00061 - BIOCHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisisce le conoscenze di base della biochimica generale e della biologia molecolare. In particolare, lo studente è in grado di comprendere la struttura e funzione delle principali molecole di interesse biologico, i meccanismi molecolari delle attività metaboliche e della segnalazione e la loro regolazione, con particolare riguardo alle basi biochimiche dell'azione dei farmaci.

Contenuti

Modulo: BIOCHIMICA I     (7 CFU)

La logica molecolare della vita: Caratteri fondamentali delle biomolecole. Legami deboli nelle macromolecole. Richiami di termodinamica.

Amminoacidi e proteine: Struttura e proprietà degli amminoacidi. I quattro livelli di organizzazione strutturale delle proteine. Legame peptidico e struttura primaria. Struttura secondaria: alfa-elica, struttura beta, ripiegamento beta. Proteine fibrose e proteine globulari. I dominii delle proteine. Struttura terziaria e quaternaria. Ripiegamento delle proteine: denaturazione e rinaturazione.

Funzione delle proteine: mioglobina ed emoglobina: Struttura dell'eme. Struttura della mioglobina e dell'emoglobina. Curve di saturazione e cooperatività. Emoglobine anomale.

Catalisi enzimatica: Energia di attivazione. Enzimi: struttura e proprietà generali. Meccanismi di catalisi. Cofattori e coenzimi.

Cinetica enzimatica, inibizione e regolazione: Significato dei parametri cinetici (Km, Vmax, kcat). Effetto di pH e temperatura sull'attività enzimatica. Inibizione irreversibile. Inibizione reversibile competitiva e non competitiva. Farmaci come inibitori. Regolazione dell'attività enzimatica: enzimi allosterici e cooperatività, modulatori positivi e negativi; modificazioni covalenti reversibili e irreversibili.

Carboidrati: Monosaccaridi: ribosio, desossiribosio, glucosio, fruttosio, galattosio. Disaccaridi: legame glicosidico, strutture di maltosio, lattosio, cellobiosio, saccarosio e specifici enzimi idrolitici. Omopolisaccaridi: struttura e funzioni di amido, glicogeno e cellulosa. Eteropolisaccaridi: cenni agli eteropolisaccaridi della matrice extracellulare, acido ialuronico, eparina. Gangliosidi e gruppi sanguigni, fattore Rh.

Nucleosidi e nucleotidi: legame N-glicosidico e formazione di nucleosidi - nomenclatura. Legame estereo e formazione di nucleotidi - nomenclatura. Legame anidridico e formazione di nucleosidi di- e trifosfati. Struttura dell'ATP. Idrolisi di legami esterei e di legami anidridici. Funzioni dei nucleotidi. Struttura dei nucleotidi ciclici AMPc e GMPc e loro reazioni di formazione e degradazione.

I lipidi e le membrane biologiche: Classificazione. Acidi grassi, triacilgliceroli, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, steroidi. Micelle e doppi strati lipidici. Struttura e fluidità delle membrane. Proteine di membrana integrali e periferiche. Asimmetria dei fosfolipidi e delle proteine. Modello a mosaico fluido.

Funzioni delle membrane: il trasporto: Cinetica e termodinamica del trasporto. Diffusione semplice, trasporto mediato passivo, trasporto attivo primario e secondario. Canali. Ionofori.

Introduzione al metabolismo: Disegno generale di catabolismo e anabolismo. Considerazioni termodinamiche: variazione di energia libera e reazioni accoppiate. ATP e composti ad alto potenziale di trasferimento del fosfato. I tioesteri. Reazioni redox. Regolazione del flusso nelle vie metaboliche.

Il catabolismo del glucosio: Le reazioni della glicolisi. Destino anaerobico del piruvato: le fermentazioni. Controllo della glicolisi. Metabolismo di zuccheri diversi dal glucosio. La via del pentosio fosfato.

Metabolismo del glicogeno e gluconeogenesi: Demolizione e sintesi del glicogeno: controllo del metabolismo del glicogeno. Gluconeogenesi: reazioni e regolazione.

Ciclo degli acidi tricarbossilici: Il complesso della piruvato deidrogenasi. Reazioni del ciclo. Regolazione e bilancio energetico. Reazioni che utilizzano o forniscono intermedi del ciclo.

Trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa: I mitocondri. Trasportatori di elettroni nella catena respiratoria. La fosforilazione ossidativa: teoria chemiosmotica. Disaccoppiamento e inibizione. 

Il catabolismo lipidico: Ossidazione degli acidi grassi. Corpi chetonici.

Il catabolismo degli amminoacidi: degradazione delle proteine. Ruolo del piridossal-fosfato nel metabolismo amminoacidico. Le reazioni di transamminazione e deamminazione ossidativa. Il ciclo dell'urea: localizzazione, reazioni e regolazione.

Biosintesi degli acidi grassi: Biosintesi del palmitato: reazioni e regolazione. Allungamento degli acidi grassi e formazione di acidi grassi insaturi. Cenni alla biosintesi di triacilgliceroli e fosfolipidi. Prime tappe della biosintesi del colesterolo. Regolazione del metabolismo lipidico.

Colesterolo: Molteplici ruoli - biosintesi del colesterolo fino alla formazione di mevalonato – regolazione allosterica ed ormonale dell'HMG-CoA reduttasi – cenni alle statine. Trasporto del colesterolo e lipoproteine.

