Laurea Magistrale a Ciclo Unico in Medicina Veterinaria

Lo studente deve aver acquisito gli argomenti svolti nel precedente corso di Propedeutica biochimica e Fisica. In particolare gli studenti devono aver acquisito le competenze chimiche di base necessarie per avere familiarità con la terminologia chimica, la formazione dei legami, gli equilibri in soluzione, le nozioni basilari riguardanti la chimica dei composti del carbonio, con particolare riferimento alla struttura, nomenclatura e reattività dei principali gruppi funzionali, nonché le caratteristiche strutturali delle più importanti molecole organiche di interesse biologico, allo scopo di poter correttamente interpretare i processi biologici e i fenomeni naturali. Inoltre gli studenti dovranno essere in possesso delle conoscenze dei principi fisici di base necessari alla comprensione dei processi fisiologici caratteristici degli organismi viventi, e di sviluppare la capacità di comprendere e utilizzare in pratica le espressioni formali delle relazioni quantitative tra le grandezze fisiche. Lo studente deve aver superato l'esame del corso VET0003

Il corso si propone di presentare i dati biochimici nel loro contesto funzionale, partendo dal livello molecolare sino alla complessità di organizzazione da cui risulta il funzionamento di tessuti, organi e apparati. Lo studente dovrà apprendere i concetti biochimici e molecolari dell'organizzazione strutturale e funzionale delle cellule e dei processi metabolici cellulari, con particolare riferimento al metabolismo energetico e alla struttura e funzioni degli acidi nucleici e ai loro meccanismi regolatori. Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di comprendere le nozioni generali sui principi e sulle metodiche dell'analisi biochimica e sulla interpretazione dei dati  sperimentali.

Durante la prova d'esame lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito i concetti essenziali relativi ai vari cicli metabolici trattati a lezione. Dovrà, inoltre, saper mettere in relazione i vari argomenti dimostrando capacità di ragionamento, avendo ben chiara la valenza interdisciplinare della materia. Inoltre lo studente dovrà dimostrare di aver compreso i principi e le nozioni fondamentali relativi alla struttura e al funzionamento degli acidi nucleici e delle proteine ed essere in grado di valutarne le conseguenze sulla regolazione di alcuni importanti processi cellulari. Mediante le esercitazioni pratiche, svolte a piccoli gruppi, dovrà acquisire la capacità di lavorare con i compagni, riprendere le norme sull'utilizzo dei principali strumenti di laboratorio, preparare soluzioni standard di proteine, eseguire gli spettri di assorbimento tramite lo spettrofotometro, imparare a costruire una curva di taratura, dimostrando di essere in grado di elaborare i dati sperimentali.

Il Corso di Biochimica è articolato in 67 ore di didattica frontale, 10 ore di esercitazioni collettive in aula e 3 ore di attività esercitativa svolta nei laboratori didattici a piccoli gruppi (Allestimento di una curva di taratura e determinazione quantitativa di proteine in un campione mediante tecniche spettrofotometriche).

Prova scritta per il modulo di Biochimica Applicata, propedeutica alla prova scritta per il modulo di Biochimica Generale. Entrambe le prove consistono in un test con 30 domande a risposta multipla (6 risposte alternative) per domanda. Il voto complessivo dell'esame è il risultato della media aritmetica delle due prove scritte.

MD Biochimica generale

. Introduzione alla biochimica: organismi autotrofi ed eterotrofi, metabolismo, anabolismo, catabolismo, lavoro, energia, joule, energia interna, sistemi chiusi e aperti, variazione di energia interna, lavoro, calore, entalpia, primo e secondo principio della termodinamica, entropia, energia libera di Gibbs, variazione di energia libera e direzione delle reazioni, reazioni termodinamicamente favorevoli, entropia, entalpia e variazione dell'energia libera, reazioni accoppiate, concentrazione reagenti-prodotti e variazione di energia libera, reazioni all'equilibrio, k di equilibrio, energia di attivazione, velocità delle reazioni, azione degli enzimi, concetti generali di catalisi enzimatica: definizione enzimi, nomenclatura e proprietà generali.

. Catalisi enzimatica: intermedi di reazione, complessi ES e EP, energia di attivazione per gli stati di transizione. Meccanismi di abbassamento dell'energia di attivazione ad opera degli enzimi. Teoria chiave-serratura, dell'adattamento indotto e complementarietà massima enzima-intermedio di reazione. Fattori che influenzano la velocità di reazione: T°, pH, concentrazione enzima e substrato. Nomenclatura enzimi, sistema EC, 6 principali classi di enzimi. Enzimi nel sangue come marcatori diagnostici, isoenzimi, Lattato DH e suoi utilizzi diagnostici.

