Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento si propone di fornire una visione completa dei meccanismi di funzionamento delle principali macromolecole biologiche e delle vie metaboliche. Lo studente imparerà ad applicare al mondo biologico quanto appreso nei corsi di chimica e biologia e ad individuare connessioni e aspetti quantitativi.
Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente imparerà a comprendere e interpretare i processi biochimici in base ai principi generali derivati dalla chimica e dalla fisica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Al termine dell'insegnamento lo studente avrà imparato ad applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di problemi, calcoli e alla pianificazione di esperimenti nel campo.
Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso e a valutarne le interconnessioni con altre materie sia biochimiche che non.
Abilità comunicative. Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate.
Capacità di apprendimento. Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di consultare la letteratura sugli argomenti trattati e saprà analizzare, applicare e integrare e collegare le conoscenze acquisite con quanto verrà appreso in insegnamenti correlati agli aspetti di base e applicativi della biochimica.
Contenuti sintetici
L'insegnamento tratta le basi biochimiche delle funzioni cellulari. Si considerano in particolare i rapporti struttura/funzione delle proteine e degli enzimi, i principi della bioenergetica e gli aspetti generali del metabolismo degradativo e biosintetico. Sono esaminate, con diverso livello di dettaglio, le principali vie metaboliche e la loro regolazione ed integrazione.
Programma esteso
Introduzione al corso: la logica biochimica della materia vivente
a) Proteine
Proprietà chimico fisiche degli amminoacidi, legame peptidico, struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Cenni di metodologie analitiche e preparative. Cenni sul ripiegamento delle proteine
Emoglobina, mioglobina e trasporto dell’ossigeno nel sangue
Enzimi
Meccanismi di catalisi, esempi di reazioni enzimatiche (serina proteasi, lisozima, enolasi)
Cinetica enzimatica e regolazione dell’attività enzimatica (attivazione, inibizione, allosteria)
b) Metabolismo
Richiami di termodinamica dei sistemi biologici, composti ad alto contenuto energetico, concetto di reazione accoppiata, reazioni di ossidoriduzione
Glicolisi, gluconeogenesi, metabolismo del glicogeno
Il ciclo dell’ acido citrico
Catabolismo e biosintesi degli acidi grassi.
Ossidazione degli amminoacidi e ciclo dell’urea
La fosforilazione ossidativa
Cenni sul metabolismo di amminoacidi e nucleotidi
c) Regolazione e integrazione del metabolismo
Principi di regolazione metabolica
Prerequisiti
Prerequisiti: Conoscenze di Chimica generale e inorganica; Istituzioni di Biologia; Chimica organica.
Propedeuticità specifiche: Chimica organica
Propedeuticità generali: lo studente potrà sostenere gli esami del secondo anno previo superamento degli esami di Istituzioni di Biologia, Chimica generale e inorganica, e Matematica, Lingua Straniera.
Modalità didattica
Le lezioni si terranno in presenza, salvo diverse indicazioni da parte dell'Ateneo
Tutorato (16 h): supporto allo studio della materia.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.
Materiale didattico
Il materiale mostrato a lezione è disponibile sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Libri di testo suggeriti:
- D.L. Nelson, M.M. Cox: I principi di Biochimica di Lehninger, Zanichelli;
- C.K. Mathews, K.E. van Holde et al: Biochimica, Piccin; D. Voet, J.G. Voet, Pratt: Fondamenti di Biochimica, Zanichelli; Nelson e Cox: Introduzione alla Biochimica di Lehninger Zanichelli
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Scritto e orale. Lo scritto contiene problemi da risolvere e domande aperte su tutto il programma. L’orale verte sull’intero programma.
Per gli studenti frequentanti il corso sono previste due prove scritte parziali in itinere (se possibile). Il superamento di entrambe le prove parziali esenta gli studenti di accedere direttamente all’orale entro l’appello di aprile dello stesso anno accademico. Il voto delle prove parziali, insieme a quello della prova orale, concorre a definire il voto finale.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa richiesta per mail al docente.
Aims
This course aims to provide students with a comprehensive view on the mechanisms of action of biological molecules and on metabolic pathways. Knowledge acquired in previous courses will be applied in a quantitative way to biological processes.
Knowledge and understanding. Understanding and interpreting biochemical processes through the principles of chemistry and physics
Applying knowledge and understanding. Students will learn how to apply knowledge to solve problems and to plan experiments in the field.
Making judgements. Students will learn to evaluate information provided and to bring it in relation with other scientific issues
Communication skills. Students will learn to correctly discuss and present biochemical topics issues
Learning skills. Students will become able to analyze scientific literature and to apply and integrate knowledge and information
Contents
This course deals with the biochemical bases of cell function. Major topics are structure/function relationships in proteins and enzymes, principles of bioenergetics, general aspects of catabolism and anabolism. Metabolic pathways are described at different level of detail and regulation and integration thereof are analyzed.
Detailed program
Introduction: principles and rules of biological chemistry
a) Proteins
Amino acids, peptide bond, primary, secondary, tertiary and quaternary structure. Principles of protein folding. Techniques of protein purification and analysis
Transport of oxygen: myoglobin and hemoglobin
Enzymes
Mechanisms of catalysis. Examples of enzymes: serine protease, lysozyme, enolase
Enzyme kinetics and regulation (activation, inhibition, allostery)
b) Metabolism
Bioenergetics, high-energy compounds, coupled reactions, biological oxidation and reduction reactions
Glycolysis, gluconeogenesis and glycogen metabolism
Citric acid cycle
Catabolism and synthesis of lipids
Amino acids metabolism, the urea cycle
Electron transport and oxidative phosphorylation
c) Metabolism integration and regulation
Fundamentals of metabolic regulation
Prerequisites
Background: General and Organic chemistry; Introductory Biology
Specific prerequisites: Organic chemistry
General prerequisites: Students can take the exams of the second year after passing the examinations of Introductory Biology, General and Inorganic Chemistry, Mathematics, and Foreign Language.
Teaching form
Frontal teaching, unless otherwise decided according to the pandemic situation.
Tutorials (20 h): classroom supplementary activities hrough exercises on selected course topics.
Teaching language: italian.
Textbook and teaching resource
Learning material is available at the e-learning platform of the course.
Recommended textbooks:
- D.L. Nelson, M.M. Cox: I principi di Biochimica di Lehninger, Zanichelli; C.K. Mathews, K.E. van Holde et al: Biochimica,
- Piccin; D. Voet, J.G. Voet, Pratt: Fondamenti di Biochimica, Zanichelli; Nelson e Cox: Introduzione alla Biochimica di Lehninger Zanichelli
Semester
First semester
Assessment method
Written+oral examination. Written parts contain problems and questions covering the whole program. The oral examination is on the whole course content.
Students attending the course (if possible) might replace the written examination with two midterm written exams. Students with sufficient marks in both of them can directly take the oral examination by April of the same academic year. Midterm marks, along with the evaluation of oral examination, concur to the final grade.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer