Docente
Dott. Angela Risso angela.risso@uniud.it
Crediti
6 CFU
Finalità
Fornire allo studente gli strumenti che lo rendano capace di comprendere (1) la relazione tra struttura e funzione delle macromolecole biologiche; (2) comprendere i principali processi biochimici a livello molecolare e la loro integrazione nella cellula e nell’organismo; (3) la logica molecolare delle reazioni metaboliche che sostengono la vita; (4) l’integrazione tra processi catabolici e anabolici in un organismo animale.
Programma
Proteine: conformazione, funzione e analisi: aminoacidi; legame peptidico; struttura primaria, secondaria (alfa-elica, beta foglietto), terziaria e quaternaria delle proteine. Punto isoelettrico di una proteina.
Le proteine del tessuto connettivo: struttura e funzione di collageno; elastina e proteoglicani.
Le proteine della difesa immunitaria: gli anticorpi, classi di immunoglobuline, struttura e funzioni dei vari tipi di immunoglobuline.
Le proteine adibite al trasporto dell’ossigeno: struttura della mioglobina ed emoglobina; struttura e funzione dell’eme; curve di associazione con l’O2; forme tesa e rilassata di Hb; effetto Bohr e funzione del 2,3 DPG; allosterismo; trasporto isoidrico di CO2 e O2, tampone bicarbonato.
Struttura e funzione delle membrane biologiche: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo; il modello a mosaico fluido, i “raft”; proteine di membrana; tipi di trasporto di membrana.
Vitamine idrosolubili e liposolubili: natura, struttura e funzione.
Enzimi: concetto di catalisi; equazione di Michaelis-Menten; significato fisiologico di Km e Vmax; numero di turnover, inibizione enzimatica, enzimi allosterici.
Introduzione al metabolismo: principio di conservazione dell’energia, estrazione dell’energia dalle sostanze nutrienti, analisi degli stati di ossidazione del carbonio e delle modalità con le quali avvengono le ossidoriduzioni biologiche. L’ATP come trasportatore universale di energia libera nei sistemi biologici, il coenzima A come trasportatore di acili attivati, i coenzimi NAD e FAD come trasportatori di elettroni. Concetto di via metabolica, catabolismo e anabolismo.
Metabolismo anaerobico ed aerobico del glucosio. Glicolisi: tappe, significato, bilancio energetico e regolazione, importanza della fosfofruttochinasi. I destini del piruvato, fermentazione lattica, decarbossilazione ossidativa del piruvato ad opera dell’enzima mitocondriale piruvato deidrogenasi; ciclo di Krebs; fosforilazione ossidativa: la catena respiratoria e la forza protonmotrice da essa generata, sintesi dell’ATP e suo accoppiamento con la catena respiratoria, controllo respiratorio, disaccoppianti ed inibitori. Derivati tossici dell’ossigeno
Altre vie metaboliche dei carboidrati: via dei pentoso fosfati; glicogenosintesi, glicogenolisi, gluconeogenesi. Ruolo del fegato nell’omeostasi glicemica, regolazione ormonale della glicemia: insulina e glucagone.
Metabolismo dei lipidi: digestione ed assorbimento dei lipidi; colesterolo e sali biliari; trasporto dei lipidi nel sangue: caratteristiche principali delle lipoproteine plasmatiche; i trigliceridi come fonte di acidi grassi ossidabili; ossidazione degli acidi grassi: tappe enzimatiche, bilancio e resa energetica; formazione dei corpi chetonici e loro significato metabolico.
Biosintesi degli acidi grassi. Cenni sulla biosintesi del colesterolo e dei suoi derivati: sali biliari e ormoni steroidei.
Metabolismo degli amminoacidi: i composti azotati e bilancio dell’azoto, digestione delle proteine e catabolismo degli amminoacidi; transaminazioni, deaminazione semplice e ossidativa; ciclo dell’urea: funzioni e significato; animali ammoniotelici, ureotelici e uricotelici. Destino degli atomi di carbonio degli amminoacidi: amminoacidi glucogenici e chetogenici. Distinzione tra amminoacidi essenziali e non essenziali. Metabolismo del tetraidrofolato.
