la trattazione delle molecole dei sistemi biologici: carboidrati, lipidi, proteine, nucleotidi ed acidi nucleici.
Nella seconda parte del corso viene affrontata la biochimica generale, con particolare rilievo alla catalisi enzimatica, coenzimi, bioenergetica, ATP come trasportatore di energia ed ossidazioni biologiche. Infine, l’ultima sezione del programma tratta delle principali vie metaboliche, valutando bilanci energetici, regolazioni allosteriche ed ormonali nelle condizioni di stato alimentato e digiuno.
Programma esteso
CHIMICA GENERALE, ORGANICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Principi di base della chimica: struttura dell’atomo e rappresentazione degli elettroni di valenza secondo Lewis.
Legami chimici: legame covalente puro e legame covalente polare. Scala di elettronegatività. Legame ad idrogeno. Proprietà dell’acqua come solvente. Forze di Van der Waals.
Fondamenti di chimica organica: principali gruppi funzionali.
Le molecole dei sistemi biologici. Carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi e omopolisaccaridi. Lipidi: acidi grassi, lipidi semplici, fosfolipidi e steroli. Proteine: gli aminoacidi ed il legame peptidico. Nucleotidi, il legame fosfodiestereo ed acidi nucleici.
BIOCHIMICA GENERALE
Struttura delle proteine: livelli strutturali primario, secondario, terziario e quaternario. Le interazioni che stabilizzano la struttura tridimensionale. Emoglobina e trasporto dell'ossigeno. Strutture di mioglobina ed emoglobina, gruppo eme. Concetto di cooperatività e allosterismo. Curve di dissociazione dell'ossigeno. Modulazione dell’affinità per l’ossigeno: effetto Bohr, pCO2, e 2,3-DPG.
Enzimi e cinetica enzimatica, interazione enzima-substrato, velocità di reazione ed energia di attivazione. Regolazione allosterica e covalente dell'attività enzimatica. Principali coenzimi utilizzati nelle reazioni metaboliche: biotina, acido lipoico, NAD e NADP, coenzima A, FAD e FMN.
La termodinamica delle reazioni biologiche: energia libera e spontaneità delle reazioni. ATP come trasportatore di energia: reazioni chimiche accoppiate. Il metabolismo cellulare: reazioni di ossidazione e degradazione, reazioni di biosintesi. Carica energetica della cellula.
Struttura del mitocondrio. I trasportatori di elettroni della catena respiratoria. Il meccanismo della fosforilazione ossidativa: l'accoppiamento chemiosmotico. Il sistema enzimatico per la produzione di ATP.
BIOCHIMICA METABOLICA
Meccanismi di azione degli ormoni. Processo di trasduzione del segnale e secondi messaggeri. Ormoni pancreatici e della midollare del surrene: struttura e funzione.
La via glicolitica: panoramica della glicolisi e resa in ATP. Regolazione della glicolisi. I destini metabolici del piruvato in condizioni aerobiche ed anaerobiche. Complesso della piruvato deidrogenasi: meccanismo di catalisi e regolazione. Ciclo di Krebs: panoramica delle reazioni e resa in ATP. Reazioni anaplerotiche e cataplerotiche. Regolazione del ciclo di Krebs.
Shunt dell’esoso monofosfato: bilancio e regolazione.
Gluconeogenesi: significato metabolico e precursori non glucidici della sintesi di glucosio. Regolazione. Meccanismo e significato metabolico del ciclo muscolo-epatico di Cori e del glucoso/alanina.
Metabolismo del glicogeno: struttura chimica e distribuzione del glicogeno nell'organismo, significato metabolico. Reazioni ed enzimi della glicogenosintesi e della glicogenolisi; regolazione.
Metabolismo lipidico: lipolisi e beta-ossidazione degli acidi grassi. Resa energetica dell'ossidazione completa degli acidi grassi saturi a numero pari di atomi di C. Regolazione ormonale della lipolisi. Sintesi e utilizzo dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi: reazioni e regolazione, cenni.
Catabolismo degli amminoacidi: schema generale del metabolismo degli aminoacidi. Transaminazione, deaminazione ossidativa. Destino dell'ammoniaca: ciclo dell'urea. Destino dello scheletro carbonioso: aminoacidi glucogenici e chetogenici.
Bibliografia
"Chimica & Biochimica" di Stefani e Taddei. Editore Zanichelli.
“Introduzione alla Biochimica di Lehninger” di David L. Nelson, Michael M. Cox. Editore Zanichelli.
“I principi di Biochimica di Lehninger” di David L. Nelson, Michael M. Cox. Editore Zanichelli.
“Le basi della biochimica” di Ferrier. Editore Zanichelli.
Metodi didattici
Le lezioni si svolgeranno in presenza, nel rispetto degli standard di sicurezza, salvo ulteriori disposizioni dovute all’eventuale perdurare dell’emergenza sanitaria. Il materiale didattico sarà depositato sulla specifica piattaforma ad accesso riservato agli studenti (Elly).
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell'apprendimento dei contenuti del corso viene effettuata mediante prova scritta con domande a risposta aperta e risposta multipla (33 totali). Il tempo assegnato per l’esecuzione della prova è di 60 minuti. Gli esiti delle prove scritte sono comunicati tramite Esse3.
Gli Studenti con DSA/BSE devono preventivamente contattare Le Eli-che: supporto per studenti con disabilità, D.S.A., B.E.S. (https://sea.unipr.it/it/servizi/le-eli-che-supporto-studenti-con-disabilita-dsa-bes).
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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