Università degli studi dell'Insubria

MODULO DI BIOCHIMICA

A.A. di erogazione 2016/2017
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in SCIENZE BIOLOGICHE
 (A.A. 2015/2016)
Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
BIOCHIMICA (BIO/10)
Crediti: 
9
Ore di attivita' frontale: 
72
Dettaglio ore: 
Lezione (72 ore)

L’insegnamento “Corso Integrato di Biochimica” si colloca al secondo anno ed è parte della formazione molecolare di base del laureato in biologia. Il corso si compone di due moduli: il Modulo di Biochimica introduce lo studente alla comprensione del rapporto struttura-funzione delle macromolecole biologiche, ai meccanismi molecolari dei fenomeni biologici e alla loro regolazione. La descrizione del metabolismo avverrà sia a livello qualitativo che in termini quantitativi. Il Modulo di Metodologie Biochimiche ha lo scopo di descrivere i principi teorici di funzionamento e le principali applicazioni pratiche delle maggiori metodiche preparative e analitiche attualmente utilizzate nel campo della ricerca biochimica e biologico-molecolare.
Il Modulo di Biochimica è orientato alla descrizione della struttura e della funzione delle principali classi di biomolecole, così come alla presentazione del complesso intreccio tra le vie metaboliche. Nel Modulo di Metodologie Biochimiche vengono esplicitati i possibili 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 le migliori soluzioni ai problemi teorici e pratici che ci si trova ad affrontare nella pianificazione e nell’esecuzione degli esperimenti.
Conoscenza e capacità di comprensione:
-acquisire gli elementi fondamentali della Chimica Biologica come base per la comprensione dei meccanismi fisiologici di assimilazione, trasformazione ed escrezione delle sostanze nutritive
-possedere le informazioni necessarie per la comprensione delle basi molecolari e metaboliche di patologie umane e disfunzioni correlate alla alimentazione
-conoscere le basi chimiche e strumentali delle principali metodologie analitiche e preparative delle biomolecole.
-acquisire le basi teoriche delle metodologie sperimentali descritte e sviluppare la capacità di valutare le migliori soluzioni per il raggiungimento degli obiettivi sperimentali definiti.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
-saper applicare le conoscenze acquisite di chimica e di biologia cellulare alla analisi delle basi molecolari della funzionalità dell'organismo umano e della sua integrazione con l'ambiente
-abilità a cogliere le interconnessioni tra strutture macromolecolari e metabolismo nella loro interdipendenza e regolazione
-acquisire la capacità di svolgere praticamente gli esperimenti affrontati nella parte in laboratorio.
Autonomia di giudizio:
-abilità a comprendere e discutere criticamente le alterazioni di processi metabolici che portano a disfunzioni patologiche o a potenziali applicazioni biotecnologiche
-abilità a comprendere e discutere criticamente i risultati sperimentali anche allo scopo di utilizzarli come base di partenza per la pianificazione e la realizzazione di esperimenti ulteriori.

Abilità comunicative:
-dimostrare capacità di estrarre e sintetizzare l'informazione rilevante
-dimostrare di saper comunicare in maniera efficace sia oralmente che in forma scritta
-dimostrare abilità di riassumere e presentare l'informazione (anche in termini matematici e grafici)
-dimostrare di saper comunicare, con obiettività e un linguaggio scientifico adeguato, le informazioni e i risultati sperimentali ottenuti e di trarre da essi le opportune conclusioni.

Capacità di apprendimento:
-capacità di leggere, comprendere e commentare un testo scientifico di biochimica
-abilità ad utilizzare queste conoscenze per valutare criticamente gli obiettivi e/o i risultati di un progetto di ricerca di ambito biochimico secondo sia l’approccio quantitativo che qualitativo.