Integrazione del metabolismo: combustibili metabolici, regolazione delle vie metaboliche principali.
Modalità di esame
Esame scritto con domande a risposta aperta.
Bibliografia
BERG, TYMOCZKO, STRYER, Biochimica, Zanichelli, 2003.
NELSON, COX, Introduzione alla Biochimica di Lehninger, Zanichelli, 2003.
SILIPRANDI, TETTAMANTI, Biochimica medica, Piccin, 2005.
Biochemistry course
Main Goals
The course should provide the notions and the knowledge needed to understand: 1) the relationship between the structure and the function of the biological macromolecules; 2) the molecular mechanisms of the biochemical processes and their cross-talk in the cells and in the organisms;3) the molecular details of the main metabolical pathways and 4) the relationship between anabolical and catabolical processes in the animal organism.
Topics
Proteins and aminoacids
Chemical properties of aminoacids, PI and Pk. Properties of proteins: peptide bond, structural levels, configuration and conformation.. Fibrous proteins and globular proteins. Structure and function of collagens and globins (myoglobin and haemoglobin).Haemoglobin: structure and function of an allosteric protein, structure of heme, transport of O2 and C O2, association curves with O2, Bohr effect, role of 2,3 BPG. Structure and function of antibodies.
Lipids AND biological membranes
Chemical properties of lipids and their heterogeneity. Triglycerides, phospholipids, glycolipids, sphyngolipids and cholesterol. Lipid bilayers, liposomes, micelles, biological membranes as fluid mosaics of proteins and lipids. “Rafts” of the cell membrane, features of membrane proteins. Trans membrane transport: membrane channels and pumps.
VITAMINS: hydrosoluble and liposoluble vitamins, structure and functions.
Enzymes: basic concepts and kinetics of enzymatic reaction, the Michaelis- Menten model, significance of KM andVmax , turn over number, inhibition of enzymes, allosteric enzymes.
Carbohydrates.: chemical properties, monosaccharides, pentoses and hexoses, cyclic structure. The glycosidic bond: oligosaccharides and polysaccharides. Omopolysaccharides and eteropolysaccarides; proteoglycans, glycoproteins.
NUCLEOTIDES AND NUCLEIC ACIDS: chemical properties of nucleotides, polynucleotides: mRNA ,rRNA and DNA: Structure of DNA, genes and chromosomes.
metabolism
Introduction to metabolism: basic concepts and design; basic notions of bioenergetics: redox reactions in biochemistry, ATP and its high phosphoryl transfer potential, NADH AND FADH2 as electron carriers in the redox reactions. Coenzyme A as a carrier of acyl groups Metabolic pathways and their regulation. Catabolism and anabolism.
Glucidic metabolism: digestion of polysaccharides and adsorption of monosaccharides. Glycolysis, gluconeogenesis, and the pentose phosphate pathway, glycogen degradation and synthesis. Regulation of glucose and glycogen metabolism. The Citric Acid Cycle and its regulation. Anaplerotic reactions of the CAC cycle.
Lipid metabolism. Lipolysis in the digestive process and lypolitic enzymes. Fatty acid metabolism: degradation through the beta-oxidation pathway. Degradation of unsatured and of odd-chain fatty acids. Fatty acid synthesis: an example of a multifunctional enzyme complex.
Metabolism of proteins and aminoacids. Proteolytic enzymes and adsorption of amino acids. Transaminases, amino acid oxidation and the production of urea. Aminoacids glucogenic and chetogenic. Biosynthesis of aminoacids.
Nucleotides metabolism: a survey
Electron transport, oxidative phosphorylation and regulation of ATP production. ATP synthetase: structure and function. Uncoupling agents.
Integration and hormonal regulation of mammalian metabolism: strategy of metabolism. Key junctions and check points of the metabolic pathways. Hormonal regulation of fuel metabolism.
