CORSO INTEGRATO DI BIOCHIMICA UMANA

CORSO INTEGRATO DI
BIOCHIMICA UMANA
Settore Scientifico-Disciplinare: BIO10
CFU Tot.: 9
Pertinenza crediti per settore scientifico-disciplinare:
N. ore ADF: 75
BIO/10: 9
N. ore ADI: 37.5
Coordinatore: Prof. Esposito Franca, Dip. Biochimica e Biotecnologie Mediche, Ed. 19/A, 3°p.
Tel.: 3145, E-mail: [email protected]
Segreteria Didattica: Sig.ra Ferrara, Dip. Biochimica e Biotecnologie Mediche, Ed. 19A, 3°p.,
Tel. 4861, E-mail: [email protected]
DOCENTI
Orario Ricevimento
Disciplina
Tel.
E-mail
Ql.
Cognome e Nome
ed Edificio
Martedì 12-13
Carandente Patrizia
PA
Biochimica
3172
[email protected]
Ed. 4
Martedì 11 -13
Carsana Antonella
PO
Biochimica
2410
[email protected]
Ed 4.
Di Natale Paola
PO
Biochimica
3202
Esposito Franca
PO
Biochimica
3145
Faraonio Raffaella
PA
Biochimica
3138
Izzo Paola
PO
Biochimica
3144
Ruoppolo Margherita
PO
Biochimica
2426
Grosso Michela
RC
Biochimica
3140
Ferraiuolo Rosa
RC
Biochimica
4360
Romano Fiammetta
RC
Biochimica
3123
Villani Guglielmo
RC
Biochimica
3630
Martedì 15-16
Lun/Mer 15-18
Ed. 19A
Giovedì 12-13
Ed. 19A
Mar-Gio 12-14
Ed. 19A
Lun/Mer 15-16
Ed. 4
Mer/Ven 14-16
Ed. 19A
Lunedì 14-15
Ed. 19A
Martedì 9.30-11.30
Ed.19
Giovedì 14-15
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
OBIETTIVI FORMATIVI
Finalità principale del corso è:
 quella di fornire agli studenti gli elementi per la comprensione dei meccanismi biochimici e molecolari del
metabolismo cellulare e la sua regolazione.
 illustrare le relazioni metaboliche tra i vari tessuti ed organi, nonchè i principali sistemi di comunicazione
intercellulare.
 far acquisire allo studente in Medicina e Chirurgia la metodologia per lo studio delle basi biochimiche e
molecolari delle principali patologie, studio direttamente propedeutico a quello della Fisiologia Umana e della
Patologia Sistematica di Organo.
CONTENUTI
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Proteine specializzate di interesse biomedico: proteine del tessuto connettivo, proteine che legano l’ossigeno
Gli enzimi: classificazione; proprietà cinetiche; parametri cinetici; inibizione enzimatica.
Vitamine idrosolubili e coenzimi: struttura e meccanismo d’azione dei principali coenzimi.
Metabolismo intermedio: disegno generale; gli enzimi regolatori.
Bioenergetica e metabolismo ossidativo: principi di bioenergetica cellulare
Biosegnalazione: meccanismi molecolari di trasduzione del segnale; recettori ormonali.
Metabolismo dei carboidrati: glicolisi; gluconeogenesi; via del pentosio fosfato; metabolismo del glicogeno;
regolazione coordinata del metabolismo dei carboidrati.
Il ciclo dell’acido citrico: reazioni e regolazione.
Metabolismo dei lipidi: digestione e trasporto dei trigliceridi; ossidazione degli acidi grassi; corpi chetonici.
Biosintesi dei lipidi: biosintesi degli acidi grassi; biosintesi dei triacilgliceroli; biosintesi dei fosfolipidi di
membrana; biosintesi del colesterolo; regolazione.
Vitamine liposolubili: A, D, E, K; i dolicoli.
Meccanismi di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa.
Metabolismo dell’ossigeno: reazioni del metabolismo dell’ossigeno.
Metabolismo degli amminoacidi: destino dei gruppi amminici; escrezione dell’azoto e ciclo dell’urea; principali
vie di degradazione degli amminoacidi. Biosintesi degli amminoacidi: principali vie di sintesi degli amminoacidi;
molecole biologiche che derivano dagli amminoacidi: porfirine, pigmenti biliari, glutatione.
