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Obiettivi formativi

La Biochimica è una disciplina che appartiene alle scienze della vita e studia le molecole e macromolecole biologiche e l'organizzazione delle reazioni chimiche che avvengono nelle cellule e negli organismi viventi.
Il principale obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio e la comprensione della natura chimica e la struttura dei costituenti della materia vivente, delle trasformazioni delle biomolecole, e dei cambi di energia ad esse associate.
Lo studente è guidato lungo il percorso affinché giunga alla comprensione della relazione tra la struttura e la funzione delle macromolecole, e delle strategie di regolazione delle loro funzioni.
Le attività di laboratorio hanno il compito di far comprendere agli studenti come le conoscenze di base possono essere utilizzate per investigare le macromolecole e le loro proprietà e funzioni.

Programma

Le proprieta' che caratterizzano i sistemi viventi
Molecole biologiche: Gerarchia tra le molecole biologiche: le molecole semplici come unita' di strutture complesse
Acqua, pH ed equilibri ionici
Aminoacidi
Proprieta' acido-base degli aminoacidi.
Le proteine: funzioni biologiche e struttura primaria
Legame peptidico. Architettura delle molecole proteiche
La struttura tridimensionale delle proteine:
La struttura secondaria:descrizione di eliche e foglietti ripiegati. I grafici di Ramachandran
Proteine globulari: struttura terziaria e diversita' funzionale
Modelli di ripiegamento. Fattori che determinano la struttura secondaria e terziaria Informazione e termodinamica del rilevamento.
Malattie conformazionali.
Struttura quaternaria delle proteine
Lipidi e membrane: Acidi grassi. Triacilgliceroli.
Membrane:Modello a mosaico fluido. Trasporto di membrana
Nucleotidi e acidi nucleici . DNA ed RNA. Proprieta’ dei nucleotidi. Stabilita’ e formazione del legame fosfodiestere. Denaturazione e rinaturazione DNA.
Gli enzimi: Potere catalitico, specificita' e regolazione.
Cinetica enzimatica: Energia libera di attivazione e azione dei catalizzatori.
L'equazione di Michaelis-Menten. Assunzione dello stato stazionario. I parametri cinetici. Metodi grafici lineari.
Inibizione enzimatica: irreversibile e reversibile. Competitiva e non competitiva.
Meccanismi di controllo dell'attivita' enzimatica.
Trasporto e deposito dell'ossigeno: il ruolo di emoglobina e mioglobina.
Relazione struttura-funzione di Mb ed Hb
Emoglobina: legame cooperativo e allosteria. Modelli per la transizione allosteria nell'emoglobina: il modello simmetrico e il modello sequenziale. Effettori omotropici ed eterotropici.
La bioenergetica. Concetti termodinamici basilari.
Entropia ed energia libera. L'andamento di una reazione, la variazione di energia libera standard. Effetto del pH e della cancentrazione sulle energie libere standard.
L'importanza dei processi accoppiati nei sistemi viventi.
ATP e composti ad alta energia: potenziale di trasferimento di gruppo. La carica energetica.
Il metabolismo.
Le vie metaboliche centrali e il metabolismo energetico. Esistenza di vie degradative e biosintetiche indipendenti. Le ossidazioni come fonte di energia metabolica. Principali meccanismi di controllo del metabolismo.
La glicolisi :Aspetti generali. L'importanza delle reazioni accoppiate nella glicolisi. reazioni della glicolisi.
I destini metabolici del NADH e del piruvato
Il ciclo degli acidi tricarbossilici: La fase di collegamento: la decarbossilazione ossidativa del piruvato.Le reazioni del ciclo.Il ciclo dei TCA come fonte di intermedi per le vie biosintetiche. Le reazioni anaplerotiche.
Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa: Potenziali di riduzione. I complessi della catena di trasporto degli elettroni.
L'approccio termodinamico all'ipotesi dell'accoppiamento chemioosmotico. ATP sintasi. I sistemi navetta per il trasporto di NADH citosolico nei mitocondri.
Gluconeogenesi, metabolismo del glicogeno e regolazione ormonale. Ormoni e secondi messaggeri: cAMP e proteine G.
La beta- ossidazione degli acidi grassi a numero di atomi di C pari saturi.
La via del pentoso fosfato: reazioni e controllo.
Il metabolismo dell’azoto: Le reazioni di transaminazione; Destino dello scheletro carbonioso degli aminoacidi; destino del gruppo aminico; ciclo dell’urea.
ACIDI NUCLEICI: come la struttura trasporta l’informazione. Livelli strutturali degli acidi nucleici (DNA, RNA). Denaturazione del DNA.
TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONE
Replicazione del DNA. Enzimologia della replicazione :struttura/funzione delle DNA polimerasi. Fedelta’ di replicazione del DNA.

Modalità d'esame

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18).

L’esame finale (scritto per gli studenti di Bioinformatica) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà rispondere ad una serie di domande a risposta aperta, dimostrando di aver compreso e di essere in grado di utilizzare i concetti fondamentali di ogni argomento.

L’esame finale (orale per gli studenti di Biotecnologie) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà rispondere ad una serie di domande, dimostrando di aver compreso e di essere in grado di utilizzare i concetti fondamentali di ogni argomento.