italiano

Il programma di biochimica include contenuti fondamentali come la chimica e la biologia, con un focus particolare sulla comprensione della struttura e funzione delle biomolecole. Gli studenti acquisiranno conoscenze sulla chimica dei legami e gruppi funzionali, classi di macromolecole, vitamine e loro ruolo nelle reazioni biochimiche, la cinetica enzimatica, i reazioni di ossido-riduzione e significato dei composti ad alta energia, e le tecniche molecolari. Inoltre, si affronteranno i principali processi biologici nelle cellule animali, con particolare attenzione ai destini metabolici dei principali componenti degli alimenti. Tra gli argomenti affrontati sarà posta enfasi su: Metabolismo del glucosio e regolazione di biosintesi e ossidazione. metabolismo del glicogeno. Regolazione ormonale

accanto al materiale didattico (slides) condiviso con gli studenti, i testi suggeriti sono:
Fondamenti di biochimica
di Loredano Pollegioni - Edises
Fondamenti di biochimica, Voet - Zanichelli

L'obiettivo formativo del corso è quello di promuovere competenze riguardanti:

- tracciare l'insieme del metabolismo cellulare

- comprendere e illustrare a livello molecolare, subcellulare, cellulare e tissutale i meccanismi biochimici dei fenomeni biologici

conoscenze di base della Chimica

lezioni frontali, attività integrative condotte on line, test intermedi a scopo di autovalutazione e per il monitoraggio dell'apprendimento

La prova orale, della durata di circa 30 min intende accertare l’apprendimento delle conoscenze sulla struttura delle molecole più importanti in Biochimica come i carboidrati, gli amminoacidi e le proteine sia nel loro ruolo strutturale che metabolico; lo studente deve dimostrare di avere un’adeguata conoscenza sui pathway biochimici e di essere in grado di collegare il metabolismo cellulare con le regolazioni ormonali seguendo lo schema dinamico digiuno/buona alimentazione.

il materiale didattico presentato alle lezioni viene condiviso con gli studenti al termine di ciascuna lezione e/o argomento trattato.

ntroduzione generale alla Biochimica: Definizioni di organismo vivente. Organizzazione
gerarchica dei componenti cellulari. Struttura e funzione delle proteine: gli amminoacidi e la loro
classificazione. Il legame peptidico e le sue caratteristiche strutturali. Le proteine: funzioni e livelli
di struttura delle proteine. Gruppi prostetici. Conformazione nativa e denaturazione: principi ed
esempi. Il trasporto dell’ossigeno: Il ruolo dell’ossigeno nel metabolismo. Mioglobina: gruppo
eme, struttura della mioglobina, legame dell’ossigeno, curva di saturazione. Emoglobina: struttura,
legame con l’ossigeno, curva di saturazione e suo confronto con quella della mioglobina. Effettori
allosterici, effetto Bohr, BPG, emoglobina fetale.
Enzimi: attività catalitica, sito attivo, principi di cinetica enzimatica. Il modello di Michaelis
Menten e la derivazione di Lineweaver-Burk. Inibitori enzimatici: cinetica dell’inibizione
competitiva e non competitica. Coenzimi e vitamine. I lipidi: Lipidi di riserva e lipidi strutturali.
Struttura e dinamica delle membrane. Il trasporto di soluti attraverso le membrane. Cinetiche di
trasporto e affinità. Diffusione semplice, facilitata, trasporto attivo primario e secondario. Fonti di
energia per il trasporto contro gradiente. Concetti generali di bioenergetica e metabolismo:
Energia e reazioni chimiche. Spontaneità di una reazione: reazioni endoergoniche ed esoergoniche.
Accoppiamento tra reazioni. ATP come trasportatore universale di energia libera nei sistemi
biologici. Ossidoriduzioni nel metabolismo. Coenzimi delle reazioni di ossidoriduzione. Il trasporto
dei guppi acilici: il coenzima A e l’idrolisi dei tioesteri. Glicolisi: reazioni, enzimi, bilancio
energetico. Destini del piruvato. Le fermentazioni e loro funzione. Ingresso nel mitocondrio e
decarbossilazione ossidativa del piruvato. Ciclo di Krebs: Il ciclo: reazioni, enzimi, bilancio
energetico. Reazioni di riempimento. La catena di trasporto degli elettroni e la fosforilazione
ossidativa: Schema generale e logica della catena di trasporto degli elettroni. Potenziali redox e
variazioni di energia libera; trasportatori fissi e mobili di elettroni nella catena respiratoria; basi
strutturali del flusso elettronico e della forza proton-motrice generata; ATP sintasi; calcolo
dell’ATP ricavato dall’ossidazione completa di una molecola di glucosio; proteine disaccoppianti
della respirazione e loro significato. ß-ossidazione degli acidi grassi: la digestione dei lipidi: sali
biliari, lipasi pancreatica. Assorbimento e sintesi dei chilomicroni. Trasporto ed attivazione
intracellulare degli acidi grassi; destini degli acil-CoA. Ingresso nei mitocondri: la navetta della
carnitina. ß-ossidazione: reazioni, enzimi, bilancio energetico. Sintesi dei corpi chetonici e sua
regolazione, utilizzazione ossidativa dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi: funzione
energetica e funzione plastica dei lipidi. Liponeogenesi: similitudini e differenze con la ß
ossidazione; origine dell'acetil-CoA citoplasmatico e sistema navetta "citrato-piruvato"; formazione
del malonil-CoA; complesso della acido grasso sintetasi; reazioni, enzimi, bilancio energetico.
Significato e origine del NADPH. La centralità del fegato nel metabolismo energetico. Via del
pentoso fosfato: reazioni della fase ossidativa. Fase non ossidativa (cenni). Produzione di NADPH.
Connessione con la glicolisi. Metabolismo degli aminoacidi. La reazione di transaminazione.
Ruolo dell’-chetoglutarato come collettore dei gruppi amminici. Deaminazione ossidativa del
glutammato. La detossificazione dello ione ammonio. Metabolismo del glicogeno: Struttura e
funzione del glicogeno. Glicogenosintesi e glicogenolisi, reazioni, enzimi, destini dei prodotti.
Gluconeogenesi: metaboliti di partenza e loro origine; reazioni, significato, razioni irreversibili,
destino del prodotto. Ruolo della glucosio-6-fosfatasi e sua espressione esclusiva, ciclo di Cori
muscolo-fegato. Integrazione e Regolazione del Metabolismo. Vie metaboliche tessuto
specifiche. Cenni al metabolismo energetico in diversi tessuti: fegato, tessuto adiposo, muscolo,
cuore, cervello. Regolazione del metabolismo da parte dei Sistema Nervoso Autonomo e dal
Sistema Endocrino. Adrenalina, glucagone, insulina, cortisolo. Ruolo di leptina e grelina.

