Struttura e funzione delle proteine. Principi di termodinamica. Cinetica e catalisi enzimatica. Struttura e funzione di carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Il metabolismo delle proteine, dei carboidrati, dei lipidi e degli acidi nucleici.
1) Garrett & Grisham “Biochimica” V ed.; Piccin Ed.
2) Voet, "Fondamenti di Biochimica" iV ed.; Zanichelli
4) Nelson & Cox "Fondamenti di biochimica di Lehninger"; Zanichelli
5) Campbell Biochimica” V ed.; EDISES Ed.
6) Tettamanti “Biochimica Medica” Piccin Ed.
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge l'obiettivo di istruire lo studente relativamente ai principi generali della Biochimica. Fornisce quindi conoscenze sulla struttura e funzione delle macromolecole biologiche, sul metabolismo e sui principi di regolazione metabolica.
Prerequisiti
Il corso richiede conoscenze di chimica generale, chimica organica e nozioni di base di biologia.
Metodi Didattici
Lezioni frontali, svolte in modalità duale (in presenza e da remoto) secondo indicazioni rettorali nel periodo pandemico Covid-19.
Materiale didattico:
Diapositive delle lezioni disponibili in Pdf.
Strumenti a supporto della didattica:
Videoproiettore, PC, piattaforma e-learning Moodle.
Altre Informazioni
Orario di ricevimento studenti:
Prof. P. Cirri : Martedì 14,00-17,00
Prof.ssa D. Degl'Innocenti: lunedì ore 15,30
Recapito:
Dipartimento di Scienze Biomediche Sperimentali e Cliniche "Mario Serio", viale Morgagni 50, 50134 Firenze.
Modalità di verifica apprendimento
L'esame consiste in un colloquio ORALE (in presenza o a distanza secondo le indicazioni rettorali relative al periodo pandemico) e riguarda gli argomenti del programma. il docente articolerà specifiche domande mirate a verificare la preparazione sull'argomento e le conoscenze acquisite nell'intero corso, la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di collegamento tra argomenti diversi, nonché la competenza nell'impiego del lessico scientifico adeguato e l'efficacia espositiva. La votazione finale risulta dall'insieme di questi contributi considerati importanti indicatori della adeguatezza del livello di apprendimento conseguito e del raggiungimento dei risultati di apprendimento previsti dal corso.
Programma del corso
Aminoacidi e proteine
Gli amminoacidi. Il legame peptidico. Struttura primaria e secondaria delle proteine. Proteine globulari e fibrose. Struttura terziaria e quaternaria. Folding e stabilità delle proteine.
Funzione delle proteine
II gruppo eme. Struttura della mioglobina ed emoglobina. Legame cooperativo ed efficienza del trasporto dell'ossigeno. Effetto Bohr. Effetto del 2,3-bisfosfoglicerato. Emoglobina fetale. Trasporto dell'anidride carbonica. Immunoglòobuline.
Principi di termodinamica.
Primo e secondo principio della termodinamica. Energia libera di una reazione chimica. Reazioni eso- ed endoergoniche. Reazioni accoppiate. Cinetica chimica. Costanti di equilibrio e costanti di velocità. Teoria delle collisioni. Teoria dello stato di transizione.
Principi di catalisi e cinetica enzimatica
Definizione di velocità enzimatica. Fattori che influenzano l'attività enzimatica. Definizione di velocità iniziale. Equazione di Michaelis-Menten. Significato dei parametri cinetici KM, Vmax, kcat, kcat/KM.
Classificazione degli enzimi. Cofattori degli enzimi: ioni metallici e coenzimi. Analisi dei dati cinetici. Inibitori irreversibili e reversibili. Enzimi allosterici. Caratteristiche e meccanismi di catalisi enzimatica. Esempi di catalisi enzimatica. Ribonucleasi, lisozima, serina-protesi. Meccanismi di regolazione dell’attività enzimatica. Vitamine idrosolubili e coenzimi. Cenni sulle vitamine liposolubili.
