Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento si propone di far comprendere, a livello biochimico e molecolare, i complessi fenomeni di comunicazione tra organi e tessuti, i sistemi di controllo delle loro funzioni e le loro interrelazioni in condizioni fisiologiche. L’insegnamento è proiettato verso la comprensione dei meccanismi di base responsabili delle alterazioni dell’omeostasi e dell’insorgenza delle malattie.
Verranno illustrati i principali meccanismi di regolazione biochimica dei metabolismi del sangue, del sistema digestivo, cardiovascolare, epatico, del sistema nervoso, del tessuto osseo. Verranno descritte la regolazione ormonale e metabolica del metabolismo e le condizioni che possono portare ad una loro alterazione.
Conoscenza e capacità di comprensione - al termine dell’insegnamento di Biochimica Sistematica Umana lo studente sarà in grado di: delineare il quadro generale del metabolismo a livello di organi e tessuti; comprendere e spiegare, a livello molecolare, i sistemi di controllo delle funzioni dei principali organi e tessuti in condizioni normali; comprendere i sistemi per il mantenimento dell'omeostasi dei principali metaboliti.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione - al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per comprendere la regolazione della crescita cellulare dei sistemi eucarioti.
Autonomia di giudizio - al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di comprendere i diversi processi cellulari descritti ed identificare i punti centrali di regolazione e le conseguenze di un loro malfunzionamento.
Abilità comunicative - alla fine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito una terminologia scientifica adeguata e saprà esporre con proprietà di linguaggio gli argomenti trattati nel corso.
Capacità di apprendimento - alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di comprendere e valutare criticamente la letteratura scientifica riguardante la biochimica cellulare.
Contenuti sintetici
Biochimica del tessuto nervoso
Biochimica del fegato
Biochimica del sangue
Biochimica del tessuto osseo
Biochimica del tessuto muscolare
Regolazione della glicemia
Omeostasi di carboidrati, lipidi e proteine
Metabolismo dei nucleotidi pirimidinici e purinici
Regolazione ormonale
Nutrizione ciclo alimentazione/digiuno
Metabolismo dell’alcol
Programma esteso
BIOCHIMICA DEL TESSUTO NERVOSO
Metabolismo del sistema nervoso. Neurotrasmettitori. Neurotossine. La cascata rodopsina-GMP ciclico. Metabolismo droghe leggere e pesanti.
BIOCHIMICA DEL FEGATO
Metabolismo epatico. Meccanismi epatici di detossificazione. Eliminazione extraepatica di ammoniaca. Metabolismo xenobiotici.
BIOCHIMICA DEL SANGUE
Biochimica dell’eritrocita. Proteine plasmatiche; Biochimica della emocoagulazione; Anticoagulanti e fibrinolisi. Lipoproteine plasmatiche e trasporto dei lipidi: VLDL, IDL e LDL. HDL e trasporto inverso del colesterolo. Recettori delle lipoproteine. Dislipidemie.
BIOCHIMICA DEL TESSUTO OSSEO
Metabolismo di collagene, laminina, elastina. Metabolismo porzione minerale del tessuto osseo. Collagene come biomateriale. Patologie connesse ad alterazioni del metabolismo del collagene.
BIOCHIMICA DEL TESSUTO MUSCOLARE
Biochimica del tessuto muscolare in condizioni fisiologiche e sue variazioni durante l'attività sportiva di varia intensità
REGOLAZIONE DELLA GLICEMIA.
Regolazione metabolica della glicemia. Malattie da accumulo di glicogeno. Regolazione ormonale della glicemia e diabete mellito.
OMEOSTASI DEI CARBOIDRATI, DEI LIPIDI E DELLE PROTEINE.
Biochimica del digiuno. Chetoacidosi.
METABOLISMO DEI NUCLEOTIDI PIRIMIDINICI E PURINICI
Catabolismo delle purine. Le vie di recupero dei nucleotidi purinici. Antimetaboliti. Formazione ed eliminazione dell'acido urico e aspetti clinici connessi.
