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Docente
TIZIANA CABRAS (Tit.)
Periodo
Annuale 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/88]  INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI BIOTECNOLOGICI [88/00 - Ord. 2020]  PERCORSO COMUNE 6 60

Obiettivi

1) LA CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE Conoscenza della chimica delle principali classi di macromolecole di interesse biologico (proteine, glucidi, lipidi, acidi nucleici), della loro funzione e della relazione tra struttura e funzione. Conoscenza delle principali vie metaboliche (cataboliche e anaboliche) e comprensione dei meccanismi che regolano il metabolismo. Conoscenza del ruolo svolto dagli enzimi, dei meccanismi di inibizione e della modulazione della loro attività. Conoscenza delle principali vie metaboliche specifiche di organi e tessuti che sono alla base della loro corretta funzionalità nell’uomo (fegato, sistema nervoso, tessuto muscolare e adiposo, sistema endocrino, sangue, rene), al fine di raggiungere la comprensione delle interrelazioni metaboliche tra i vari tessuti in diverse condizioni fiso-patologiche, e la comprensione delle basi biochimiche di alcune patologie metaboliche.


2) LA CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE (COMPETENZE): scrivere la struttura delle principali classi di biomolecole, e associare ad esse i legami chimici presenti; interpretare le curve di titolazione degli amminoacidi e dedurre le proprietà acido/base di peptidi e proteine; interpretare e elaborare rappresentazioni grafiche di curve di legame (curve di ossigenazione proteine respiratorie) e dati di cinetica enzimatica (Micaelis/Menten; enzimi allosterici); applicare la conoscenza e comprensione di strutture, legami e proprietà delle biomolecole allo studio dei meccanismi delle reazioni metaboliche; elaborare e integrare le vie metaboliche che avvengono in specifici organi e tessuti, della loro regolazione e integrazione e delle interrelazioni esistenti tra i diversi organi e tessuti in diverse condizioni fisio-patologiche.

3) AUTONOMIA DI GIUDIZIO: l’apprendimento dei concetti fondamentali della Biochimica andrà a consolidare la cultura scientifica dello studente e dunque gli consentirà l’elaborazione autonoma di giudizio nell’interpretazione di dati sperimentali così come nell’approfondimento delle proprie conoscenze sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso. L'applicazione delle conoscenze acquisite sviluppa negli studenti una discreta capacità critica relativamente alle problematiche in ambito molecolare e lo sviluppo di interessanti capacità di analisi dei risultati applicabili in diversi settori professionalizzanti del percorso formativo.

4) ABILITÀ COMUNICATIVE: acquisizione della capacità di esporre e spiegare, in maniera semplice ma rigorosa e con un linguaggio tecnico appropriato, i processi molecolari che stanno alla base dei sistemi viventi.

5) CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: acquisizione della capacità di apprendimento necessaria a collegare e integrare le conoscenze apprese con quelle fornite nei corsi precedenti e successivi, e, inoltre, ad attingere a diverse fonti bibliografiche per aggiornare continuamente le proprie conoscenze, nonché quelle necessarie per intraprendere studi successivi di livello superiore (dottorato, scuole di specializzazione)

Prerequisiti

Per frequentare le lezioni è importante che lo studente abbia acquisito la conoscenza della Chimica Generale e Inorganica, e della Biologia cellulare. Sono di fondamentale importanza le conoscenze di Chimica Analitica e di Chimica organica.
PROPEDEUTICITA’ Corsi di Laurea V.O. (D.M. 509/99): Biologia Animale - Chimica Analitica - Chimica organica
PROPEDEUTICITA’ Corsi di Laurea N.O. (D.M. 270/04): Biologia Animale – Chimica Organica (solo frequenza)-Chimica Analitica