. Cinetica enzimatica: velocità di reazione, velocità iniziale, stato stazionario, reazione di primo ordine, Vmax, saturazione dell'enzima, equazione di Michaelis-Menten, significato e determinazione di Vmax e Km. Grafico di Lineweaver-Burk o dei doppi reciproci, Kcat, rapporto Kcat/Km, regolazione dell'attività enzimatica: controllo a livello del substrato, regolazione a feedback, modificazione covalente della molecola enzimatica (fosforilazione-defosforilazione), azione su sito secondario dell'enzima (allosterismo), induzione o repressione genica della biosintesi della proteina enzimatica. Regolazione omoallosterica, eteroallosterica, curva sigmoide enzimi allosterici, cooperatività, effettori eteroallosterici positivi e negativi. Inibizione attività enzimatica: inibizione irreversibile, inibizione reversibile, inibitori competitivi (inibizione pura e mista), effetto delle diverse classi di inibitori su Vmax e Km. Inibitori enzimatici come farmaci: aspirina, inibitori ACE, penicillina, statine.

. Introduzione al metabolismo, catabolismo, anabolismo, organismi fototrofi, chemiolitotrofi, eterotrofi, aerobi, anaerobi facoltativi, anaerobi obbligati, ossidazioni biologiche, modalità per il trasferimento di elettroni da una specie chimica ad un'altra, elettronegatività, liberazione di energia libera durante le reazioni redox, stati di ossidazione del carbonio, stadi catabolismo, motivi termodinamici della grande variazione di energia libera associata all'idrolisi dell'ATP, ruolo diretto dell'ATP nella formazione degli intermedi di reazione, metastabilità ATP, emivita dell'ATP e suo consumo orario.

. Metabolismo dei carboidrati: digestione dei polisaccaridi e assorbimento intestinale dei monosaccaridi, funzionamento dei principali trasportatori del glucosio, motivi che spiegano il ruolo centrale del glucosio nel metabolismo di piante, animali e molti microorganismi, glicemia. Struttura, funzioni, meccanismo d'azione dell'insulina, del glucagone e dei rispettivi recettori. Fosforilazione del glucosio, proprietà enzimatiche, funzioni metaboliche e meccanismi di regolazione delle esochinasi I, II, III e IV. Metabolismo glicidico: glicolisi anaerobia (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale, vie d'accesso alternative, glicolisi nei globuli rossi e azione del 2,3-bisfosfoglicerato sull'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno, glicolisi e cancro, patologie causate da alterazioni del catabolismo del galattosio), fermentazione alcoolica e lattica, ciclo di Cori.

. Metabolismo (sintesi e digestione) del lattoso. Gluconeogenesi (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale). Decarbossilazione ossidativa del piruvato (significato biologico, struttura e funzionamento molecolare della PDH). Ciclo di Krebs: significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale, reazioni anaplerotiche (di ricarica) e formazione di intermedi per vie anaboliche.

. Fosforilazione ossidativa: significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale. Teoria chemiosmotica di Mitchel, complessi I, II, III, IV e V (struttura chimica e funzionamento molecolare), respirasomi, modalità di trasferimento degli equivalenti riducenti nella catena di trasporto degli elettroni, coenzima Q, citocromo C, sintesi dell'ATP (costo energetico e meccanismo di catalisi rotazionale dell'ATP sintasi).

. Glicogenolisi e glicogenosintesi (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale), glicogenosi. Metabolismo lipidico: lipidi alimentari (digestione e assorbimento intestinale), particelle lipoproteiche (Chilomicroni, VLDL, LDL, HDL), captazione tissutale delle lipoproteine, rimozione del colesterolo in eccesso ad opera delle HDL.

. Metabolismo dei triacilgliceroli e dei fosfolipidi: sintesi e catabolismo. Metabolismo degli acidi grassi: β ossidazione (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale), ossidazione acidi grassi monoinsaturi e a numero dispari di atomi di carbonio. Sintesi acidi grassi: struttura, meccanismo d'azione, regolazione enzimatica e ormonale dell'acido grasso sintasi. Sintesi degli acidi grassi con più di 16 atomi di carbonio e degli acidi grassi monoinsaturi.

