Struttura e funzione delle proteine. Principi di termodinamica. Cinetica e catalisi enzimatica. Struttura e funzione di carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Il metabolismo delle proteine, dei carboidrati, dei lipidi e degli acidi nucleici. Tecniche spettrofotometriche ed elettroforetiche.
Garrett R.H., Grisham C.M., “BIOCHIMICA”, Ed. Piccin
Nelson D.L., Cox M.M. “I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER”, Ed. Zanichelli
Berg J.M. , Tymoczko J.L., Stryer L. “BIOCHIMICA”, Ed. Zanichelli
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge l'obiettivo di istruire lo studente relativamente ai principi generali della Biochimica. Fornisce quindi conoscenze sulla struttura e funzione delle macromolecole biologiche, sui metodi e le tecniche utilizzati per il loro studio, sul metabolismo e sui principi di regolazione metabolica.
Prerequisiti
Il corso richiede conoscenze di chimica generale, chimica organica e nozioni di base di biologia.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Altre Informazioni
Orario di ricevimento studenti:
Prof. P. Cirri : Martedì 14,00-17,00
Prof.ssa D. Degl'Innocenti: lunedì ore 15,30
Recapito:
Dipartimento di Scienze Biomediche Sperimentali e Cliniche "Mario Serio", viale Morgagni 50, 50134 Firenze.
Modalità di verifica apprendimento
La prova finale consiste in un esame orale volto ad accertare le conoscenze della materia.
Programma del corso
Aminoacidi e proteine
Gli amminoacidi e loro derivati. Il legame peptidico. Struttura primaria e secondaria delle proteine. Struttura terziaria: proteine globulari e fibrose. Il collagene. Struttura quaternaria. La stabilità delle proteine. Tecniche elettroforetiche: principi ed applicazioni. Iso-elettrofocalizzazione elettroforesi mono e bidimensionale. Cenni di Proteomica.
Le proteine che trasportano l'ossigeno
II gruppo eme. Struttura e funzione di mioglobina ed 'emoglobina. Legame cooperativo ed efficienza di trasporto dell'ossigeno. Effetto Bohr. Effetto del 2,3-bisfosfoglicerato. Emoglobina fetale. Trasporto dell'anidride carbonica.
Principi di termodinamica.
Primo e secondo principio della termodinamica. Energia libera di una reazione chimica. Reazioni eso- ed endoergoniche. Reazioni accoppiate. Cinetica chimica. Costanti di equilibrio e costanti di velocità. Teoria delle collisioni. Teoria dello stato di transizione.
Principi di catalisi e cinetica enzimatica
Definizione di velocità enzimatica. Fattori che influenzano l'attività enzimatica. Definizione di velocità iniziale. Equazione di Michaelis-Menten. Significato dei parametri cinetici KM, Vmax, kcat. Cinetica pratica. Principi di spettrofotometria e dosaggio degli enzimi. Esempi di dosaggi enzimatici.
Classificazione degli enzimi. Cofattori degli enzimi: ioni metallici e coenzimi. Analisi dei dati cinetici. Inibitori irreversibili e reversibili. Enzimi allosterici. Caratteristiche e meccanismi di catalisi enzimatica. Esempi di catalisi enzimatica. Ribonucleasi, serina-protesi. Meccanismi di regolazione dell’attività enzimatica.
Acidi nucleici e informazione genetica
Nucleosidi e nucleotidi. DNA ed RNA: struttura e proprietà. Geni e cromosomi. Replicazione del DNA. La trascrizione. Maturazione dell'RNA. Codice genetico. Ribosomi: struttura e funzione. Attivazione degli amminoacidi. Biosintesi delle proteine.
Carboidrati
Classificazione: mono-, oligo- e polisaccaridi. Proprietà chimico-fisiche. Cenni di stereoisomeria. Amminozuccheri. Omo- ed eteroplisaccaridi. Glicosaminoglicani. Proteoglicani. Glicoproteine.
Lipidi e membrane biologiche
Acidi grassi saturi e insaturi. Trigliceridi, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, terpeni (steroli e colesterolo) e altri derivati dell'unità isoprenica attivata. I lipidi come segnali intracellulari ed extracellulari.
Metabolismo
Concetti generali. Conversione di energia. Composti con legami “ricchi di energia”. Reazioni accoppiate. Catabolismo e anabolismo.
Metabolismo dei carboidrati
Generalità sul metabolismo dei carboidrati. Digestione dei carboidrati. Trasporto del glucosio. Glicogeno sintesi e glicogenolisi. Reazioni ed enzimi della glicolisi. Termodinamica della glicolisi. Regolazione della glicolisi: enzimi regolatori e loro modulatori. Fermentazione lattica e alcolica. La gluconeogenesi. Confronto tra glicolisi e gluconeogenesi. Fabbisogno energetico della gluconeogenesi. Il ciclo di Cori. Regolazione ormonale. Via dei pentoso fosfati: reazioni ed enzimi. Regolazione della via dei pentoso fosfati.
Metabolismo lipidico
Digestione e trasporto dei lipidi della dieta. Lipoproteine plasmatiche. Attivazione degli acidi grassi. La β-ossidazione: reazioni, enzimi e coenzimi. Bilancio energetico della β-ossidazione. Ossidazione degli acidi grassi a catena dispari di atomi di carbonio e degli acidi grassi insaturi. La chetogenesi e i corpi chetonici. Sintesi degli acidi grassi. Regolazione ormonale. Biosintesi dei trigliceridi. Biosintesi dei lipidi di membrana: fosfolipidi, colesterolo (tappe iniziali).
Metabolismo degli aminoacidi
Digestione e assorbimento delle proteine della dieta. Turnover delle proteine intracellulari. II catabolismo delle proteine. Catabolismo degli amminoacidi: deaminazione e transaminazione. Il ciclo dell'urea: reazioni, enzimi, compartimentazione cellulare e regolazione. Demolizione dello scheletro carbonioso degli amminoacidi (cenni): Aa glucogenici e chetogenici. Gli aminoacidi come precursori di biomolecole.
Metabolismo dei nucleotidi
Cenni ai processi di biosintesi e regolazione dei nucleotidi e pirimidinici. Recupero delle basi puriniche.
Metabolismo terminale
Sistemi navetta. Piruvato deidrogenasi. Ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs). Reazioni, enzimi del ciclo e regolazione. Ruolo catabolico e biosintetico del ciclo di Krebs. Collegamento tra il ciclo di Krebs e le altre vie metaboliche. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. I complessi della catena respiratoria. Accoppiamento tra flusso degli elettroni e fosforilazione ossidativa: meccanismo della ATP-sintasi. Sistemi di trasporto mitocondriali.