REGOLAZIONE ORMONALE
Ormoni gastroenteropancreatici: insulina. glucagone. somatostatina. Ormoni ipotalamici e ipofisari: GH. Prolattina. ACTH. Vasopressina. Ossitocina. Ormoni della tiroide. Ormoni surrenali. Ormoni sessuali.
Omeostasi e ruolo regolatorio del Calcio e del Fosforo.
Calcitonina. Vitamina D/calcitriolo. Paratormone.
NUTRIZIONE
Valore calorico e nutritivo dei vari alimenti. Effetto delle diverse diete sul metabolismo. BMI.
Ciclo alimentazione/digiuno.
Variazione delle vie metaboliche (carboidrati, lipidi e proteine) dopo un pasto, dopo un digiuno breve oppure dopo un digiuno prolungato.
Metabolismo dell’alcol
Metabolismo dell’alcol assunto con bevande alcoliche. Alcolismo. Cambiamenti metabolici dopo assunzione di alcol e farmaci.
Prerequisiti
Prerequisiti: nessuno.
Propedeuticità specifiche: Biochimica.
Propedeuticità generali: Lo studente può sostenere gli esami del terzo anno dopo aver superato tutti gli esami del primo anno di corso
Modalità didattica
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni frontali si svolgeranno da remoto in modalità asincrona con alcuni eventi in videoconferenza (webex). Il calendario sarà disponibile sulla piattaforma elearning.
Materiale didattico
Il materiale presentato durante le lezioni (slide e articoli scientifici discussi in classe) è disponibile sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Libro di testo suggerito:
C.M. Caldarera, Biochimica sistematica umana - Newton-Compton
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame scritto e orale: 13 domande a risposta multipla (2 punti ciascuna) + 1 domanda aperta (4 punti) da completare in 45 minuti. L'esame è valutato positivamente con un punteggio pari o superiore a 18/30. Le domande proposte nella prova scritta saranno costruite in modo tale da indurre lo studente a ragionare dal punto di vista biochimico e biotecnologico, a comprendere le unità di misura e ad essere in grado di valutare le abilità e le competenze acquisite sulla base agli obiettivi del corso. L'orale è una discussione dell’esame scritto con approfondimento di uno o più argomenti.
L’esame si svolgerà in modalità telematica se in emergenza covid-19, altrimenti in presenza.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa richiesta tramite e-mail al docente.
Aims
The course aims to understand, at the biochemical and molecular level, the complex phenomena of communication between organs and tissues, the control systems of their functions and their interrelations in physiological conditions. The course is projected towards the understanding of the basic mechanisms responsible for alterations of homeostasis and the onset of diseases. The main mechanisms of biochemical regulation of blood, digestive, cardiovascular, hepatic, nervous system and bone tissue regulation will be illustrated. The hormonal and metabolic regulation of the metabolism and the conditions that can lead to their alteration will be described.
At the end of the course of Human Systematic Biochemistry students will be able to:
Knowledge and understanding - outline the general picture of metabolism in organs and tissues; to understand and explain, at the molecular level, the control systems of the functions of the main organs and tissues in normal conditions; to understand the systems for maintaining homeostasis of the main metabolites.
Applying knowledge and understanding - apply the knowledge acquired to the understanding of the main processes concerning growth and proliferation.
Making judgements – understand the different cell processes described in the course and evaluate the consequences of their malfunctioning.
Communication skills – acquire an adequate scientific language and the ability to describe orally the topics discussed in the course.
Learning skills - understand and critically evaluate the experimental methods described in the scientific literature on the topic of cellular biochemistry.