italian

The biochemistry program includes fundamental content such as chemistry and biology, with a particular focus on understanding the structure and function of biomolecules. Students will gain knowledge about bond chemistry and functional groups, classes of macromolecules, vitamins and their role in biochemical reactions, enzyme kinetics, redox reactions and the significance of high-energy compounds, and molecular techniques. Additionally, the main biological processes in animal cells will be addressed, with particular attention to the metabolic fates of the main components of food. Among the topics covered, emphasis will be placed on: Glucose metabolism and regulation of biosynthesis and oxidation, glycogen metabolism, and hormonal regulation.

accanto al materiale didattico (slides) condiviso con gli studenti, i testi suggeriti sono:
Fondamenti di biochimica
di Loredano Pollegioni - Edises
Fondamenti di biochimica, Voet - Zanichelli

The educational objective of the course is to promote skills related to:

- mapping the entirety of cellular metabolism

- understanding and illustrating, at the molecular, subcellular, cellular, and tissue levels, the biochemical mechanisms of biological phenomena

basic knowledge of chemistry

Lectures, supplementary activities conducted online, intermediate tests for self-assessment and for monitoring learning

The oral exam, approximately of 30 minutes, is intended to assess the student's knowledge of the structure of the most important molecules in biochemistry, such as carbohydrates, amino acids, and proteins, both in terms of their structural and metabolic roles. Students must demonstrate adequate knowledge of biochemical pathways and the ability to connect cellular metabolism with hormonal regulation by following the fasting/healthy eating dynamic.

The teaching materials presented during the lessons are shared with the students at the end of each lesson and/or topic covered.

General introduction to Biochemistry: Definitions of living organism. Hierarchical organization of cellular components. Structure and function of proteins: amino acids and their classification. The peptide bond and its structural characteristics. Proteins: functions and levels of protein structure. Prosthetic groups. Native conformation and denaturation: principles and examples. Oxygen transport: The role of oxygen in metabolism. Myoglobin: heme group, structure of myoglobin, oxygen binding, saturation curve. Hemoglobin: structure, oxygen binding, saturation curve and its comparison with that of myoglobin. Allosteric effectors, Bohr effect, BPG, fetal hemoglobin. Enzymes: catalytic activity, active site, principles of enzyme kinetics. The Michaelis-Menten model and the Lineweaver-Burk derivation. Enzyme inhibitors: kinetics of competitive and non-competitive inhibition. Coenzymes and vitamins. Lipids: Storage lipids and structural lipids. Structure and dynamics of membranes. Transport of solutes across membranes. Transport kinetics and affinity. Simple diffusion, facilitated diffusion, primary and secondary active transport. Energy sources for transport against a gradient. General concepts of bioenergetics and metabolism: Energy and chemical reactions. Spontaneity of a reaction: endergonic and exergonic reactions. Coupling of reactions. ATP as the universal carrier of free energy in biological systems. Oxidation-reduction reactions in metabolism. Coenzymes in redox reactions. Transport of acyl groups: coenzyme A and thioester hydrolysis. Glycolysis: reactions, enzymes, energy balance. Pyruvate fates. Fermentations and their function. Entry into the mitochondria and oxidative decarboxylation of pyruvate. Krebs cycle: The cycle: reactions, enzymes, energy balance. Anaplerotic reactions. The electron transport chain and oxidative phosphorylation: General scheme and logic of the electron transport chain. Redox potentials and changes in free energy; fixed and mobile electron carriers in the respiratory chain; structural basis of electron flow and the generated proton-motive force; ATP synthase; calculation of ATP obtained from the complete oxidation of a glucose molecule; uncoupling proteins of respiration and their significance. Beta-oxidation of fatty acids: lipid digestion: bile salts, pancreatic lipase. Absorption and synthesis of chylomicrons. Intracellular transport and activation of fatty acids; fates of acyl-CoA. Entry into mitochondria: the carnitine shuttle. Beta-oxidation: reactions, enzymes, energy balance. Synthesis of ketone bodies and its regulation, oxidative utilization of ketone bodies. Fatty acid biosynthesis: energy function and plastic function of lipids.