ITALIANO

Al termine del corso, gli studenti dovranno aver appreso la struttura e la funzione delle biomolecole più importanti, in particolare, delle proteine (es. enzimi, collageno, emoglobina), dei carboidrati (es. glucosio, glicogeno), dei lipidi (di membrana e di deposito). Inoltre dovranno conoscere le principali vie metaboliche e la loro regolazione.

-Rita Roberti – Giovanni Alunni Bistocchi ELEMENTI DI CHIMICA E BIOCHIMICA, McGraw Hill -Rita Roberti – Giovanni Alunni Bistocchi – Cinzia Antognelli – Vincenzo Nicola Talesa BIOCHIMICA E BIOLOGIA PER LE PROFESSIONI SANITARIE, McGraw Hill -David L. Nelson – Michael M. Cox INTRODUZIONE ALLA BIOCHIMICA DI LEHNIGER, Zanichelli -F. Dallocchio – CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA -B.Berra – S. Rapelli – BIOCHIMICA GENERALE -G.Federici – M. Tarantino – BIOCHIMICA CLINICA - Collana di Scienze Infermeristiche UNIVERSO – Roma M. Samaja – R. Paroni, CHIMICA E BIOCHIMICA per le Lauree Triennali dell’area Biomedica, PICCIN M. Samaja, CORSO DI BIOCHIMICA per le Lauree Triennali (Area Sanitaria), PICCIN M.V. Catani – I.Savini – P. Guerrieri – L. Avigliano, APPUNTI DI BIOCHIMICA per le Lauree Triennali

Il corso di Biochimica si propone di fornire agli studenti di TLB le basi biochimiche necessarie alla comprensione della relazione tra struttura e funzione delle principali classi di biomolecole. Obiettivi principali del corso sono: conoscere ed integrare il metabolismo dei glucidi, lipidi e proteine. Conoscere il meccanismo d’azione degli ormoni e le modalità di regolazione di alcuni di essi sulle principali vie metaboliche.

Avere conoscenze di base della Chimica generale ed inorganica.

Lezioni frontali. Durante la lezione sarà stimolata la discussione sia per fornire ulteriori informazioni sia per ulteriori approfondimenti sull’argomento trattato.

La prova orale, della durata di circa 30 min intende accertare l’apprendimento delle conoscenze sulla struttura delle molecole più importanti in Biochimica come i carboidrati, gli amminoacidi e le proteine sia nel loro ruolo strutturale che metabolico; lo studente deve dimostrare di avere un’adeguata conoscenza sui pathway biochimici e di essere in grado di collegare il metabolismo cellulare con le regolazioni ormonali seguendo lo schema dinamico digiuno/buona alimentazione.

Sarà condiviso in forma elettronica il materiale utilizzato per le lezioni frontali e le esercitazioni.

Organizzazione della materia vivente. I costituenti chimici della materia vivente, la chimica del carbonio, le biomolecole. Sistemi tampone contro le variazioni di pH nei sistemi biologici. Struttura e Funzione delle Biomolecole. Carboidrati: struttura e ruolo biologico; glicogeno, amido, glicoproteine. Lipidi: acidi grassi, fosfolipidi, steroli, lipoproteine. Membrane biologiche. Acidi nucleici: DNA, RNA, replicazione, trascrizione e traduzione. Amminoacidi, peptidi e proteine. Classificazione, struttura e proprietà chimico-fisiche, stereoisomeria. Proteine. Generalità e funzioni. Il legame peptidico, la sequenza primaria, struttura secondaria, terziaria e quaternaria. Struttura tridimensionale delle proteine. Proteine fibrose; proteine globulari. Proteine di membrana. Proteine Intrinsecamente disordinate. Legame reversibile di una proteina con un ligando: le proteine che legano l’ossigeno. Mioglobina, emoglobina: struttura, funzione. Il collageno. Interazioni tra proteine modulate dall’energia chimica: actina, miosina e motori molecolari. Enzimi. Ruolo e meccanismo d'azione degli enzimi. Gli enzimi come biocatalizzatori, similitudini e differenze con i catalizzatori inorganici. Formazione del complesso enzima-substrato; definizione di sito attivo; cofattori; nomenclatura degli enzimi. Gli isoenzimi. Cinetica enzimatica: definizione di velocità e di velocità iniziale (vo), velocità in funzione della concentrazione dell'enzima e del substrato. Definizione di Km e Vmax. Regolazione enzimatica. Regolazione covalente e regolazione allosterica. Enzimi di interesse diagnostico. Concetti di bioenergetica: trasformazioni chimiche nella cellula. Metabolismo Energetico. ATP e composti ad alta energia. Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. Stress ossidativo e sistemi antiossidanti. I mitocondri nella termogenesi, nella sintesi degli steroidi e nell’apoptosi cellulare.
Metabolismo Intermedio. Carboidrati e glicobiologia. Digestione e assorbimento dei carboidrati della dieta. Glicolisi: tappe e regolazione. Ciclo di Krebs: concetti generali, regolazione. Bilancio energetico del catabolismo dei carboidrati. Cenni sul ciclo dei pentosi fosfato. Metabolismo del glicogeno. Glicolisi, fermentazioni, gluconeogenesi. Regolazione ormonale del metabolismo glucidico (insulina, glucagone, adrenalina). I carboidrati come molecole informazionali. Vitamine. Classificazione struttura e funzioni, vitamine idrosolubili e vitamine liposolubili, Vitamina D e metabolismo del calcio. Vie cataboliche ed anaboliche. Lipidi: Classificazione dei lipidi (lipidi cellulari e lipidi di riserva; lipidi semplici e complessi). Gli acidi grassi: struttura generale e principali acidi grassi. Struttura e funzione dei trigliceridi e dei fosfolipidi. Lipolisi e degradazione degli acidi grassi, biosintesi degli acidi grassi. Acidi grassi essenziali. β-ossidazione degli acidi grassi. Sintesi degli acidi grassi e dei trigliceridi. Metabolismo dei corpi chetonici. Sintesi e catabolismo del colesterolo Gli ormoni. Definizione generale, meccanismo di azione. Adrenalina, insulina e glucagone. Aminoacidi e Proteine. Degradazione e sintesi degli amminoacidi. Ciclo dell’urea. Metabolismo dell’azoto e interrelazioni tra metabolismo glucidico e proteico. Nucleotidi. Vie di sintesi e degradazione di purine e pirimidine. Regolazione e implicazioni cliniche (gotta, immunodeficienze, tumori). Integrazione Metabolica e Regolazione Ormonale. Metabolismo a livello d’organo e d’apparato (fegato, muscolo, cervello, tessuto adiposo). Stato alimentato e digiuno: regolazione ormonale e adattamenti metabolici. Ruolo del fegato come organo centrale del metabolismo. Indicatori biochimici di funzionalità epatica, renale e cardiaca. Disordini del metabolismo: diabete, dislipidemie, gotta, errori congeniti. Biomarcatori e principi di diagnostica molecolare.