Contents
Biochemistry of nervous system
Liver biochemistry
Blood biochemistry
Biochemistry of bone tissue
Biochemistry of muscle tissue
Control of glycemia
Homeostasis of carbohydrates, lipids and proteins
Metabolism of pyrimidine and purinic nucleotids
Hormonal regulation
Nutrition feed/fasting cycle
Metabolism of ethanol
Detailed program
BIOCHEMISTRY OF NERVOUS SYSTEM
Metabolism of the nervous system. Neurotransmitters. Neurotoxins. Cyclic rhodopsin-GMP cascade. Light and heavy drugs metabolism.
LIVER BIOCHEMISTRY
Hepatic metabolism. Hepatic detoxification mechanisms. Extrahepatic elimination of ammonia. Xenobiotic metabolism.
BLOOD BIOCHEMISTRY
Erythrocyte biochemistry. Plasma proteins; Biochemistry of hemocoagulation; Anticoagulants and fibrinolysis. Plasma lipoproteins and lipid transport: VLDL, IDL and LDL. HDL and reverse cholesterol transport. Lipoprotein receptors. Dyslipidemia.
BIOCHEMISTRY OF BONE TISSUE
Collagen, laminin, elastin metabolism. Mineral portion metabolism of bone tissue. Collagen as a biomaterial. Pathologies related to alterations in collagen metabolism.
BIOCHEMISTRY OF MUSCLE TISSUE
Biochemistry of muscle tissue in physiological conditions and its variations during sporting activities of varying intensity
CONTROL OF GLYCEMIA.
Metabolic regulation of blood glucose. Glycogen storage diseases. Hormonal regulation of blood sugar and diabetes mellitus.
HOMEOSTASIS OF CARBOHYDRATES, LIPIDS AND PROTEINS.
Biochemistry of fasting. Ketoacidosis.
METABOLISM OF PYRIMIDINE AND PURINIC NUCLEOTIDS
Purine catabolism. The pathways of purine nucleotides recovery. Antimetabolites. Formation and elimination of uric acid and related clinical aspects.
HORMONAL REGULATION
Gastroenteropancreatic hormones: insulin. glucagon. somatostatin. Hypothalamic and pituitary hormones: GH. Prolactin. ACTH. Vasopressin. Oxytocin. Thyroid hormones. Adrenal hormones. Sex hormones.
Homeostasis and the regulatory role of calcium and phosphorus
Calcitonin. Vitamin D / calcitriol. Parathyroid.
NUTRITION
Caloric and nutritional value of various foods. Effect of different diets on metabolism. BMI.
FEEDING / FASTING CYCLE.
Change in metabolic pathways (carbohydrates, lipids and proteins) after a meal, after a short fast or after a prolonged fast.
ALCOHOL METABOLISM
Alcohol metabolism taken with alcoholic beverages. Alcoholism. Metabolic changes after alcohol and drug intake.
Prerequisites
Background: none
Specific prerequisites: Biochemistry.
General prerequisites: Students can take the exams of the third year after having passed all the exams of the first year of the course.
Teaching form
In the Covid-19 emergency period, the frontal lessons will take place remotely in asynchronous mode with some videoconferencing events (webex). The calendar will be available on the elearning platform.
Textbook and teaching resource
Learning material (slides of the lessons, scientific papers) is available at the e-learning platform of the course.
Recommended textbooks:
C.M. Caldarera, Biochimica sistematica umana - Newton-Compton
Semester
First semester
Assessment method
Written and oral examination: 13 multiple-choice questions (2 marks each) + 1 open question (4 marks) to be completed in 45 minutes. The exam is positively evaluate with a score of 18/30 or higher. The questions proposed in the written exam will be constructed in such a way as to induce the student to biochemical-biotechnological reasoning, to understand the units of measurement and to be able to evaluate the skills and competences acquired according to the objectives of the course. The oral examination will include a discussion on the written test, including questions about topics included in the program of the course.
The exam will take place remotely if in an emergency covid-19, otherwise in presence.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer.
Staff
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Miriam Colombo
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Francesca Re