Biochimica generale e Clinica

Corso integrato di Biochimica Generale e Biochimica
Clinica
BIOCHIMICA GENERALE
Docente: Domenico Di Cola
Introduzione
Elementi chimici dei sistemi biologici; rappresentazione simbolica delle molecole; modelli
molecolari tridimensionali; le interazioni reversibili tra le molecole biologiche e l'acqua. I legami
ionico ed idrogeno, le attrazioni idrofobiche.
Struttura e funzioni delle proteine
Gli amminoacidi: proprietà fisico-chimiche; curve di titolazione. Il legame peptidico: rigidità e
planarità, idrolisi chimica ed enzimatica del legame peptidico. Ripiegamenti delle catene
polipeptidiche: strutture regolari (a elica e struttura b) e strutture irregolari. Livelli di struttura
nell'architettura delle proteine : struttura secondaria, terziaria e quaternaria. I legami chimici
nell'organizzazione tridimensionale delle proteine: legami idrogeno, ionici, idrofobici, disolfuri.
Denaturazione delle proteine. Agenti denaturanti fisici: calore, radiazioni. Agenti denaturanti
chimici irreversibili e reversibili. Proteine semplici e coniugate. Le proteine che legano l'ossigeno:
mioglobina ed emoglobina. Organizzazione strutturale delle emoproteine: chimica e ruolo
funzionale dell'eme. Curva di ossigenazione della mioglobina e dell'emoglobina. Legame
cooperativo. Effetto del pH, della temperatura e dell'anidride carbonica sulla curva di ossigenazione
dell'emoglobina. Effetto del difosfoglicerato. Emoglobina adulta (Hb A), emoglobina fetale (Hb F).
Cenni sulle emoglobine patologiche. Gli enzimi quali catalizzatori biologici. Cenni sulla
classificazione degli enzimi. Cinetica enzimatica: effetto pH, temperatura, concentrazione del
substrato. Il modello di Michaelis-Menten. Inibitori competitivi e non competitivi. Enzimi
allosterici, regolatori allosterici. Coenzimi e vitamine.
Metabolismo delle proteine e degli amminoacidi
Digestione delle proteine: enzimi digestivi (pepsina, chimotripsina, tripsina, carbossipeptidasi,
amminopeptidasi), meccanismi di attivazione, specificità di idrolisi. Assorbimento e trasporto degli
amminoacidi. Catabolismo degli amminoacidi: deaminazione ossidativa e transaminativa;
decarbossilazione. Ruolo del piridossalfosfato. Ruolo dei coenzimi flavinici. Formazione di
perossido di idrogeno e suoi effetti tossici. Eliminazione del perossido di idrogeno: catalasi,
glutatione perossidasi. Radicali liberi dell'ossigeno e sistemi di protezione: superossido dismutasi e
"scavengers" biologici dei radicali (glutatione, acido urico). Formazione dell'ammoniaca. Effetti
tossici dell'ammoniaca. Eliminazione dell'ammoniaca: ciclo dell'urea. Organicazione
dell'ammoniaca: sintesi di asparagina e glutammina. Anabolismo degli amminoacidi: la sintesi
proteica (cenni).
I carboidrati
Monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi. Zuccheri semplici e complessi (glicoproteine). L'amido
ed il glicogeno quali riserve reversibili di glucosio. Digestione dei polisaccaridi: amilasi salivare e
pancreatica; enzimi deramificanti. Glicolisi e sintesi di ATP. Fosforilazione a livello di substrato,
resa energetica della glicolisi. Ossidazione del glucosio mediante il ciclo del pentoso fosfato:
formazione di NADPH e ribosio 5-fosfato. Controllo dei flussi ossidativi del glucosio nella glicolisi
e nel ciclo dei pentosi. Sintesi del glicogeno e glicogenolisi: controlli ormonali e mediatori
intracellulari (AMPc); l'amplificazione del segnale chimico mediante reazioni a cascata,
proteinchinasi e proteinfosfatasi, proteine G. Alcune malattie genetiche nel metabolismo del
glicogeno. La gluconeogenesi: ammino acidi gluco e lipogenetici. Conversione del piruvato in
acetil-CoA: il ruolo della tiamina ed effetti patologici in carenza di vitamina B1. Ciclo degli acidi
tricarbossilici: trasporto di elettroni sui coenzimi piridinici e flavinici; regolazione del ciclo
mediante attivatori ed inibitori allosterici. La sintesi di ATP mediante fosforilazione ossidativa.
I lipidi
Classificazione dei lipidi. Digestione dei trigliceridi. Assorbimento degli acidi grassi e del glicerolo.
