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

Biochimica -(modulo 1) docente Prof. Paolo Neyroz

1) L'acqua come solvente generale delle molecole biologiche: Struttura e caratteristiche chimiche
2) Struttura delle proteine 1: struttura generale di un amminoacido (a.a.), le proprietà delle diverse catene laterali dei 20 a.a. essenziali, legame peptidico e livelli della struttura delle proteine.
3) Struttura proteine 2: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. L'esperimento di Anfinsen.
4) Struttura proteine 3: le caratteristiche strutturali delle alfa-cheratine, fibroina della seta e tripla elica del collageno.
5) Emoglobina e Mioglobina: Struttura e funzione, effetto cooperativo, regolatori allosterici (pH, CO2, BPG), emoglobina fetale e anemia falciforme.
6) Enzimologia: definizione di Catalisi, meccanismi chimici, considerazioni termodinamiche e cinetiche, derivazione della equazione di Micaelis-Menten, grafico della velocità vs. [S], grafico di Lineweaver-Burk, inibizione enzimatica, meccanismi catalitici conservati, le triadi catalitiche delle proteasi.
7) Metabolismo: Introduzione e definizione dei processi metabolici (catabolismo e anabolismo), l'ATP come molecola in cui si conserva l'energia chimica.
8) Organizzazione del metabolismo catabolico
9) Glicolisi
10) Utilizzo di altri zuccheri (galattosio, fruttosio e mannosio)
11) La Via del pentoso fosfato
12) Glicogenolisi e glicogenosintesi
13) Gluconeogenesi
14) Il Ciclo dell'acido Citrico
15) La catena di trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa.
16) Degradazione ossidativa degli acidi grassi: La beta-ossidazione.
17) La sintesi degli acidi grassi
18) La sintesi del colesterolo
19) La degradazione del gruppo amminico delle proteine: Ciclo dell'urea.

Biochimica - (modulo 2), docente Prof. Diana Fiorentini

Emostasi: ruolo delle piastrine, fattori della coagulazione e relativa cascata, ruolo della vitamina K.

Carboidrati : monosaccaridi di interesse biologico (glucosio, galattosio, fruttosio, ribosio, deossiribosio) – semiacetali e C anomerico - mutarotazione – acetali e legame O-glicosidico – strutture di maltosio, lattosio, cellobiosio e saccarosio con relativi enzimi idrolitici – omopolisaccaridi: strutture e funzioni di amido, glicogeno e cellulosa.

Nucleotidi : basi azotate e tautomeria – legame N-glicosidico e formazione di nucleosidi – esteri e formazione di nucleotidi – nucleosidi trifosfati – struttura ATP – legami anidridici e legami esterei – forme di risonanza di ATP, ADP e Pi – funzioni dei nucleotidi – strutture e formazione di AMPc e GMPc.

Struttura generale degli acidi nucleici : legame 5'-3' fosfodiestereo. Idrolisi basica dell'RNA. Idrolisi enzimatica degli acidi nucleici. Generalità sulle endonucleasi di restrizione.

Struttura del DNA : modello proposto da Watson e Crick – fattori stabilizzanti la doppia elica – Complementarieta' dei filamenti. Denaturazione del DNA.

Superavvolgimenti del DNA in E.Coli : supereliche negative e positive e loro significato. Topoisomerasi.

Superavvolgimento del DNA negli eucarioti : proteine istoniche – polinucleosomi - struttura della cromatina. Acetilazione/deacetilazione degli istoni.

Dogma centrale : formulazione iniziale ed aggiornamenti. Trascrittasi inversa e sue caratteristiche.

Replicazione del DNA in E.Coli : reazione di polimerizzazione e considerazioni energetiche. OriC e forcella di replicazione. Caratteristiche della DNA polimerasi III. Importanza della fedeltà di replicazione e proof-reading. Allungamento: filamento leader e filamento lento, frammenti di Okazaki. Funzioni della DNA polimerasi I. Cenni alla duplicazione del DNA negli eucarioti. Cenni al DNA mitocondriale degli eucarioti.

Danni al DNA degli eucarioti : deamminazione della citosina, danni da radiazioni, agenti alchilanti ed intercalanti. Formazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS). Funzioni fisiologiche e danni da ROS. Danni al DNA e sviluppo del cancro.

Struttura RNA : basi modificate - struttura elicoidale a singolo filamento. Forme mature di mRNA, tRNA ed rRNA eucariotici e loro funzioni.

