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.
Garrett & Grisham “Biochimica” V ed.; Piccin Ed.
Voet, "Fondamenti di Biochimica" iV ed.; Zanichelli
Nelson, Cox “I Principi di Biochimica di Lehninger”. Zanichelli
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
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
La prova finale consiste in un esame orale volto ad accertare le conoscenze della materia.
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.