37201 - BIOCHIMICA METABOLICA (LZ-A)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce: gli elementi essenziali del metabolismo intermedio delle principali molecole biologiche (glucidi, lipidi e composti azotati), le modificazioni energetiche ad essi associate, le loro interrelazioni e regolazioni metaboliche ed ormonali, nonché la localizzazione e compartimentazione cellulare delle principali vie metaboliche; la specializzazione dei vari organi e tessuti umani nelle attività metaboliche come presupposto alla conoscenza delle loro specifiche funzioni; i meccanismi molecolari di regolazione dell’attività cellulare con particolare riguardo alla trasduzione intracellulare del segnale ed alla funzione di ormoni, altri messaggeri extracellulari e vitamine a livello metabolico e genico; i principi biochimici che sono alla base della nutrizione nell’uomo con particolare riguardo ai meccanismi molecolari della digestione e dell’assorbimento dei nutrienti e ai principi nutritivi essenziali con riferimenti di nutrigenomica.

Contenuti

Generalità sul metabolismo.  Richiamo dei principi di bioenergetica. Utilizzazione dell'ATP: scissione orto- e pirofosforica. Catabolismo e anabolismo. Vie metaboliche, loro regolazione e compartimentazione. Modificazioni attività e sintesi enzimi. Protein cinasi e protein fosfatasi. 

Metabolismo glucidico. Principali glucidi di interesse biologico. Schema generale del metabolismo glucidico. Digestione dei carboidrati di interesse biologico; Metabolismo del glicogeno: glicogenosintesi e glicogenolisi e loro regolazione. La glicolisi: reazioni, resa energetica e regolazione. Riossidazione del NADH glicolitico: acido lattico e shuttles. Ingresso di altri monosaccaridi nella glicolisi. La gluconeogenesi: reazioni e compartimentazione. Principali precursori glucogenetici. Ossidazione del piruvato: la piruvato deidrogenasi. Il ciclo di Krebs: reazioni, resa energetica, regolazione. Ruolo anfibolico del ciclo. La via dei pentosi: reazioni, significato biologico, regolazione. Destini alternativi di utilizzazione del glucosio. Utilizzazione metabolica di fruttosio e galattosio.

Bioenergetica: Struttura dei mitocondri ed in particolare della loro membrana interna; fosforilazione ossidativa: catena respiratoria, formazione del gradiente protonico, meccanismo chemiosmotico della sintesi di ATP. Il controllo respiratorio. Trasportatori dello ione Ca2+ e di metaboliti attraverso la membrana interna mitocondriale. La carica energetica cellulare. La dispersione degli elettroni e le specie radicaliche dell'ossigeno.

Metabolismo lipidico. I principali lipidi di deposito e strutturali. Digestione dei lipidi e ruolo delle lipoproteine del plasma. La lipolisi: lipasi ormone-dipendente e acidi grassi non esterificati (NEFA). La beta-ossidazione degli acidi grassi: reazioni, compartimentazione, resa energetica. Beta-ossidazione di acidi grassi dispari e insaturi. Altre vie di ossidazione degli acidi grassi. Sintesi e utilizzazione dei corpi chetonici. Rapporti tra chetogenesi e gluconeogenesi. La biosintesi degli acidi grassi. Sintesi ex novo, regolazione e compartimentazione. Allungamento e desaturazione degli acidi grassi. Biosintesi e catabolismo dei trigliceridi e dei principali lipidi complessi. Biosintesi del colesterolo, compartimentazione e regolazione. Derivati del colesterolo: acidi biliari, ormoni steroidi.

[Metabolismo azotato. (svolto dal Prof Lenaz) Digestione delle proteine. Demolizione intracellulare delle proteine. Schema generale del metabolismo degli aminoacidi e altri composti azotati. Transaminazione degli amminoacidi. Desaminazione ossidativa degli amminoacidi. Ciclo dell'alanina. Destino dell'ammoniaca: ciclo dell'urea e sintesi di glutammina. Destino dello scheletro carbonioso: aminoacidi glucogenetici e chetogenetici. Sintesi degli aminoacidi non essenziali. Decarbossilazione degli aminoacidi: le amine biogene. Il metabolismo dell'unità monocarboniosa: ruolo dell'FH4. Sintesi e catabolismo dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Vie di recupero delle basi puriniche e pirimidiniche. Sintesi dei deossiribonucleotidi. Sintesi e catabolismo dell'eme. La bilirubina.]

Integrazione metabolica a livello cellulare e tissutale 
Interrelazioni e adattamenti metabolici nei principali stati fisiologici (alimentazione, digiuno, esercizio muscolare). Ruolo di tessuti e organi

Generalità sugli ormoni ed altri messaggeri extra-cellulari. Classificazione chimica degli ormoni, fattori di crescita e citochine. Biosintesi, secrezione e trasporto plasmatico degli ormoni. Recettori ormonali e loro regolazione.

Trasduzione del segnale mediata da recettori nucleari. Recettori nucleari ed elementi di risposta agli ormoni lipofili.

Trasduzione del segnale mediata da recettori di membrana. Recettori-Canale. Recettori accoppiati a proteine G eterotrimeriche. Via dell'AMP ciclico. Diacilglicerolo, Inositolo 1,4,5-trisfosfato e ione calcio come messaggeri intracellulari. GMP ciclico e ossido nitrico. Recettori dell'insulina e dei fattori di crescita. Proteina Ras e vie della MAP cinasi e della Fosfatidilinositolo 3-chinasi (PI3K). Recettori dell'ormone della crescita e delle citochine. Via Jak/Stat, attivazione di NF-kB.

Aspetti biochimici di specifici ormoni e neurotrasmettitori.
Struttura, biosintesi, secrezione ed effetti molecolari e metabolici di alcuni ormoni e neurotrasmettitori, in particolare di quelli che regolano il metabolismo energetico.

[Biochimica della nutrizione. (svolto dalla prof.ssa Tantini)]

Testi/Bibliografia

Diapositive proiettate a lezione: verranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma AMS Campus.

 

D.L. Nelson, M.M. Cox "I principi di Biochimica di Lehninger"

Zanichelli editore.

 

M. Lieberman, A.D. Marks "Biochimica Medica: un approccio clinico"

Casa Editrice Ambrosiana

 

T.M. Devlin "Biochimica" Ed. Edises

 

The Endocrine System [http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/index.html]

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC con possibile connessione ad Internet, lavagna luminosa.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Flavio Flamigni