Trascrizione in E. Coli: caratteristiche della RNA polimerasi di E. Coli – fedeltà di trascrizione – bolla di trascrizione – termine. Geni costitutivi e non costitutivi - struttura dei promotori e sequenze consenso - promotori forti e deboli. Cenni alla trascrizione negli eucarioti. Trascrizione/traduzione nei procarioti e negli eucarioti.

Maturazione RNA: trascritti primari nei procarioti: RNA policistronici – operoni. Trascritti primari negli eucarioti: maturazione degli RNA – introni ed esoni – splicing e significato dello splicing alternativo.

Controllo della trascrizione: subunità sigma alternative dei procarioti. Induzione e repressione del lac-operon. Cenni alla regolazione della trascrizione negli eucarioti: fattori di trascrizione - meccanismo d'azione di ormoni steroidei e peptidici come esempio di sequenze enhancer.

Amminoacilazione : amminoacil-tRNA-sintetasi: descrizione della reazione - riconoscimento del corretto amminoacido e del corrispondente tRNA – sito di editing.

Codice genetico: definizione. Codoni, modalità di lettura, effetti di inserzioni/delezioni, associazione codoni/amminoacidi. Descrizione del quadro completo - degenerazione – effetti di possibili mutazioni. Gli RNAt come interpreti del codice.

Appaiamento codone-anticodone : ipotesi della base vacillante. Riconoscimento di 61 codoni mediante tRNA. AUG iniziale e AUG per la metionina.

Traduzione : Sequenza di Shine-Dalgarno - Inizio. Allungamento, formazione del legame peptidico. Termine. Cenni alle modificazioni post-traduzionali delle proteine.

Clonazione del DNA : endonucleasi di restrizione - frammentazione di DNA - vettori di clonaggio - preparazione del DNA ricombinante – trasfezione – librerie genomiche e di cDNA - produzione di insulina umana mediante tecniche biotecnologiche. Esempi di applicazioni biotecnologiche.

 

 

 

Testi/Bibliografia

J. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer “Biochimica” settima edizione, Zanichelli, 2012
D.L. Nelson, M.M. Cox “I principi di Biochimica di Lehninger” sesta edizione, Zanichelli, 2014
D. Voet, J.G. Voet, C. W. Pratt “Fondamenti di Biochimica” terza edizione, Zanichelli 2013
T.M. Devlin “Biochimica con aspetti clinico-farmaceutici” , EdiSES, 2013

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Biochimica (Modulo 1)
Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite bacheca elettronica, nel rispetto
inderogabile delle scadenze previste. Coloro che non riuscissero ad iscriversi entro la data prevista, sono tenuti a comunicare
tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) il problema al docente tramite posta elettronica. Sarà facoltà
del docente ammetterli a sostenere la prova.
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso il solo esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze apprese. Le prove scritte intermedie saranno considerate, in virtù del risultato conseguito, secondo una media pesata che confluisce nel voto finale.

Biochimica (Modulo 2)

La verifica dell'apprendimento, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese, avviene tramite una prova scritta della durata di 1 ora, da svolgersi senza l'aiuto di appunti o libri. La prova scritta consiste in 5 quesiti a risposta multipla (3 dei quali ammettono più risposte vere e 2 una unica risposta) e 3 domande aperte e verte esclusivamente sugli argomenti trattati a lezione. Il superamento della prova scritta (punteggio minimo pari a 18) costituisce requisito indispensabile per l'ammissione alla prova orale. La prova scritta viene mantenuta valida per un anno solare; durante questo periodo lo studente potrà sostenere l'esame orale in un qualsiasi appello disponibile. Qualora lo studente non fosse soddisfatto del voto conseguito allo scritto, potrà ripetere tale prova; in tal caso farà fede il voto conseguito dallo studente nell'ultima prova scritta sostenuta. Qualora lo studente non dovesse superare l'esame orale nel periodo di validità della prova scritta dovrà ripetere tale prova per essere ammesso all'orale.

Alla fine del corso gli studenti frequentanti potranno usufruire di una prova scritta a loro riservata, formulata nello stesso modo esposto sopra ed avente la medesima validità.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazione in formato pdf delle lezioni depositate in "Materiale didattico" a "Servizi online" della pagina web www.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Neyroz

Consulta il sito web di Diana Fiorentini