Università degli studi dell'Insubria

MODULO DI METODOLOGIE BIOCHIMICHE

A.A. di erogazione 2014/2015

 (A.A. 2013/2014)
L'insegnamento è condiviso, tecnicamente "mutuato" con altri corsi di laurea, consultare il dettaglio nella sezione Mutuazioni
Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
BIOCHIMICA (BIO/10)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
64
Dettaglio ore: 
Lezione (32 ore), Laboratorio (32 ore)

Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi:
Il Modulo di Biochimica è orientato alla descrizione della struttura e della funzione delle principali classi di biomolecole (proteine, acidi nucleici, zuccheri e lipidi), così come alla presentazione del complesso intreccio tra le vie metaboliche (cataboliche e biosintetiche). Questo Modulo si propone di offrire le basi per una dettagliata conoscenza molecolare della vita e per le moderne applicazioni biotecnologiche di organismi e biomolecole. Nel Modulo di Metodologie Biochimiche vengono esplicitati ed esemplificati i possibili diversi utilizzi di ciascuna delle tecniche descritte, anche con l’utilizzo di esempi comuni nella pratica del laboratorio di biochimica, con lo scopo di fornire agli studenti la possibilità di imparare a scegliere di volta in volta le migliori soluzioni ai problemi teorici e pratici che ci si trova ad affrontare nella pianificazione e nell’esecuzione degli esperimenti in campo biochimico.

Modalità di verifica dell’apprendimento

Modulo di Biochimica
L’esame è volto a valutare le capacità raggiunte dallo studente in relazione a:
1. conoscenza e comprensione delle basi teoriche della chimica biologica e capacità di collegare i vari aspetti nell’argomentazione.
2. capacità di applicare le conoscenze acquisite per cogliere le interconnessioni fra i diversi cicli metabolici e ragionare in maniera autonoma sulle problematiche della regolazione del metabolismo energetico, materiale ed informazionale. Capacità di estrarre informazione da un testo e di individuare gli aspetti critici.
3. possesso di conoscenze di carattere quantitativo per descrivere anche a livello matematico i fenomeni biochimici.
In dettaglio:
- Esame scritto: lo studente sarà chiamato ad utilizzare le conoscenze relative alle sezioni “Macromolecole biologiche” e alle “Esercitazioni di calcolo” del programma in una verifica scritta organizzata secondo: a) quattro quesiti inerenti la struttura delle macromolecole biologiche (a cui viene attribuita metà della valutazione in termini quantitativi), b) due problemi (a cui viene attribuita metà della valutazione in termini quantitativi). L’esito dell’esame sarà in trentesimi: la prova si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
- Il superamento della prova scritta permetterà di sostenere la prova orale. Nella prova orale lo studente sarà chiamato ad utilizzare le conoscenze relative alle sezioni “Il metabolismo “, “Integrazione del metabolismo e signalling cellulare” e “Il metabolismo informazionale” del programma dimostrando la conoscenza delle reazioni relative ai cicli metabolici, e alla loro interrelazione e regolazione. L’esito dell’esame sarà in trentesimi: la prova si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30. Il voto finale sarà la media aritmetica dell’esito delle singole prove.

Modulo di Metodologie Biochimiche
un esame scritto che prevede 3-4 domande a risposta aperta (2/3 del punteggio totale dell’esame) e 8-10 quesiti a risposta multipla (1/3 del punteggio totale dell’esame), da effettuarsi nel tempo di 90 minuti.
L’esito dell’esame sarà in trentesimi: entrambe le prove si ritengono superate se si raggiunge una votazione pari ad 18/30. Il voto finale del Modulo sarà la media aritmetica dell’esito delle singole prove.

Il voto complessivo del Corso Integrato sarà la media aritmetica dei voti dei singoli moduli pesata sulla base dei CFU di ciascun Modulo.

Prerequisiti: 

- Propedeuticità: aver sostenuto l’esame di Chimica Generale e di Chimica Organica.
- Pre-requisiti: conoscenze di Biologia cellulare, di Chimica generale e, soprattutto, di Chimica organica.

Modulo di Biochimica (9 CFU)

Macromolecole Biologiche – 2 CFU (16 ore):
- La composizione elementare dell'organismo.
- L'acqua e le soluzioni acquose.
- Amminoacidi e Proteine.
- Carboidrati.
- Lipidi: Classificazione.
- Nucleotidi e acidi nucleici.

