Obiettivi formativi
Durante questo corso, allo studente verranno fornite conoscenze indispensabili per le analisi sperimentali e l'interpretazione dei risultati nel campo delle discipline biochimiche. Alla fine della prima parte del corso, lo studente dovrebbe possedere una solida comprensione generale della struttura e le molteplici funzioni delle proteine, di cui verrà sottolineato il ruolo fondamentale nei processi cellulari. Lo studente dovrà inoltre avere acquisito familiarità con le principali classi di piccole molecole biologiche (zuccheri, lipidi, amminoacidi, nucleotidi) e conoscere e comprendere le vie metaboliche di base attraverso cui queste molecole vengono degradate e sintetizzate. Lo studente dovrà essere in grado di esprimere le sue conoscenze in ambito biochimico in termini scientificamente corretti e rigorosi.Alla fine della seconda parte del corso, ci si attende che lo studente possieda conoscenze sistematiche sulle principali tecniche sperimentali impiegate nel laboratorio di biochimica (tecniche per l’identificazione, l’isolamento, e lo studio strutturale e funzionale delle macromolecole biologiche), nonché competenze riguardo all'analisi e comprensione dei risultati sperimentali. Ci si attende inoltre che lo studente conosca e comprenda le tematiche, le strategie e le tecniche principali impiegate negli studi di proteomica. Il livello di comprensione della materia, la padronanza delle conoscenze acquisite e la capacità di applicarle in alcune situazioni sperimentali sono verificate per mezzo di esami scritti.
Prerequisiti
Corsi di base in chimica generale e chimica organica.
Contenuti dell'insegnamento
Parte I
Struttura e funzione delle proteine.
Gli aminoacidi. Il legame peptidico. La struttura tridimensionale delle proteine: strutture primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Funzione ed evoluzione delle proteine. L’emoglobina come modello di proteina allosterica. Gli enzimi: concetti di base e cinetica. Il modello di Michaelis-Menten. Inibizione competitiva e non competitiva dell’attività enzimatica. Un enzima esemplare: la chimotripsina. Strategie di regolazione dell'attività enzimatica.
Metabolismo:
Fondamenti di bioenergetica: deltaG0 e deltaG0’. L’ATP come molecola energetica. Altre molecole-chiave del metabolismo energetico: NADH, FADH2, coenzimi e vitamine. I carboidrati: proprietà e concetti generali. Glicolisi e fermentazioni; ciclo dell'acido citrico; via del pentoso fosfato e gluconeogenesi; metabolismo del glicogeno. La fosforilazione ossidativa: la catena mitocondriale di trasportatori di elettroni; gradienti protonici e biosintesi di ATP. Il metabolismo degli acidi grassi: vie degradativa (beta-ossidazione) e biosintetica e loro regolazione. Biosintesi ed utilizzazione dei corpi chetonici. Degradazione degli amminoacidi e ciclo dell'urea. Biosintesi degli amminoacidi e dei nucleotidi.
Parte II
Metodologie biochimiche di base:
Frazionamento subcellulare. Estrazione e purificazione di proteine.Tecniche elettroforetiche e cenni sulle tecniche cromatografiche. Tecniche immunochimiche e loro applicazioni.Impiego dei radioisotopi nell’analisi biochimica.Saggi enzimatici e unità di attività.
Proteomica:
La proteomica, concetti generali.Proteomica sistematica e basi metodologiche dell’approccio proteomico: elettroforesi mono- e bi-dimensionale di proteine; spettrometria di massa accoppiata all’analisi di banche dati.Studio proteomico delle modificazioni post-traduzionali.Proteomica differenziale e proteomica funzionale: esame dettagliato di alcuni esempi significativi di approcci proteomici allo studio di problemi biologici.
Programma esteso
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Bibliografia
Parte I
Biochimica: David L. Nelson e Michael M. Cox, (2017) I Principi di Biochimica di Lehninger (VII ed.) Zanichelli.Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell (IV Ed.) Biochimica EdiSES
Parte II
Bonaccorsi, Contestabile, Di Salvo (2012) Metodologie Biochimiche, Casa Editrice Ambrosiana.
Per gli argomenti di proteomica, gran parte delle lezioni si basano su articoli scientifici (in inglese) messi a disposizione degli studenti.
Metodi didattici
Il corso prevede sia lezioni frontali sia (se i finanziamenti alla didattica lo permettono) esercitazioni di laboratorio. Nelle ore di lezione frontale,saranno illustrate – anche con il supporto di mezzi audiovisivi - le proprietà delle proteine e degli enzimi, nonché descritte le vie metaboliche fondamentali. Nelle ore di laboratorio, saranno prese in esame e messe in atto le principali metodologie biochimiche per l’identificazione, l’isolamento, e lo studio strutturale e funzionale delle proteine.
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite, nonché la capacità di utilizzarle in pratica, saranno verificate nel corso di esami scritti, con test che si articoleranno in una sezione di quiz a risposta multipla ed in una sezione di domande a risposta aperta. Tramite i test a risposta multipla saranno verificate soprattutto le conoscenze acquisite e la capacità di comprendere. Nelle domande a risposta aperta, dove lo studente dovrà rispondere scrivendo un testo relativamente esteso su un argomento o su un problema, verranno valutate le capacità di applicare conoscenza e comprensione, nonché l'autonomia di giudizio e la capacità di esporre idee analisi con chiarezza e proprietà. I test scritti saranno due, da sostenersi in tempi diversi. La prima prova scritta riguarderà il programma di Biochimica (strutture-funzione delle proteine e metabolismo) e la seconda riguarderà il programma di Biochimica Applicata e Proteomica (Metodi di laboratorio di base e tecniche proteomiche). Per ciascuno scritto, i risultati ottenuti nelle due sezioni (domande a crocette e domande aperte) avranno pesi simili nel determinare il voto complessivo (scala 0-30). Soltanto dopo avere superato con successo la prima prova scritta, lo studente potrà accedere alla seconda. Il voto finale riflette la media aritmetica delle votazioni conseguite nei due parziali. La lode viene assegnata in caso di raggiungimento del massimo punteggio in ciascuno dei due test parziali, a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
Altre informazioni
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