Controllo del metabolismo e trasduzione del segnale: Trasduzione del segnale. Proteine G. Via dell'AMPc. Via del fosfatidilinositolo. Recettori con attività tirosina chinasica. Metabolismo energetico e controllo ormonale: adrenalina, glucagone e insulina.

Emostasi: Ruolo delle piastrine. Vie estrinseca ed intrinseca. Cascata della coagulazione. Zimogeni. Ruolo della vitamina K nella gamma-carbossilazione dei residui di glutammato. Inibitori della riduzione della vit. K: anticoagulanti. Trasformazione del fibrinogeno in fibrina. Cenni ai difetti genetici dell'emostasi.

 

Modulo: BIOCHIMICA II   (3 CFU)

Struttura generale degli acidi nucleici: catene polinucleotidiche e legame 5'-3' fosfodiestereo - idrolisi spontanea ed enzimatica degli acidi nucleici – generalità sulle endonucleasi di restrizione.

Struttura del DNA: basi azotate ed appaiamenti – stabilità della doppia elica – denaturazione. Superavvolgimenti del DNA nei procarioti e negli eucarioti – topoisomerasi. Struttura della cromatina eucariotica: proteine istoniche – polinucleosomi - acetilazione/deacetilazione degli istoni.

Replicazione del DNA in E.Coli: generalità - reazione di polimerizzazione - DNA polimerasi III – OriC - filamento leader e filamento lento, frammenti di Okazaki - DNA polimerasi I - attività di proof-reading della DNA polimerasi III e I. Cenni alla duplicazione del DNA ed al DNA mitocondriale degli eucarioti.

Danni al DNA degli eucarioti: deamminazione della citosina, danni da radiazioni, danni ossidativi da ROS/RNS. Correlazione tra danni da ROS/RNS, mutazioni e cancro.

Struttura RNA: filamento unico - basi modificate - bolle, forcine, ripiegamenti - forme mature di mRNA, tRNA ed rRNA eucariotici. Cenni ad altri tipi di RNA.

Trascrizione in E. Coli: reazione di polimerizzazione - differenza tra replicazione e trascrizione - RNA polimerasi e subunità sigma - struttura dei promotori e sequenze consenso -geni costitutivi e non costitutivi - RNA polimerasi – fedeltà di trascrizione – bolla di trascrizione - termine.

Regolazione della trascrizione nei procarioti: subunità sigma alternative – sequenze enhancer o silencer - operoni – regolazione del lac operon. Trascrizione/traduzione: procarioti ed eucarioti a confronto. Cenni alla regolazione della trascrizione negli eucarioti: maturazione dei trascritti primari – meccanismo d'azione di ormoni steroidei come esempio di sequenze enhancer.

Espansione del dogma centrale: trascrittasi inversa e suo meccanismo d'azione - AZT nel trattamento dell'AIDS. Ulteriore espansione del dogma centrale.

Amminoacilazione: amminoacil-tRNA-sintetasi - le due tappe della reazione - riconoscimento del corretto amminoacido e del corrispondente tRNA - proof-reading.

Codice genetico: definizione - codoni - quadri di lettura – associazione codoni/amminoacidi - quadro completo - caratteristiche generali - degenerazione – effetti di possibili mutazioni. RNAt ed appaiamento codone-anticodone - base vacillante. Codone AUG iniziale e per la metionina; tRNA relativi.

Sintesi proteica: struttura dei ribosomi – formazione del complesso di inizio - sequenza di Shine-Dalgarno – allungamento - formazione del legame peptidico - traslocazione del ribosoma - termine. Cenni alle modificazioni post-traduzionali delle proteine.

Testi/Bibliografia

M.K .Campbell e S.O. Farrell - Biochimica - 3a Edizione, EdiSES 2010

D.L. Nelson e M.M. Cox - I principi di Biochimica di Lehninger - 5a edizione, Zanichelli 2010

D. Voet, J.G. Voet e C.W. Pratt - Fondamenti di Biochimica - 2a edizione, Zanichelli 2007

J. Berg, J.L. Tymoczko e L. Stryer, Biochimica - 6a Edizione, Zanichelli 2008

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Power Point

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame orale è preceduto da una prova scritta consistente in quesiti a risposta multipla/aperta sul programma del modulo di Biochimica II, il cui superamento è vincolante per l'ammissione all'orale relativo al modulo di Biochimica I. Tale scritto ha validità di un anno. 

Durante lo svolgimento del corso, per gli studenti frequentanti, sono previste una o più prove in itinere aventi validità annuale, il cui esito concorrerà al voto d'esame.

Strumenti a supporto della didattica

PC e videoproiettore per presentazioni Powerpoint e multimediali.

Le diapositive aggiornate delle lezioni sono disponibili, in formato pdf, al seguente indirizzo: http://campus.cib.unibo.it    il cui accesso è riservato agli studenti che frequentano le lezioni, iscritti ad una lista docente-studenti reperibile presso http://dsa.unibo.it. Per l'iscrizione a tale lista occorre essere in possesso delle credenziali d'Ateneo nome.cognome@studio.unibo.it e della password fornita dal docente a lezione.

Il docente potrà comunicare con gli studenti o mediante mail indirizzata a tutti gli studenti iscritti alla lista docente-studenti oppure utilizzando la sezione Avvisi della Pagina Web Docente del Portale di Facoltà

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Diana Fiorentini