Ossidazione degli acidi grassi. Bilancio energetico. Formazione dei corpi chetonici. Sintesi degli
acidi grassi:la proteina trasportatrice di acili, la richiesta di NADPH, accoppiamento tra ciclo dei
pentosi e sintesi di acidi grassi.
Biochimica dei tessuti connettivi
Le principali proteine dei connettivi. Il collageno: composizione amminoacidica, la presenza di
amminoacidi inusuali, gli zuccheri legati, struttura del tropocollageno, gli eventi maturativi, la
rimozione dei telopeptidi, la formazione di legami trasversi. Difetti genetici ed acquisiti nella
formazione del collageno: ruolo della vitamina C e degli ioni rame. I geni del collageno e
distribuzione tissutale. La demolizione del collageno: le collagenasi specifiche e le collagenasi
batteriche. L'elastina: anologie e differenze rispetto al collageno. Le elastasi ed altri enzimi
proteolitici demolitori dell'elastina. Gli inibitori biologici delle elastasi. Patologie molecolari legate
alla rapida demolizione dell'elastina. I proteoglicani: la componente glicidica e la componente
proteica. Ruolo funzionale dei proteoglicani. Le mucopolisaccaridosi:analisi di patologie
molecolari. La fibronettina e la laminina.
Calcio fosforo fluoro
Calcio: assorbimento, complessi, contenuto nel plasma, nei tessuti molli, nelle ossa, nei denti. La
regolazione ormonale della concentrazione del calcio ematico. Il calcio come secondo messaggero
cellulare: contrazione muscolare, attivazione di enzimi. Pompe del calcio. Fosforo: assorbimento,
contenuto ematico e tissutale. Regolazione ormonale della concentrazione del fosforo. Il complesso
calcio fosforo nei tessuti ossificati: l'idrossiapatite. Il fluoro: contenuto nelle acque e negli alimenti.
Assorbimento e distribuzione del fluoro nei tessuti umani.
Biochimica del dente e della saliva
Composizione chimica del dente e dell’ambiente buccale: smalto, dentina, cemento, osso, saliva,
placca dentaria e tartaro. Biochimica dello smalto: proteine dello smalto, componenti organici ed
inorganici dello smalto maturo. Curve di solubilità dello smalto e della dentina in ambiente acido. I
prodotti acidi generati dalla fermentazione batterica in presenza di residui di cibo. Effetti di ioni
fluoruro sui sistemi enzimatici e tossicità del fluoro. Aspetti biochimici della carie e delle malattie
paradontali.
Testi suggeriti:
Principi di biochimica. A.L. Lehninger, D.L. Nelson, M.M. Cox. Ed. Zanichelli
Biochimica. L. Stayer Ed. Zanichelli.
BIOCHIMICA CLINICA
Docente: Domenico Di Cola
Introduzione
Elementi di statistica applicati alle misurazioni di eventi biologici: popolazioni e campioni;
distribuzioni di dati; media, mediana, moda ed altri indici di posizione; campo di variazione e
dispersione (varianza, scarto quadratico medio, variabile standardizzata); teoria dei campioni e della
stima; relazioni tra variabili; metodi di interpolazione; teoria della correlazione;
Alcuni concetti base nelle misurazioni di eventi biologici:tecnica di misura ed unità di misura;
accuratezza e precisione; cifre significative, arrotondamenti, notazione scientifica, logaritmi.
Tipi di errori: sistematici o casuali. Conversioni tra unità diverse:
Metodi applicati allo studio delle proteine
Estrazione di proteine dai tessuti: metodi di isolamento delle proteine, tecniche cromatografiche (a
scambio ionico, gel filtrazione, per affinità). Tecniche elettroforeretiche e loro varianti
(isoelecrofocusing). Tecniche di riconoscimento mediante anticorpi.. Tecniche spettrofotometriche
e spettrofluorimetriche. Tecniche radioisotopiche.
Misurazione delle attività enzimatiche
Caratteristiche e proprietà generali degli enzimi. Misura della velocità di un enzima in condizione di
stato stazionario. Effetto della temperatura del pH e della concentrazione del substrato sulla velocità
di reazione di un enzima. Teoria di Michaelis-Menten. Inibitori competitivi e non competitivi.
Enzimi allosterici.
Applicazione dei metodi spettrofotometrici ed enzimatici per la determinazione di comuni parametri
ematochimici di interesse biomedico.
Determinazione della glicemia
Determinazione della azotemia
Determinazione del colesterolo
Determinazione dei trigliceridi
Determinazione delle transaminasi
La elettroforesi delle proteine del siero
Letture suggerite:
Statistica: M.R.Spiegel Collana SCHAUM ETAS LIBRI
Principi di biochimica: A.L. Lehninger, D.L. Nelson, M.M. Cox. Ed. Zanichelli.