Prerequisiti: 

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

Modulo di Biochimica (9 CFU)
- Prof. Loredano Pollegioni
Macromolecole Biologiche. La composizione elementare dell'organismo. L'acqua e le soluzioni acquose. Amminoacidi e Proteine: Struttura, proprietà chimiche e punto isoelettrico. Il legame peptidico; livelli di organizzazione strutturale delle proteine. Le proteine respiratorie. Carboidrati: Aldosi e chetosi; legame glicosidico. Oligo- e polisaccaridi. Lipidi: Acidi grassi, trigliceridi, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, colesterolo, acidi biliari Le membrane biologiche.Nucleotidi e acidi nucleici: La struttura degli acidi nucleici.
Il metabolismo. Gli enzimi: Cinetica enzimatica; cofattori; enzimi regolatori. Introduzione al metabolismo: Parametri termodinamici. Produzione, interconversione e consumo di energia nelle cellule. Molecole ad alta energia di trasferimento. Metabolismo dei carboidrati: La glicolisi e l'ossidazione del piruvato. La fermentazione alcolica e lattica. Glicogenolisi e gluconeogenesi. Il ciclo di Cori. La via del pentoso fosfato. Glicogenosintesi. La fotosintesi. II metabolismo terminale: Ciclo degli acidi tricarbossilici. La fosforilazione ossidativa. Metabolismo dei lipidi: Beta-ossidazione. Metabolismo dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi. Metabolismo delle proteine: Catabolismo degli amminoacidi. II ciclo dell'urea.
Metabolismo dei nucleotidi. Integrazione del metabolismo e signalling cellulare. Meccanismi di controllo metabolico. I meccanismi di signalling. Il metabolismo informazionale. La replicazione del DNA. La trascrizione del DNA. La sintesi proteica. Esercitazioni di calcolo in aula. Sistemi tampone ed equazione di Henderson-Hasselbalch. Calcolo della variazione di energia libera: ΔG, ΔE e Keq. L’attività enzimatica. Bilanci energetici.
Modulo di Metodologie Biochimiche (6 CFU)
Parte teorica. La progettazione dell'indagine. Unità di misura, concentrazione e attività. Tecniche elettrochimiche: misura del pH e del consumo di ossigeno. Centrifugazione. Metodi per l'ingegnerizzazione e per l’espressione eterologa delle proteine. Purificazione delle proteine: frantumazione di cellule e tessuti; parametri di purificazione. Determinazione della concentrazione proteica. Chiarificazione, dialisi, precipitazione al calore e al pH. Frazionamento con sali o solventi organici. Ultrafiltrazione. Tecniche cromatografiche: principi generali, componenti e tipi di cromatografie. FPLC. HPLC. Tecniche elettroforetiche. SDS-PAGE, isoelettrofocalizzazione, elettroforesi capillare. Western blot. Tecniche spettroscopiche. Tecniche basate sull’uso degli enzimi e dosaggi enzimatici. Tecniche immunochimiche. Tecniche radioisotopiche. Cenni sulla spettrometria di massa.
Attività pratiche in laboratorio (32 ore, 2 CFU)
L’attività pratica in laboratorio verterà sulla purificazione e sulla caratterizzazione strutturale e funzionale di un enzima ricombinante. Rottura delle cellule e dosaggio della concentrazione delle proteine nell’estratto grezzo mediante il metodo del reattivo del biureto. Purificazione dell’enzima dall’estratto grezzo mediante cromatografia di affinità. Determinazione dell’attività enzimatica e della concentrazione dell’enzima puro. SDS-PAGE e Western blot. Analisi elettroforetica mediante PAGE in condizioni native: zimogramma. Determinazione dei parametri cinetici allo stato stazionario su diversi substrati. Discussione e analisi critica dei risultati ottenuti.

Slide lezioni ed 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, Timoczcko, Stryer, BIOCHIMICA, Zanichelli
Voet, Voet, Pratt, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA, Zanichelli
Nelson, Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli
Matthews, Van Holde, Ahern, BIOCHIMICA, CEA
Baynes, Dominiczak, BIOCHIMICA PER LE DISCIPLINE BIOMEDICHE, Elsevier
Campbell, Farrell, BIOCHIMICA, EdiSES
Modulo di Metodologie Biochimiche (uno a scelta)
Bonaccorsi di Patti, Contestabile, Di Salvo, METODOLOGIE BIOCHIMICHE, CEA.
Stoppini, Bellotti, BIOCHIMICA APPLICATA, EdiSES.