Metabolismo dei nucleotidi: sintesi dei nucleotidi purinici e pirimidinici; vie di salvataggio; catabolismo dei
nucleotidi purinici e pirimidinici.
Biochimica degli ormoni: i principali sistemi endocrini. Ormoni peptidici, tiroidei, steroidei, pancreatici.
Integrazione del metabolismo-metabolismi tessuto-specifici: ruolo del fegato, del tessuto adiposo, del muscolo,
del tessuto nervoso e del sangue.
PREREQUISITI
Per un’adeguata comprensione degli argomenti svolti nel corso di Biochimica Umana lo studente deve avere acquisito
nozioni generali sulla struttura delle macromolecole biologiche, sulla struttura della cellula e sull’organizzazione dei
principali tessuti.
PROPEDEUTICITÀ
Vedi Allegato B
MODALITÀ DI ACCERTAMENTO DEL PROFITTO
Prova scritta consistente in domande con risposta a scelta multipla sugli argomenti del programma d’esame del corso
integrato.
Prova orale per gli studenti che hanno superato la prova scritta
BIOCHIMICA UMANA CALENDARIO DELL’ATTIVITÀ DIDATTICA A.A. 2010/2011
Settimana
Lun.-Giov.
Argomenti delle lezioni ADF
10.15-11.45
Presentazione del corso
Prot.interesse biomedico:collageno,mioglobina/emoglob.
Gli enzimi: proprietà e classificazioni
Gli enzimi: cinetica; inibizione
2°
Le vitamine idrosolubili e i coenzimi
10-14 Ott.
Gio
Metabol. intermedio: disegno generale; enzimi regolatori
Lun
Bioenergetica
3°
Ma,Mer
Biosegn.: meccanismi di trasd. del segnale; recett. ormonali
17-21 Ott.
Gio
Metabolismo dei carboidrati: glicolisi;
Lun-Mer
Metab. dei carb.: glicolisi; gluconeogenesi; via del pentosio
4°
fostato; metab. del glicogeno; il ciclo dell’acido citrico
24-28 Ott.
Gio
Metabolismo dei lipidi: ossidazione degli acidi grassi
Ven
1° PROVA AUTOVALUTAZIONE
Lun-Mer
Metabolismo dei lipidi: ossidazione degli acidi grassi; corpi
5°
chetonici; sintesi di acidi grassi, trigliceridi e fosfolipidi;
31-4 Nov.
sintesi e trasporto del colesterolo; vitamine liposolubili
Gio
Catena respiratoria mitocondriale fosforilazione ossidativa;
Lun-Ma
Catena respiratoria mitocondriale fosforilazione ossidativa;
Specie reattive dell’ossig./Invecchiam
6°
Mer-Gio
Metab. delle proteine e degli amminoacidi: degradazione
7-11 Nov.
enzimatica delle proteine; destino metabolico dei gruppi
amminici; escrezione dell’azoto e ciclo dell’urea
7°
Lun-Ma
Ciclo dell’urea.Mol.Der.da amm. (eme, creat., porf., glutat.)
14-18 Nov.
Mer-Gio
Metabolismo dei nucleotidi: sintesi e degradazione
Lun-Gio
Ormoni: peptidici, catecolamminici, ormoni steroidei;
8°
Ormoni Tiroidei; cascata di rilascio ormonale
21-25 Nov.
Ven
2° PROVA AUTOVALUTAZIONE
9°
Lun- Ma
Regolaz.ormonale del metabolismo energetico
28 Nov./2 Dic.
Mer- Gio
Metabolismi tessuto-specifici: Ruolo del fegato
Lun
Ruolo del fegato
10°
Ma- Mer
Ruolo del tessuto adiposo: obesità e regolazione della
5-9 Dic.
massa corporea; la leptina e il meccanismo JAK/STAT
Ven
Ruolo del cervello
Lun-Ma
Ruolo del cervello
11°
Mer-Gio
Ruolo del muscolo
12-16 Dic.
