Course Syllabus
Obiettivi
Il Modulo di Biochimica I si propone di:
i) fornire i concetti necessari per comprendere i fenomeni biologici e le variazioni energetiche ad essi connesse, illustrando le complesse reazioni chimiche che danno origine alla vita. Oggetto di studio è la struttura e la trasformazione dei componenti cellulari, quali proteine, carboidrati, lipidi, acidi nucleici e altre biomolecole. La descrizione del metabolismo avverrà sia in modo qualitativo che quantitativo.
ii) spiegare come le funzioni degli organi possano essere regolate in base ai loro specifici processi biochimici, con un focus sull’integrazione metabolica.
iii) chiarire come avviene la regolazione del metabolismo.
iv) illustrare il ruolo dei nutrienti e di un’alimentazione equilibrata per il mantenimento dello stato di salute.
Contenuti sintetici
Il Modulo di Biochimica I illustrerà l'importanza delle reazioni chimiche che sostengono la vita. Oggetto di studio saranno la struttura e le vie metaboliche coinvolte nella trasformazione dei componenti cellulari, quali proteine, carboidrati, lipidi, acidi nucleici e altre biomolecole. Inoltre, verranno descritti i principali ormoni e il loro ruolo nella regolazione del metabolismo. Infine, saranno analizzati i principali componenti degli alimenti in relazione a una dieta sana. Saranno forniti approfondimenti di rilevanza clinica.
Programma esteso
Biochimica Generale ed Enzimologia: Catalisi e cinetica enzimatica. Vmax e Km. Fattori che influenzano l'attività enzimatica. Inibitori. Enzimi allosterici. Isozimi. Uso diagnostico degli enzimi e isoenzimi bioenergetici: catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. Molecole ad alto contenuto energetico. Produzione di ATP. Inibitori e disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa.
Metabolismo glucidico: Digestione, assorbimento e trasporto dei carboidrati. Glicolisi (aerobica e anaerobica). Regolazione della glicolisi. Sintesi del glicogeno e glicogenolisi. Metabolismo del galattosio.
Metabolismo lipidico: Digestione e assorbimento dei lipidi. Catabolismo dei lipidi. Beta-ossidazione degli acidi grassi. Ruolo della carnitina. Ciclo dell'acido citrico. Lipogenesi: biosintesi degli acidi grassi e dei trigliceridi. Regolazione della lipolisi e della lipogenesi. Metabolismo del colesterolo e dei suoi derivati. Conversione del colesterolo in ormoni steroidei e sali biliari. Metabolismo dei corpi chetonici. Lipoproteine plasmatiche.
Metabolismo proteico: Digestione delle proteine, assorbimento e trasporto degli amminoacidi. Metabolismo generale degli amminoacidi. Gluconeogenesi e sua regolazione.
Metabolismo dei nucleotidi purinici e pirimidinici: Vie metaboliche dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Via del metabolismo del carbonio a un atomo. Vitamina B9. Vitamina B12.
Ciclo alimentazione-digiuno. Aspetti clinici associati al malfunzionamento del metabolismo.
Biochimica della nutrizione: Aspetti biochimici dei processi digestivi e dell'assorbimento dei nutrienti. Metabolismo basale. Omeostasi dei carboidrati, lipidi e proteine. Alimentazione.
Concetti di nanomedicina (modalità seminario).
Concetti di proteomica e imaging based spatial proteomics (modalità seminario).
Prerequisiti
Conoscenze di base di biologia e chimica.
Modalità didattica
Lezioni frontali in presenza
27 ore (9 lezioni, durata: 3 ore ciascuna)
Lezioni online
12 ore (4 lezioni, durata: 3 ore ciascuna)
Attività pratica in presenza
4 ore (1 lezione)
Valutazione finale degli obiettivi di apprendimento tramite un’attività pratica in vista dell’esame.
Partecipazione attiva degli studenti
Durante le lezioni, sono incoraggiate domande e interventi.
L’ultima parte di ogni lezione sarà dedicata alla chiarificazione di eventuali dubbi.
Verranno discussi in aula casi clinici e pubblicazioni scientifiche pertinenti al programma.
Gli studenti saranno suddivisi in gruppi per discutere e approfondire domande di biochimica sui temi trattati in classe.
Materiale didattico
Le slide saranno fornite agli studenti.
Durante il corso verranno suggerite pubblicazioni scientifiche tratte da riviste internazionali.
Libri suggeriti:
Biochemistry with clinical aspects , Thomas Devlin
Biochemistry, Berg et al
Periodo di erogazione dell'insegnamento
secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame scritto
25 domande a scelta multipla (A-B-C-D, una sola risposta corretta) e/o domande vero/falso → valore: 1 punto ciascuna
1 domanda aperta (breve saggio fino a 20 righe) → valore: fino a 4 punti
1 domanda aperta (risposta breve, una o due parole) → valore: fino a 2 punti
L'esame è considerato superato con una votazione minima di 18/30.