Carboidrati
Classificazione: mono-, oligo- e polisaccaridi. Proprietà chimico-fisiche. Cenni di stereoisomeria. Amminozuccheri. Omo- ed eteroplisaccaridi. Glicosaminoglicani. Proteoglicani. Glicoproteine.
Lipidi e membrane biologiche
Acidi grassi saturi e insaturi. Trigliceridi, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, terpeni (steroli e colesterolo), altri derivati dell'unità isoprenica attivata (Vitamine A, D, E, K, ubichinone). I lipidi come molecole segnale intracellulari ed extracellulari. Struttura e funzione delle membrane biologiche. Il trasporto di membrana (trasportatori, pompe e canali ionici).
Metabolismo
Concetti generali. Conversione di energia. Composti con legami “ricchi di energia”. Reazioni accoppiate. Catabolismo e anabolismo.
Metabolismo dei carboidrati
Generalità sul metabolismo dei carboidrati. Reazioni ed enzimi della glicolisi. Termodinamica della glicolisi. Regolazione della glicolisi: enzimi regolatori e loro modulatori. Fermentazione lattica e alcolica. Catabolismo di esosi diversi dal glucosio. Glicogeno sintesi e glicogenolisi. Gluconeogenesi e sua regolazione. Via dei pentoso fosfati: reazioni ed enzimi. Regolazione della via dei pentoso fosfati.
Metabolismo terminale
Sistemi navetta. Piruvato deidrogenasi. Ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs). Reazioni, enzimi del ciclo e regolazione. Termodinamica e regolazione. Ruolo catabolico e biosintetico del ciclo di Krebs. Collegamento tra il ciclo di Krebs e le altre vie metaboliche. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. I complessi della catena respiratoria. Accoppiamento tra flusso degli
elettroni e fosforilazione ossidativa: meccanismo della ATP-sintasi. Sistemi di trasporto mitocondriali.
Metabolismo lipidico
Digestione e trasporto dei lipidi della dieta. Lipoproteine plasmatiche. Attivazione degli acidi grassi. La β-ossidazione: reazioni, enzimi e coenzimi. Bilancio energetico della β-ossidazione. Ciclo del gliossilato. Ossidazione degli acidi grassi a catena dispari di atomi di carbonio e degli acidi grassi insaturi. La chetogenesi e i corpi chetonici. Sintesi degli acidi grassi. Allungamento e insaturazione degli acidi grassi. Regolazione ormonale. Biosintesi dei trigliceridi. Biosintesi dei lipidi di membrana: fosfolipidi, colesterolo.
Metabolismo dei nucleotidi
Biosintesi e regolazione dei nucleotidi e pirimidinici. Recupero delle basi puriniche. Biosintesi dei deossiribonucleotidi. Degradazione dei nucleotidi purinici e pirimidinici.
Acidi nucleici e informazione genetica
Nucleosidi e nucleotidi. DNA: struttura e proprietà. Geni e cromosomi. Replicazione del DNA. Danni al DNA e mutazioni. Struttura e funzione dell'RNA messaggero, dell'RNA ribosomiale e dell'RNA transfer. Sintesi di RNA DNA-dipendente. L'operone del lattosio, dell'arabinosio e quello del triptofano. Maturazione dell'RNA. Codice genetico. Ribosomi: struttura e funzione. Attivazione degli amminoacidi. Biosintesi delle proteine. Modificazioni post-traduzionali delle proteine. Degradazione delle proteine
Metabolismo degli aminoacidi
Digestione e assorbimento delle proteine della dieta. Turnover delle proteine intracellulari. II catabolismo delle proteine. Catabolismo degli amminoacidi: deaminazione e transaminazione. Il ciclo dell'urea: reazioni, enzimi, compartimentazione cellulare e regolazione. Aa glucogenici e chetogenici. Degradazione degli aminoacidi. La biosintesi degli aminoacidi non essenziali. Gli aminoacidi come precursori di biomolecole: biosintesi di amine biogene (adrenalina, istamina, GABA); biosintesi di creatinfosfato; biosintesi e funzione del glutatione; biosintesi dell'eme. Biochimica del frammento mono-carbonioso.