. Corpi chetonici: chetogenesi e chetolisi, chetosi. Catabolismo generale degli aminoacidi: significato metabolico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazioni enzimatiche e ormonali. Deaminazione anossidativa per transaminazione, aminoacidi essenziali e non essenziali.

. Deaminazione ossidativa, catabolismo dell'ammoniaca, ciclo dell'urea (cenni). Ciclo glucosio-alanina.

MD Biochimica applicata

. Struttura, proprietà chimico-fisiche e funzioni degli acidi nucleici. Accrescimento 5'-3'degli acidi nucleici. Organizzazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. Proprietà, funzioni e principali modificazioni chimiche degli istoni.

. Modalità d'azione e struttura dei complessi enzimatici coinvolti nella duplicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. Funzioni, meccanismo d'azione e ruolo biologico dei telomeri e della telomerasi.

. Definizione del gene. Codice genetico: triplette, degenerazione del codice genetico, vacillamento della terza base, codoni di Stop. Principali meccanismi molecolari di mutazione e riparazione del DNA in procarioti ed eucarioti. Conseguenze delle mutazioni del DNA a livello di struttura e funzione delle proteine e descrizione di alcune malattie genetiche conseguenti: anemia falciforme e retinoblastoma ereditario.

. Modalità d'azione e struttura dei complessi enzimatici coinvolti nei processi di trascrizione e traduzione nei procarioti e negli eucarioti.

. Meccanismi di controllo trascrizionale e traduzionale nei procarioti e negli eucarioti: promotori, operoni del lattosio e del triptofano, regolazione della sintesi delle proteine ribosomiali e della ferritina. Struttura e funzioni dei fattori di trascrizione e degli enhancers.

. Degradazione delle proteine: modalità d'azione e struttura dei complessi enzimatici coinvolti nella via dell'ubiquitina-proteosoma. Struttura e funzioni dei proteasomi 20S e 26S. Ruolo della via ubiquitina-proteasoma nella patogenesi di varie malattie. Oncogeni, proto-oncogeni, anti-oncogeni, onco-proteine, oncosoppressori. Funzioni di P53 e di NFkB e meccanismi di regolazione del loro livello.

. Processi di maturazione dell'mRNA, del tRNA e dell'rRNA nei procarioti e negli eucarioti. Splicing alternativo e auto-splicing. Ribozimi, teoria del mondo a RNA. Maturazione ed assemblaggio ribosomi. Sintesi proteica in eucarioti e procarioti.

. Metilazione del DNA ed ereditarietà epigenetica.

. Interferenza dell'RNA (RNAi): significato biologico, sintesi, meccanismo d'azione dei microRNA (miRNA) e dei piccoli RNA interferenti (siRNA), struttura e azione del complesso di silenziamento indotto da RNA (RISC).

. Enzimi di restrizione, tecnologia del DNA ricombinante per clonare geni di interesse e produrre proteine ricombinanti.

Materiale didattico presentato durante il corso necessariamente integrato con  uno dei seguenti libri di testo:

Visto il costo piuttosto elevato dei testi di Biochimica, non si ritiene opportuno indicare un testo specifico di riferimento. Qualunque testo universitario di Biochimica (magari già in possesso o comunque reperibile dagli studenti) può, pertanto, essere adatto allo scopo. Quella che segue è una lista (non esaustiva) di testi utlizzabili dagli studenti.

MD Biochimica generale

- Siliprandi, Tettamanti  -"Biochimica Medica"-  Piccin Ed.

- Champe, Harvey, Ferrier - "Le basi della Biochimica"- Zanichelli Ed.

- Horton, Moran, Scrimgeour, Perry, Rawn - Principi di Biochimica - IV ed.-Pearson Prentice Hall Ed.

- Lange Harper - Biochimica - 26/Ed. - Mc Graw Hill Ed. 

- Berg, Tymoczko, Stryer - Biochimica (VI edizione) - Zanichelli

- Nelson, Cox - Introduzione alla biochimica di Lehninger - Zanichelli

- Materiale didattico fornito nel corso delle esercitazioni in laboratorio

MD Biochimica applicata

- Watson J.D.: DNA ricombinante. Zanichelli.

-  Lodish H.: Biologia molecolare della cellula. Zanichelli.

-  Allison L.A.: Fondamenti di biologia molecolare. Zanichelli.

- Lewin B.: Il gene. Zanichelli.

PROPEDEUTICITA'

C.I. Propedeutica Biochimica e Fisica