BIOCHIMICA
cod. 22200

Anno accademico 2020/21
1° anno di corso - Primo semestre
Docente
- Elena FERRARI
Settore scientifico disciplinare
Biochimica (BIO/10)
Field
Biomedico
Tipologia attività formativa
Base
42 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Obiettivi formativi

- Conoscere le proprietà delle sostanze elementari, dei composti organici e soprattutto delle macromolecole di interesse biologico;
- conoscere gli aspetti strutturali, funzionali dei principali metaboliti;
- conoscere e comprendere le principali vie metaboliche, comprendere le basi della regolazione enzimatica e dell’integrazione dei processi metabolici.

Prerequisiti

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 l’oggetto è 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.

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. Il 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 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

La chimica in moduli (A-H),
di Valitutti, Tifi, Gentile
Editore: Zanichelli
I principi di Biochimica di Lehninger
di Nelson, Cox
Editore: Zanichelli
Introduzione alla biochimica di Lehninger
di David L. Nelson, Michael M. Cox
Editore: Zanichelli

Metodi didattici

Il corso sarà svolto tramite lezioni frontali sia in presenza (in aula) che in telepresenza (in sincrono-streaming) mediante il supporto della piattaforma Teams. In tal modo verrà preservata la possibilità di interagire in tempo reale con il Docente sia in presenza che a distanza. Gli argomenti saranno trattati con l’ausilio di presentazioni e filmati finalizzati a valorizzare l’approccio molecolare e la visione d’insieme del metabolismo; ove possibile saranno utilizzati siti web interattivi.
Le lezioni si svolgeranno con ausilio di materiale iconografico raccolto in presentazioni che saranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly (https://elly2020.medicina.unipr.it/).

Modalità verifica apprendimento

Valutazioni formative in itinere saranno realizzate tramite la somministrazione di test predisposti sulla piattaforma Elly.
L'esame orale produrrà il voto finale: saranno verificate le competenze di Biochimica Generale e Metabolica, valorizzando la capacità di comprendere e discutere le principali vie metaboliche, nello stato alimentato e nel digiuno.
Qualora a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria fosse necessario adottare la modalità a distanza per gli esami di profitto, si procederà come segue: interrogazioni orali a distanza, mediante la piattaforma Teams (guida http://selma.unipr.it/).
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