Il metabolismo – 4 CFU (32 ore):
- Gli enzimi.
- Introduzione al metabolismo.
- Metabolismo dei carboidrati.
- II metabolismo terminale.
- Metabolismo dei lipidi.
- Metabolismo delle proteine.
- Metabolismo dei nucleotidi.

Integrazione del metabolismo e signalling cellulare – 1.25 CFU (10 ore):
- Meccanismi di controllo metabolico.
- I meccanismi di signalling.

Il metabolismo informazionale – 0.75 CFU (6 ore)
- La replicazione del DNA.
- La trascrizione del DNA.
- La sintesi proteica.

Esercitazioni di calcolo in aula – 1 CFU (12 ore):
- sistemi tampone ed equazione di Henderson-Hasselbach applicata a molecole biologiche
- calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo: ΔG, ΔE e Keq
- L’attività enzimatica: determinazione dei parametri cinetici e dell’inibizione
- Bilanci energetici relativi al metabolismo di carboidrati, proteine e lipidi

Modulo di Metodologie Biochimiche (6 CFU):
Parte teorica (lezioni frontali, 32 ore, 4 CFU).
- Introduzione al corso. La progettazione dell'indagine. Unità di misura, concentrazione e attività. Tecniche preparative e analitiche. Scelta del metodo analitico. Errori sperimentali e metodi di calibrazione. Cenni su colture di microrganismi e di cellule animali.
- Tecniche elettrochimiche.
- Centrifugazione.
- Purificazione delle proteine
- Tecniche cromatografiche
- Tecniche elettroforetiche.
- Tecniche spettroscopiche.
- Tecniche basate sull’uso degli enzimi e dosaggi enzimatici.
- Tecniche immunochimiche.
- Tecniche radioisotopiche.
- Cenni sulla spettrometria di massa.
- Metodi di biologia molecolare di uso comune nella pratica biochimica.

Attività pratiche in laboratorio (32 ore, 2 CFU):
L’attività pratica in laboratorio verterà sulla purificazione e sulla caratterizzazione strutturale e funzionale di base di un enzima ricombinante. Tutte le attività verranno svolte alla presenza e sotto la supervisione del docente.
- Introduzione teorica alle attività e agli scopi del laboratorio e descrizione pratica delle attività sperimentali.
- Rottura delle cellule e ottenimento dell’estratto grezzo. Retta di taratura del reattivo del biureto.
- Purificazione dell’enzima dall’estratto grezzo mediante cromatografia di affinità. Dosaggio della concentrazione delle proteine totali nell’estratto grezzo mediante il metodo del reattivo del biureto.
- Determinazione dell’attività enzimatica nell’estratto grezzo e nell’enzima purificato mediante dosaggio accoppiato con metodo colorimetrico. Determinazione della concentrazione dell’enzima puro mediante metodo spettrofotometrico.
- Calcolo dei parametri della purificazione: resa, attività specifica, fattore di purificazione.
- Analisi elettroforetica mediante PAGE in condizioni denaturanti (SDS-PAGE) e trasferimento delle proteine su membrana di nitrocellulosa (Western blot). Immunodecorazione con anticorpi specifici.
- Determinazione della massa molecolare dell’enzima purificato mediante retta di taratura ottenuta dall’analisi dell’SDS-PAGE.
- Analisi elettroforetica mediante PAGE in condizioni native: zimogramma.
- Determinazione dei parametri cinetici allo stato stazionario.
- Determinazione dell’attività enzimatica su substrati alternativi.
- Discussione e analisi critica dei risultati ottenuti.

- Slide lezioni: scaricabili dal sito Elearning
- Esercizi: scaricabili dal sito Elearning
- Attività pratiche in laboratorio: dispense fornite dal docente e slide scaricabili dal sito Elearning.

Testi:
- Modulo di Biochimica (uno a scelta)
- Berg J., Timoczcko J.L., Stryer L., “BIOCHIMICA” (Zanichelli)
- Voet D., Voet J.G. Pratt C.W., “FONDAMENTI DI BIOCHIMICA” (Zanichelli)
- Nelson D.L., Cox M.M., “I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER” (Zanichelli)
- Garrett, Grisham "PRINCIPI DI BIOCHIMICA" (PICCIN)
- Matthews, Van Holde, Ahern, “BIOCHIMICA” (Casa Editrice Ambrosiana)
- Baynes J.W., Dominiczak M.H., “BIOCHIMICA PER LE DISCIPLINE BIOMEDICHE” (Elsevier)
- Campbell M.K., Farrell S.O., “BIOCHIMICA” 4a ed. (EdiSES)