English

At the end of the course, students should have learned the structure and function of the most important biomolecules, in particular proteins (e.g. enzymes, collagen, haemoglobin), carbohydrates (e.g. glucose, glycogen), lipids (membrane and deposit). They will also need to know the main metabolic pathways and their regulation.

-Rita Roberti – Giovanni Alunni Bistocchi ELEMENTI DI CHIMICA E BIOCHIMICA, McGraw Hill -Rita Roberti – Giovanni Alunni Bistocchi – Cinzia Antognelli – Vincenzo Nicola Talesa BIOCHIMICA E BIOLOGIA PER LE PROFESSIONI SANITARIE, McGraw Hill -David L. Nelson – Michael M. Cox INTRODUZIONE ALLA BIOCHIMICA DI LEHNIGER, Zanichelli -F. Dallocchio – CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA -B.Berra – S. Rapelli – BIOCHIMICA GENERALE -G.Federici – M. Tarantino – BIOCHIMICA CLINICA - Collana di Scienze Infermeristiche UNIVERSO – Roma M. Samaja – R. Paroni, CHIMICA E BIOCHIMICA per le Lauree Triennali dell’area Biomedica, PICCIN M. Samaja, CORSO DI BIOCHIMICA per le Lauree Triennali (Area Sanitaria), PICCIN M.V. Catani – I.Savini – P. Guerrieri – L. Avigliano, APPUNTI DI BIOCHIMICA per le Lauree Triennali

The aim of the Biochemistry course is to provide TLB students with the necessary biochemical foundations for understanding the relationship between structure and function of major classes of biomolecules. Main objectives of the course are: to know and integrate the metabolism of carbohydrates, lipids and proteins. To know the mechanism of action of hormones and how some of them are regulated in the main metabolic pathways.

Have basic knowledge of general and inorganic chemistry.

Frontal lessons. During the lesson, discussion will be encouraged both to provide further information and to further explore the topic covered.

The oral exam, lasting about 30 minutes, aims to verify the learning of knowledge on the structure of the most important molecules in Biochemistry such as carbohydrates, amino acids and proteins both in their structural and metabolic role; the student must demonstrate to have an adequate knowledge on biochemical pathways and to be able to connect cellular metabolism with hormonal regulations following the dynamic scheme fasting/good nutrition.

The chemical constituents of living matter, carbon chemistry, and biomolecules. Amino acids: Classification, structure, and physicochemical properties, stereoisomerism. Proteins: Overview and functions. The peptide bond and the primary sequence, secondary, tertiary, and quaternary structures. Myoglobin, hemoglobin. Notes on collagen. Enzymes: Role and mechanism of enzyme action. Enzymes as biocatalysts: similarities and differences with inorganic catalysts. Formation of the enzyme-substrate complex; definition of the active site; cofactors; enzyme nomenclature. Isoenzymes. Enzyme kinetics: Definition of reaction rate and initial velocity (v₀), velocity as a function of enzyme and substrate concentration. Definition of Km and Vmax. Enzyme regulation: Covalent regulation and allosteric regulation. Vitamins: Classification, structure, and functions. Water-soluble and fat-soluble vitamins. Vitamin D and calcium metabolism. Metabolism – General Concepts: Catabolic and anabolic pathways. Principles of bioenergetics. ATP: Structure and biological role. Structure and metabolism of carbohydrates: Monosaccharides, disaccharides. Storage polysaccharides. Digestion and absorption of dietary carbohydrates. Glycolysis: Steps and regulation. Krebs cycle: General concepts and regulation. Oxidative phosphorylation and the electron transport chain: overview. Energy balance of carbohydrate catabolism. Brief notes on the pentose phosphate pathway and gluconeogenesis. Glycogen metabolism. Amino acid metabolism: Catabolism of dietary proteins and digestive enzymes. Essential and non-essential amino acids. Amino acids as precursors of nitrogen-containing compounds. Amino acid catabolism: Transamination and deamination; fate of the carbon skeleton. Urea biosynthesis. Structure and metabolism of lipids: Lipid classification (cellular lipids and storage lipids; simple and complex lipids). Fatty acids: General structure and main fatty acids. Structure and function of triglycerides and phospholipids. Cholesterol. Digestion and absorption of lipids; plasma lipoproteins: structure and function. Lipolysis and fatty acid degradation, fatty acid biosynthesis. Essential fatty acids. Hormones: General definition, mechanism of action. Adrenaline, insulin, and glucagon.