Contenuti

• Amminoacidi. Struttura e stereochimica. Classificazione. Proprietà acido-base degli amminoacidi: curva di titolazione, pKa, punto isoelettrico.
• Peptidi e proteine. Legame peptidico. Caratteristiche acido-base di peptidi e proteine. Strutture secondarie. Le proteine fibrose, collagene. Struttura terziaria e proteine globulari. Struttura quaternaria. Modificazioni post-traduzionali. Immunoglobuline. Proteine glicate.
• Le emoproteine. L’eme. Curve di ossigenazione dalla mioglobina e dall’emoglobina. Proprietà allosteriche dell’emoglobina e modulazione. Varianti fisiologiche dell’Hb. Citoglobina e Neuroglobina
• Carboidrati. Nomenclatura. Stereochimica. Gli emiacetali, anomeria. Derivati degli zuccheri. Il legame glicosidico. I disaccaridi di importanza biologica. I polisaccaridi. Struttura di amilosio, amilopectina, glicogeno, cellulosa, chitina.
• Nucleotidi e acidi nucleici. Le basi puriniche e pirimidiniche. I nucleotidi. Legame fosfodiestere, struttura di DNA e RNA.
• Lipidi. Acidi grassi. Classificazione, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, colesterolo. Struttura e funzioni. Le membrane biologiche.
• Enzimi. Classificazione e proprietà degli enzimi. La cinetica enzimatica. Effetto di pH e temperatura. Significato di Km, Vmax e Kcat. Classificazione degli inibitori. L’inibizione irreversibile ed i vari tipi di inibizione reversibile. L’equazione di Micaelis-Menten e interpretazione dei grafici. Grafico dei doppi reciproci. Meccanismi di catalisi enzimatica. Regolazione dell’attività enzimatica, covalente e allosterica.
• Vitamine. Vitamine liposolubili e idrosolubili, struttura e ruolo biologico. Coenzimi e loro meccanismo di reazione. Fattori vitaminosimili.
• Bioenergetica. G, G0 e Keq. Reazioni redox. Composti fosforilati, fosforilazione a livello dei substrati, ruolo biologico dell’ATP.
• La fosforilazione ossidativa. La catena respiratoria mitocondriale, i suoi componenti e la loro organizzazione. La formazione del gradiente protonico di membrana e la sintesi di ATP, agenti interferenti.
• Metabolismo dei Glucidi. Glicolisi e sua regolazione. Fermentazioni. Sistemi navetta del NADH citosolico. Metabolismo del piruvato. Metabolismo di altri monosaccaridi. Gluconeogenesi. Biosintesi e degradazione del glicogeno. Controllo ormonale del metabolismo glucidico: adrenalina, glucagone, insulina. Ciclo dei pentoso-fosfati.
• Ciclo di Krebs. Reazioni chimiche e loro regolazione metabolica.
• Metabolismo dei Lipidi. Lipoproteine plasmatiche. Mobilizzazione degli acidi grassi. -ossidazione, regolazione metabolica e ormonale. Chetogenesi. Biosintesi degli acidi grassi. Sintesi dei trigliceridi. Metabolismo dei glicerofosfolipidi. Metabolismo del colesterolo.
• Metabolismo degli amminoacidi. Digestione delle proteine. Turnover, il proteasoma. Ruolo metabolico degli aminoacidi. Transaminazione, deaminazione, decarbossilazione. Ammine biogene. NO-sintasi. Formazione e trasporto dell’ammoniaca, ureogenesi.
• Metabolismo dell’EME. Metabolismo del Ferro. Biosintesi e catabolismo dell’EME.
• Metabolismo degli ormoni. Recettori. Meccanismi d’azione. Ormoni pancreatici. Ormoni tiroidei. Ormoni ipofisari. Ormoni surrenali. Corticosteroidi. Eicosanoidi.
• Processi metabolici epatici. Coordinazione dei metabolismi. Processi di detossificazione. Metabolismo dell’etanolo.
• Biochimica del tessuto muscolare. Meccanismo della contrazione muscolare. Processi aerobici e anaerobici.
• Biochimica del tessuto adiposo. Metabolismo e funzione secretoria. Termogenesi.
• Correlazioni metaboliche. Ciclo digiuno-alimentazione. Correlazioni metaboliche in stati nutrizionali e ormonali diversi.
• Biochimica delle cellule tumorali. Effetto Warburg. Ciclo di Krebs e glutammina. Regolazione metabolica di oncogeni e oncosoppressori.