Le domande dell’esame scritto saranno formulate in modo da stimolare il ragionamento biochimico-clinico, la comprensione delle unità di misura e la valutazione delle competenze acquisite in relazione agli obiettivi del corso.
Attività di gruppo
L'attività di Journal Club, condotta dagli studenti, sarà considerata nella valutazione finale dell’esame:
+1 punto sul voto finale per presentazioni molto buone
+2 punti sul voto finale per presentazioni eccellenti
Orario di ricevimento
su appuntamento scrivendo a: francesca.re1@unimib.it; andrew.smith@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The Biochemistry I Module aims : i) to provide the concepts necessary to understand the biological phenomena and the energetic changes connected to them, illustrating the complex chemical reactions that give rise to life. Object of study is the structure and transformation of cell components, such as proteins, carbohydrates, lipids, nucleic acids and other biomolecules. The description of the metabolism will take place both qualitatively and quantitatively. ii) to explain how organ functions can be regulated according to their particular biochemical processes, focusing on metabolic integration. iii) to explain how the regulation of metabolism occurs. iv) to illustrate the role of nutrients and balanced nutrition for maintaining the state of health.
Contents
The Biochemistry I module will illustrate the importance of life-sustaining chemical reactions. The objects of study are the structure and the metabolic pathways involved in the transformations of cell components, such as proteins, carbohydrates, lipids, nucleic acids, and other biomolecules. Moreover, the main hormones and their role in the regulation of metabolism will be described. Finally, the main components of the foods will be described in relation to a healthy diet. Clinical pearls will be provided.
Detailed program
General Biochemistry and Enzymology: Catalysis and enzyme kinetics. Vmax and Km. Factors influencing enzymatic activity. Inhibitors. Allosteric enzymes. Isozymes. Diagnostic use of enzymes and Bioenergetic isoenzymes: Respiratory chain and oxidative phosphorylation. Molecules with high energy content. The production of ATP. Inhibitors and decoupling of oxidative phosphorylation. Glucidic metabolism: Digestion, absorption and transport of carbohydrates. Glycolysis (aerobic and anaerobic). Regulation of glycolysis. Synthesis of glycogen and glycogenolysis. Metabolism of galactose. Lipid metabolism: Digestion and absorption of lipids. Catabolism of lipids. beta-oxidation of fatty acids. Role of carnitine. Citric acid cycle. Lipogenesis: biosynthesis of fatty acids; biosynthesis of triglycerides. Regulation of lipolysis and lipogenesis. Metabolism of cholesterol and its derivatives. Cholesterol conversion into steroid hormones and bile salts. Metabolism of ketone bodies. Plasma lipoproteins. Protein metabolism: Digestion of proteins, absorption, and transport of amino acids. General metabolism of amino acids. Gluconeogenesis. Regulation of gluconeogenesis. Metabolism of purine and pyrimidine nucleotides: Purine and pyrimidine pathways. One carbon metabolism pathway. Vitamin B9. Vitamin B12. The feeding-fasting cycle. Clinical pearls associated with metabolisms malfunction. Biochemistry of nutrition: Biochemical aspects of digestive processes and nutrient absorption. Basal metabolism. Homeostasis of the carbohydrates, lipids, and proteins. Diet.
Nanomedicine concepts (seminar modality).
Proteomics concepts and imaging based spatial proteomics (seminar modality).
Prerequisites
Basic knowledge of biology and chemistry.
Teaching form
In-presence Frontal lectures
27 hr (9 classes - duration: 3 hr)
Online lectures
12 hr (4 classes -duration 3 h)
In-presence Practice
4h (1 class)
Final assessment of the student's learning goals via a practical activity for the examination
Students will also be involved in actively participating in lectures: questions are welcolmed during the course of the lessons; moreover last part of lessons will be specifically dedicated to concerns' clarifications. Clinical cases and scientific publications inherent to the program will be discussed in the classroom: students will be divided into groups to discuss some biochemistry questions on the topics covered in class.
Textbook and teaching resource
Slides will be provided.
Scientific publications published on international journals will be suggested along the course.
Suggested books:
Biochemistry with clinical aspects , Thomas Devlin
Biochemistry, Berg et al
Semester
1st year - II semester
Assessment method
**Written exam. **
25 questions multiple choice (A-B-C-D one answer is correct) and/or true-false questions: value 1
1 open question: short assay up to 20 lines value up to 4
1 open question: short answer (one or two words) value up to 2
The exam is positively evaluated with a mark 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-clinical reasoning, to understand the units of measurement, and to be able to evaluate the skills and competencies acquired according to the objectives of the course.
**Group activity **
The jounal club activity held by students will be also taken into account in the final score of the exam.
Specifically: **+1 **on the final score to very good presentations
**+2 **on the final score to excellent presentations
Office hours
On appointment. Email: francesca.re1@unimib.it; andrew.smith@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
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Francesca Re
-
Andrew Smith
