Obiettivi formativi
Durante questo corso, allo studente verranno fornite conoscenze indispensabili per le analisi sperimentali e l'interpretazione dei risultati nel campo delle discipline biochimiche. Alla fine della prima parte del corso, lo studente dovrebbe possedere una solida comprensione generale della struttura e delle molteplici funzioni delle proteine, di cui verrà sottolineato il ruolo fondamentale nei processi cellulari. Lo studente dovrà inoltre avere acquisito familiarità con le principali classi di piccole molecole biologiche (zuccheri, lipidi, amminoacidi, nucleotidi) e conoscere e comprendere le vie metaboliche di base attraverso cui queste molecole vengono degradate e sintetizzate. Lo studente dovrà essere in grado di esprimere le sue conoscenze in ambito biochimico in termini scientificamente corretti e rigorosi.
Alla fine della seconda parte del corso, ci si attende che lo studente possieda conoscenze sistematiche sulle principali tecniche sperimentali impiegate nel laboratorio di biochimica (tecniche per l’identificazione, l’isolamento, e lo studio strutturale e funzionale delle macromolecole biologiche), nonché competenze riguardo all'analisi e comprensione dei risultati sperimentali. Ci si attende inoltre che lo studente conosca e comprenda le tematiche, le strategie e le tecniche principali impiegate negli studi di proteomica.
Il livello di comprensione della materia, la padronanza delle conoscenze acquisite e la capacità di applicarle in alcune situazioni sperimentali sono verificate per mezzo di un esame scritto (sulla I parte) e di un orale (sulla II parte). Finché perdurerà l’emergenza pandemica, gli esami avranno luogo in modalità online.
Prerequisiti
Corsi di base in chimica generale e chimica organica.
Contenuti dell'insegnamento
Parte I
Struttura e funzione delle proteine.
Gli aminoacidi. Il legame peptidico. La struttura tridimensionale delle proteine: strutture primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Funzione ed evoluzione delle proteine. L’emoglobina come modello di proteina allosterica. Gli enzimi: concetti di base e cinetica. Il modello di Michaelis-Menten. Inibizione competitiva e non competitiva dell’attività enzimatica. Un enzima esemplare: la chimotripsina. Strategie di regolazione dell'attività enzimatica.
Metabolismo:
Fondamenti di bioenergetica: deltaG0 e deltaG0’. L’ATP come molecola energetica. Altre molecole-chiave del metabolismo energetico: NADH, FADH2, coenzimi e vitamine. I carboidrati: proprietà e concetti generali. Glicolisi e fermentazioni; ciclo dell'acido citrico; via del pentoso fosfato e gluconeogenesi; metabolismo del glicogeno. La fosforilazione ossidativa: la catena mitocondriale di trasportatori di elettroni; gradienti protonici e biosintesi di ATP. Il metabolismo degli acidi grassi: vie degradativa (beta-ossidazione) e biosintetica e loro regolazione. Biosintesi ed utilizzazione dei corpi chetonici. Degradazione degli amminoacidi e ciclo dell'urea. Biosintesi degli amminoacidi e dei nucleotidi.
Parte II
Metodologie biochimiche di base:
Frazionamento subcellulare. Estrazione e purificazione di proteine. Tecniche elettroforetiche e cenni sulle tecniche cromatografiche. Tecniche immunochimiche e loro applicazioni. Impiego dei radioisotopi nell’analisi biochimica. Saggi enzimatici e unità di attività.
Proteomica:
La proteomica, concetti generali. Proteomica sistematica e basi metodologiche dell’approccio proteomico: elettroforesi mono- e bi-dimensionale di proteine; spettrometria di massa accoppiata all’analisi di banche dati. Studio proteomico delle modificazioni post-traduzionali. Proteomica differenziale e proteomica funzionale: esame dettagliato di alcuni esempi significativi di approcci proteomici allo studio di problemi biologici.
Programma esteso
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Bibliografia
Parte I
Biochimica: David L. Nelson e Michael M. Cox, (2017) I Principi di Biochimica di Lehninger (VII ed.) Zanichelli.
Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell (IV Ed.) Biochimica EdiSES
Parte II
Bonaccorsi, Contestabile, Di Salvo (2019) Metodologie Biochimiche II ed, Zanichelli.
Per gli argomenti di proteomica, gran parte delle lezioni si basano su articoli scientifici (in inglese) messi a disposizione degli studenti.
Metodi didattici
Per questo anno accademico, il corso prevede principalmente lezioni online. Le lezioni sono previste in diretta streaming (ovvero il docente terrà le lezioni sulla piattaforma Teams negli orari previsti dal calendario), ed i video di queste lezioni rimarranno a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly (o su altra piattaforma indicata dall’ateneo) per almeno 15 gg. Nelle lezioni della prima parte del corso, saranno illustrate le proprietà delle proteine e degli enzimi, nonché descritte le vie metaboliche fondamentali (prima parte del corso). In seguito, saranno prese in esame le principali tecniche biochimiche per l’identificazione, l’isolamento, e lo studio strutturale e funzionale delle proteine. Per alcune di queste tecniche (se le condizioni lo permetteranno) saranno possibili anche esercitazioni di laboratorio.
Modalità verifica apprendimento
Per l’anno accademico corrente, si prevede che le conoscenze acquisite, nonché la capacità di utilizzarle in pratica, saranno verificate nel corso di due prove: una prova scritta ed una orale, da sostenersi in tempi diversi. Finché perdurerà l'emergenza COVID-19, entrambe le prove verranno svolte in modalità online. La prova scritta riguarderà il programma di Biochimica e la seconda prova riguarderà il programma di Biochimica Applicata e Proteomica. Durante la prova scritta (primo parziale), lo studente dovrà rispondere scrivendo un testo relativamente esteso su alcuni (indicativamente tre) argomenti o problemi concernenti la struttura e funzione delle proteine e il metabolismo: questo servirà a valutare la conoscenza acquisita e la comprensione della materia nonché la chiarezza espositiva dello studente.
Durante l’esame orale (secondo parziale), lo studente sarà invitato a descrivere dettagliatamente alcune tecniche biochimiche e proteomiche trattate nel corso e, soprattutto, a riconoscere come e quando impiegare tali tecniche. Ciò servirà a valutare la capacità di applicare la conoscenza e la comprensione acquisite, l'autonomia di giudizio e la capacità di esporre i concetti con precisione e proprietà.
Soltanto dopo avere superato con successo il primo test scritto, lo studente potrà accedere al secondo parziale. Il voto finale (scala 0-30) rifletterà la media aritmetica delle votazioni conseguite nei due parziali. La lode sarà assegnata in caso di raggiungimento del massimo punteggio in ciascuno dei due test parziali, a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
Altre informazioni
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