Obiettivi formativi
La biochimica è lo studio delle basi molecolari della vita. E’ quindi la scienza che si occupa della composizione, struttura e funzione delle molecole tipiche degli organismi viventi e delle reazioni chimiche che in questi organismi avvengono. Il corso si propone di far comprendere agli studenti la relazione struttura/funzione delle macromolecole biologiche, quali le proteine globulari e fibrose, le proteine di trasporto, gli anticorpi, gli enzimi e gli acidi nucleici; le trasformazioni metaboliche dei nutrienti nell'organismo; la bioenergetica; le proprietà delle membrane biologiche; i principali meccanismi di conservazione, trasmissione e traduzione in proteine dell'informazione contenuta nei geni.
In particolare, i risultati dell'apprendimento attesi sono:
1) Conoscenza e capacità di comprensione:
conoscenza di struttura e funzione delle macromolecole biologiche; conoscenza dei concetti fondamentali che regolano la natura, ed in particolari i sistemi chimici e biologici; conoscenza dei processi di degradazione e assorbimento dei nutrienti, conoscenza degli aspetti chimici di composizione degli alimenti e dell'effetto dei processi di trasformazione sui componenti degli alimenti; comprensione di come specifiche proteine influenzano la qualità degli alimenti; comprensione dei meccanismi molecolari alla base dell'utilizzo dei nutrienti; comprensione della fisiologia microbica, comprensione dell'attività degli enzimi nella produzione di alimenti, comprensione dell'effetto di nutrienti/alimenti/diete sula fisiologia, sul metabolismo e sulla salute umana.
2)Capacità applicative:
Usare e manipolare formule ed equazioni gestendone agevolmente le relative unità di misura; applicare metodologie, tecniche e strumenti per l'analisi biologica degli alimenti; valutare il ruolo degli alimenti e dei regimi alimentari nel raggiungimento dei fabbisogni.
3) Autonomia di giudizio:
Valutazione e interpretazione di dati sperimentali; sviluppo di un approccio scientifico alle problematiche bioetiche (OGM); valutazione della didattica.
4) Abilità nella comunicazione
Capacità di comunicare aspetti di alimentazione umana per prevenzione della salute con il mondo della medicina.
5) Capacità di apprendere
capacità di sviluppare un approccio scientifico nell'esecuzione di esperimenti e nella formalizzazione matematica dei loro risultati; capacità di consultazione in modo critico dei siti web relativi agli alimenti; capacità di ampliare autonomamente il proprio bagaglio scientifico-culturale e continuare ad aggiornarsi sugli sviluppi scientifici e tecnologici più recenti connessi al mondo degli alimenti; capacità di svolgere proficuamente i corsi dii Laurea Magistrale della classe LM70 e in particolare il corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie Alimentari.
Prerequisiti
Al fine di affrontare gli argomenti del corso di “Biochimica”, gli studenti dovrebbero possedere le conoscenze di base della Chimica e della Chimica organica.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso è diviso in tre parti. La prima parte riguarda la struttura e la funzione delle proteine, la seconda descrive le principali vie metaboliche e la loro regolazione e la terza si occupa della struttura e funzione degli acidi nucleici. Il corso comprende anche esercitazioni in aula.
In particolare gli argomenti trattati saranno quelli descritti in seguito.
Introduzione alla biochimica. Amminoacidi.
Il legame peptidico.
Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine.
‘Folding’ e 'unfolding' delle proteine.
Struttura e funzione di: anticorpi, proteine strutturali, proteine di trasporto e della contrazione muscolare.
Attività e regolazione degli enzimi.
Enzimi di interesse alimentare.
Accenni a struttura e classificazione di carboidrati e lipidi.
Introduzione al metabolismo e cenni di bioenergetica.
Assorbimento e degradazione di zuccheri trigliceridi e proteine.
Metabolismo anaerobio degli zuccheri.
Ciclo di Krebs.
Via dei pentosi.
Metabolismo del glicogeno.
Gluconeogenesi.
Biosintesi degli acidi grassi
Corpi chetonici e chetogenesi.
Generalità sul metabolismo degli amminoacidi.
Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa.
Struttura e funzione degli acidi nucleici.
Duplicazione del DNA.
Trascrizione.
Traduzione.
Programma esteso
Introduzione alla biochimica. Le molecole biologiche e il ruolo dell'acqua.
Struttura e caratteristiche fisico-chimiche degli amminoacidi.
Caratteristiche del legame peptidico e angoli di rotazione.
Struttura primaria delle proteine.
Strutture secondarie delle proteine: strutture alpha e beta, ripiegamenti e coil.
Struttura terziaria e quaternaria delle proteine. Motivi e domini strutturali.
Processo di ‘Folding’delle proteine: basi termodinamiche e attività delle chaperonine.
Denaturazione delle proteine: processi reversibili ed irreversibili. Agenti denaturanti.
Proteine prioniche come esempio di modifica di struttura terziaria.
Struttura funzione e impiego analitico di anticorpi.
Proteine strutturali: funzione e struttura di cheratina e collageno.
Meccanismo della contrazione muscolare: actina, miosina, ruolo del calcio e fenomeno del rigor mortis.
Struttura e funzione di mioglobina ed emoglobina.
Meccanismo d'azione degli enzimi e principi di cinetica enzimatica. Enzimi di interesse alimentare.
Accenni a struttura e classificazione di lipidi e carboidrati.
Metabolismo, concetti fondamentali di bioenergetica, anabolismo e catabolismo.
Assorbimento e metabolismo degli zuccheri: assorbimento di polisaccaridi e monosaccaridi, ingresso nella cellula e glicolisi.
Metabolismo anaerobio degli zuccheri: fermentazioni alcolica e lattica.
Caratteristiche e regolazione del ciclo degli acidi tricarbossilici (di Krebs) e reazioni anaplerotiche.
Via dei pentosi.
Metabolismo del glicogeno: glicogenolisi e glicogenosintesi.
Gluconeogenesi
Assorbimento e trasporto di trigliceridi e colesterolo. Degradazione ossidativa degli acidi grassi saturi insaturi con numero pari e dispari di carboni mediante beta-ossidazione.
Corpi chetonici e chetogenesi.
Biosintesi degli acidi grassi.
Generalità sul metabolismo degli amminoacidi. Ruolo e meccanismo d’azione delle transaminasi. Principali passaggi della degradazione degli amminoacidi.
Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa.
Correlazioni col metabolismo glucidico e lipidico.
Generalità sulla conservazione, espressione e trasmissione dell'informazione genica. Il DNA come depositario dell'informazione genica. La replicazione e la trascrizione del DNA. Diversificazione della funzione e ruolo degli RNA ribosomiale, di trasporto e messaggero (r-RNA, t-RNA, m-RNA). Il codice genetico. Sintesi proteica: meccanismo del processo di traduzione.
Bibliografia
I principi di biochimica di Lehninger
Nelson Cox; Zanichelli ed.
Biochimica- Molecole e metabolismo
Dean R. Appling, Spencer J. Anthony-Cahill
Christopher K. Mathews; Pearson ed.
Il libri sono disponibili presso la biblioteca del Dipartimento.
Metodi didattici
L'insegnamento sarò svolto mediante lezioni frontali in aula con l'ausilio slides che
rappresenteranno materiale didattico, ad
integrazione del testo consigliato. Le slides saranno disponibili on line sulla piattaforma elly
in formato pdf per gli studenti.
Modalità verifica apprendimento
Esame scritto seguito da esame orale. L'esame scritto comprende 10 domande a risposta chiusa, 3 domande a risposta aperta e 1 domanda che richiede la descrizione, il commento e la contestualizzazione di una via metabolica.
Le 10 domande a risposta chiusa riguardano i concetti fondamentali affrontati nel corso. Solo se si raggiunge la sufficienza in queste 10 domande verranno valutate le altre domande.
I risultati dell’esame sono pubblicati sul portale ESSE3 (https://unipr.esse3.cineca.it/Home.do) entro tempi ragionevoli compatibili con il numero degli studenti iscritti. Gli studenti potranno visionare l’esame scritto, previo appuntamento con il docente.
La valutazione del livello di conoscenza acquista tiene in considerazione anche di come lo studente è in grado di esprimersi correttamente, usando il linguaggio scientifico proprio dell'ambito biochimico.
Altre informazioni
In caso di emergenza sanitaria le modalità di erogazione della didattica e di verifica dell’apprendimento potrebbero subire delle modificazioni che verranno tempestivamente comunicate su Elly e/o sul sito del corso di studio.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Le informazioni fornite allo studente da questo corso concorrono alla diffusione del benessere e della salute in accordo con l'obiettivo 2 dell'agenda 2030 e alla diffusione di tematiche mirate al consumo e alla produzione responsabili in accordo con l'obiettivo 12 dell’agenda 2030.