Ven
3° PROVA AUTOVALUTAZIONE
12°
Lun, Ma
Ruolo del sangue nel trasporto di molecole;
19-23 Dic.
proteine della coagulazione
Canale A: Aula Anatomia (matr. pari) / Canale B: Aula Ed 5 (matr. dispari)
1°
3-7 ott
Lun
Ma-Mer
Gio
Lun-Mer
Docenti
Canale A/Canale B
Esposito
Carsana/Esposito
Carsana/Faraonio
Carsana/Faraonio
Carsana/Faraonio
Ruoppolo/Faraonio
Ruoppolo/Faraonio
Carandente/Ruoppolo
Di Natale/Izzo
Di Natale/Izzo
Esposito/Di Natale
Carsana/Faraonio
Esposito/Di Natale
Ruoppolo/Faraonio
Ruoppolo/Faraonio
Esposito/Ruoppolo
Esposito/Ruoppolo
Carsana/Faraonio
Carandente/Ruoppolo
Esposito
Carandente/Ruoppolo
Carandente/Ruoppolo
CarandenteRuoppolo
Faraonio/Ruoppolo
Carsana/Esposito
Carsana/Esposito
Carsana/Esposito
Carandente/Ruoppolo
Carandente/Faraonio
Attività Didattica Integrativa (ADI)
•
Metodologie biochimiche: Principi ed applicazioni delle principali metodiche analitiche e separative
•
Estrazione e analisi di proteine
•
Estrazione e analisi di carboidrati
•
Estrazione e analisi di lipidi
•
Esercizi di cinetica enzimatica: calcolo del KM e KI
•
Studio delle interazioni tra acidi nucleici e proteine (interazioni proteina-proteina, DNA-proteine ecc.)
•
Prove di autovalutazione (3)
Le attività ADI saranno svolte il martedì ed il giovedì dalle 12.00 alle 13,30 dai Dr. Ferraiuolo, Grosso, Romano e Villani.
Le aule in cui si svolgeranno le attività ADI, il calendario con la divisione in gruppi degli studenti ed i rispettivi docenti
saranno comunicati agli studenti ad inizio corso
Previa comunicazione agli studenti, alcuni venerdì saranno dedicati a prove di autovalutazione.
CORE CURRICULUM -PROGRAMMA DI ESAME del C.I. di BIOCHIMICA UMANA
Organizzato in Unità Didattiche Elementari (UDE)
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Proteine specializzate di interesse biomedico: il collageno e i difetti genetici; le proteine coniugate che legano
l’ossigeno: emoglobina e mioglobina.
Enzimi: classificazione e proprietà; cinetica enzimatica; teoria di Michaelis e Menten; significato di KM, Vmax, Kcat;
inibizione competitiva, incompetitiva e non-competitiva. Isoenzimi
Vitamine idrosolubili e coenzimi: struttura e meccanismo d’azione di NAD, FAD, TPP, Biotina, PLP, coenzima A.
Metabolismo intermedio: disegno generale e regolazione; vie metaboliche convergenti, divergenti, cicliche;
principali meccanismi di controllo delle vie metaboliche: regolazione della concentrazione enzimatica, regolazione
dell’attività enzimatica (enzimi regolatori); principi generali della regolazione ormonale.
Bioenergetica e metabolismo ossidativo: superamento di barriere termodinamiche mediante reazioni
accoppiate; struttura e proprietà dei composti ad alto contenuto energetico; il trasferimento di gruppi fosforici e
ATP.
Biosegnalazione: meccanismi molecolari dell'azione ormonale: i vari tipi di recettori ormonali di membrana ed
endocellulari. Meccanismi molecolari della trasduzione del segnale ormonale: le proteine G, i sistemi dei secondi
messaggeri (ruolo del calcio, dei nucleotidi ciclici, dei fosfolipidi a inositolo, etc.), ruolo delle proteine chinasi,
delle proteine fosfatasi, delle fosfodiesterasi; la regolazione dell'espressione genica in dipendenza degli stimoli
ormonali e loro specificità.
Metabolismo dei carboidrati: glicolisi: reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione; ingresso di
disaccaridi e polisaccaridi nella glicolisi; destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione.