Metodi Didattici

Per frequentare le lezioni è importante che lo studente abbia acquisito la conoscenza della Chimica Generale e Inorganica, e della Biologia cellulare. Sono di fondamentale importanza le conoscenze di Chimica Analitica e di Chimica organica.
PROPEDEUTICITA’ Corsi di Laurea V.O. (D.M. 509/99): Biologia Animale - Chimica Analitica - Chimica organica
PROPEDEUTICITA’ Corsi di Laurea N.O. (D.M. 270/04): Biologia Animale – Chimica Organica (solo frequenza)-Chimica Analitica

Verifica dell'apprendimento

Esame scritto e orale. Le prove scritte in itinere valutabili ai fini dell’esame saranno effettuate nel 2° semestre Se le condizioni di contesto legate alla pandemia Covid-19 consentiranno di effettuare la didattica interamente in presenza. Nel caso contrario l’apprendimento sarà verificato interamente all’esame orale.
Il punteggio complessivo, in trentesimi, è il risultato della media pesata dei voti delle verifiche scritte e della prova orale.
• 30 e lode: conoscenza eccellente di tutti gli argomenti, esposizione precisa, dettagliata e arricchita di punti critici e personali, capacità di descrivere una visione d’insieme dei processi metabolici, eccellente abilità comunicativa, ampie autonomia di giudizio e capacità di apprendimento.
• 30: acquisizione di tutte le conoscenze richieste, capacità di applicarle alla risoluzione di problemi analitici proposti nelle prove d’esame. Esposizione orale precisa e impeccabile nelle capacità linguistiche e nell’abilità comunicativa, autonomia di giudizio e capacità di apprendimento ottime.
• 27-29: acquisizione di tutte le conoscenze richieste, abilità nella risoluzione di problemi analitici proposti. Esposizione degli argomenti corretta ma non dettagliata oppure imprecisa. Autonomia di giudizio, abilità comunicative e capacità di apprendimento buone e appropriate.
• 25-26: acquisizione delle conoscenze richieste e capacità di utilizzarle nella elaborazione di tematiche biochimiche, sebbene con lievi lacune, esposizione fluida anche se imprecisa. Autonomia di giudizio, abilità comunicative e capacità di apprendimento discrete.
• 22-24: acquisizione lacunosa delle conoscenze richieste, competenze negli argomenti imprecise e incomplete. Errori nella scrittura di struttura e legami. Capacità comunicative adeguate, autonomia di giudizio e capacità di apprendimento adeguate pur con qualche incertezza.
• 18-21: acquisizione delle conoscenze minime sugli argomenti studiati, che consentono di saper scrivere la struttura delle biomolecole più importanti e argomentare le basi di cinetica enzimatica, del metabolismo, e delle principali tecniche di purificazione e caratterizzazione delle proteine. Difficoltà nella soluzione dei problemi analitici proposti. Proprietà linguistiche e capacità comunicative scarse, competenze, autonomia di giudizio e capacità di apprendimento nel complesso appena sufficienti.


L’accesso alle prove scritte è dedicato agli studenti frequentanti (frequenza ≥ 65%), le prove scritte riguarderanno i seguenti argomenti:
- Struttura e proprietà acido-base di aminoacidi e peptidi; struttura delle proteine, carboidrati, lipidi, nucleotidi e ac. nucleici; membrane biologiche. Proprietà delle proteine respiratorie. Interpretazione delle curve di legame.
- Cinetica enzimatica, interpretazione dei grafici; meccanismi di catalisi e regolazione.

Il voto delle verifiche, espresso in trentesimi, non è ritenuto definitivo fino a che lo studente non avrà dimostrato nella prova orale finale di aver recuperato tutti gli argomenti su cui ha preso delle insufficienze.
Lo studente può ripetere, il giorno dell’esame i test scritti che ritiene di poter migliorare, o riportare gli argomenti all’orale. Per gli studenti non frequentanti, il giorno dell’esame, è previsto un unico compito scritto di Biochimica che precederà la prova orale.

Testi

BIOCHIMICA CON ASPETTI CLINICO-FARMACEUTICI di Thomas M. Devlin, ed. EDISES, 2017 o superiore
BIOCHIMICA MEDICA di Siliprandi e Tettamanti, ed. PICCIN, 2018 o superiore
I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER di D.L. Nelson, M.M. Cox. Ed. ZANICHELLI. Settima Edizione, 2018.

Altre Informazioni

Il docente rende disponibili le slides delle lezioni, fascicoli di esercizi che saranno discussi durante le esercitazioni di tutoraggio, e copie di precedenti test scritti su cui esercitarsi.

Questionario e social

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