Gluconeogenesi: reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione. Regolazione coordinata di glicolisi
e gluconeogenesi. La via del pentosio fosfato; deficit di G6PDH. Metabolismo del glicogeno e sua regolazione.
Carboidrati complessi: glicoproteine (strutture e legami), funzioni delle catene oligosaccaridiche. Esempi di
malattie del metabolismo dei carboidrati: disordini del metabolismo del fruttosio; la galattosemia; deficit di
enzimi del catabolismo dei glicosamminoglicani (mucopolisaccaridosi).
Ciclo dell’acido citrico: produzione di acetil-CoA; reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione.
Reazioni anaplerotiche.
Metabolismo dei lipidi: degradazione degli acidi grassi (ossidazione degli acidi grassi a numero pari, a numero
dispari e degli acidi grassi insaturi): reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione. Metabolismo
dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi; sintesi e ruolo degli eicosanoidi; biosintesi dei triacilgliceroli;
biosintesi dei fosfolipidi di membrana (glicerofosfolipidi, sfingolipidi). Esempi di deficit enzimatici del catabolismo
degli sfingolipidi (sfingolipidosi); biosintesi del colesterolo; trasporto ed utilizzo del colesterolo.
Vitamine liposolubili: A, D, E, K; i dolicoli.
I componenti e le funzioni della catena respiratoria mitocondriale. Meccanismo di trasporto degli elettroni;
Fosforilazione ossidativa: regolazione della fosforilazione ossidativa.
Metabolismo dell’ossigeno: reazioni del metabolismo dell’ossigeno. Le specie reattive dell’ossigeno (ROS):
meccanismi di generazione ed effetti sulle macromolecole. Le difese antiossidanti (enzimatiche e non
enzimatiche). Lo stress ossidativo. Ruolo dei ROS nelle vie di trasduzione del segnale. Biochimica del monossido di
carbonio (CO) e dell’ ossido d’azoto (NO): eme ossigenasi ed NO sintasi. La biochimica dell’invecchiamento
cellulare.
Metabolismo degli amminoacidi: degradazione enzimatica delle proteine; il sistema lisosomiale ed il sistema
citosolico (ruolo dell’ubiquitina); metabolismo degli amminoacidi e destino metabolico dei gruppi amminici:
reazioni di deaminazione ossidativa, di transaminazione. Il ciclo dell’urea: reazioni e regolazione; difetti genetici
del ciclo dell’urea; il ciclo dell’urea e i cicli sussidiari. Destino metabolico dei gruppi carbossilici degli amminoacidi;
catabolismo delle catene carboniose degli amminoacidi: amminoacidi glucogenetici e chetogenetici. Biosintesi
degli amminoacidi: metabolismo dell’azoto, ruolo del glutammato e della glutammina; principali vie di sintesi
degli amminoacidi; regolazione allosterica.
Metabolismo di molecole biologiche derivanti da amminoacidi: eme (sintesi e degradazione), ammine
fisiologicamente attive, creatina, glutatione, Metabolismo dell'unità monocarboniosa (reazioni di
transmetilazione e donatori di gruppi metilici).
Metabolismo dei nucleotidi: struttura e biosintesi del PRPP; sintesi de novo dei nucleotidi purinici e pirimidinici
(precursori, reazioni e regolazione) e sintesi di recupero. Sintesi dei deossiribonucleotidi: il sistema della rNDPreduttasi (la tioredoxina). Catabolismo dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Esempi di difetti biochimici del
metabolismo purinico e pirimidinico: gotta, sindrome di Lesh-Nyhan.
Biochimica degli ormoni: i principali sistemi endocrini e i loro tessuti bersaglio. Gli ormoni ipotalamici ed ipofisari;
i fattori di rilascio ipotalamici; ossitocina, vasopressina; ACTH e peptidi oppioidi; ormone della crescita e peptidi

correlati; la prolattina; ormoni glicoproteici trofici (LH, FSH, TSH). Gli ormoni della midollare del surrene e del
tessuto cromaffine (adrenalina e noradrenalina). Gli ormoni steroidei: chimica, biosintesi e catabolismo; gli
ormoni corticosurrenalici; gli androgeni; gli estrogeni; i progestinici; loro azioni biochimiche. Gli ormoni tiroidei:
biosintesi, catabolismo ed azione a livello molecolare. Gli ormoni pancreatici: insulina, glucagone, somatostatina;
metabolismo e azione molecolare.
Integrazione del metabolismo-metabolismi tessuto-specifici: Regolazione ormonale del metabolismo energetico,
integrazione del metabolismo; funzioni specializzate del fegato: coinvolgimento del fegato nel metabolismo dei
carboidrati, degli amminoacidi e dei lipidi; metabolismo della bilirubina e degli acidi biliari; metabolismo
dell’etanolo; metabolismo dei composti estranei: le reazioni di biotrasformazione e di detossificazione;
metabolismo delle lipoproteine; cenni sui test biochimici di funzionalità epatica. Coinvolgimento del tessuto
adiposo nel metabolismo lipidico; il tessuto adiposo bianco; il tessuto adiposo bruno; obesità e regolazione della
massa corporea; la teoria lipostatica, la leptina e il suo recettore; il meccanismo JAK/STAT; i recettori PPAR e il
loro meccanismo di azione; la grelina e il meccanismo di azione. Metabolismo energetico del muscolo: fonti di
energia e meccanismi molecolari della contrazione muscolare (muscolo scheletrico, cardiaco, liscio); metabolismo
ed energetica del tessuto muscolare scheletrico e cardiaco; cooperazione metabolica tra muscolo scheletrico e
fegato. Ruolo del cervello nello stato nutrizionale: fonti di energia nel cervello. Il sistema nervoso
neurotrasmettitore: metabolismo e meccanismo d’azione dei principali neurotrasmettitori (acetilcolina e GABA);
struttura dei canali ionici controllati da ligandi (es. recettore per l’acetilcolina, recettore per il GABA) e dei canali
ionici controllati da voltaggio (es. canale per il sodio e per il potassio). Trasduzioni sensoriali nella visione, olfatto,
gusto, udito e tatto. Ruolo del sangue nel trasporto di ossigeno, metaboliti e ormoni; classificazione, chimica e
ruolo biologico delle principali proteine del plasma e della coagulazione.
TESTI CONSIGLIATI
Numerosi sono i testi, sia italiani che stranieri, in grado di fornire in misura tra loro equivalente gli elementi necessari
allo studio degli argomenti descritti nel programma di esame. Di seguito si riporta un elenco che include i testi più
diffusi ed utilizzati nelle Università italiane e straniere. Si raccomanda l’uso di testi pubblicati negli ultimi anni.
 CALDARERA C. M., Biochimica Sistematica Umana, ed. Clueb, II edizione, 2007
 DEVLIN T.M., Biochimica, ed. Gnocchi. 2009
 GARRETT e GRISHAM, Principi di Biochimica con messa a fuoco su quella umana, ed. Piccin, 2003
 MATHEUS C.K. & VAN HOLDE K.E., Biochimica, ed. Ambrosiana
 MURRAY R.K., GRANNER D.K., MAYES P.A., RODWELL V.W., Harper Biochimica, 2003, ed. MacGraw-Hill
 NELSON D.L., COX M.M., I principi di Biochimica di Lehninger, ed. Zanichelli , qunta edizione
 RAWN J.D., Biochimica, ed. McGraw-Hill 4° edizione
 SILIPRANDI &TETTAMANTI G., Biochimica Medica, quarta edizione ed. Piccin
 STRYER L., Biochimica, ed. Zanichelli
 VOET E., VOET J.G., PRATT C.W., Fondamenti di Biochimica, ed. Zanichelli, seconda edizione
TESTI UTILI PER LA CONSULTAZIONE
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BHAGAVAN, Medical Biochemistry, ed. Haircourt Press
BAYNES & DOMINICZAC, Medical Biochemistry, ed. Mosby, Terza Edizione
CHAMPE, HARVEY AND FERRIER, Le basi della Biochimica, Ed. Zanichelli, 1° edizione luglio 2006
HELMEREIC, The biochemistry of cell signaling, ed. Oxford University Press
M.LIEBERMAN - A.MARKS, Marks Biochimica Medica un approccio clinico, Casa Ed. Ambrosiana, seconda edizione