Corso di LaureaTriennale: Biotecnologie Nome del corso: Biochimica Responsabile del Corso Prof.ssa Antonella Del Corso Altri docenti Numero CFU e tipologia 9 (8 CFU lezioni frontali + 1 CFU laboratorio) Obiettivo formativo generale del corso Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze per la comprensione delle basi molecolari dei sistemi biologici e dei meccanismi che regolano le attività metaboliche cellulari. Elenco degli argomenti trattati AMMINOACIDI. Proprietà generali. Chiralità degli amminoacidi. Classificazione degli amminoacidi. Formule di struttura e caratteristiche generali dei singoli amminoacidi naturali. I pK dei gruppi ionizzabili degli amminoacidi. Il punto isoelettrico. PROTEINE. Struttura primaria delle proteine. Il legame carbammidico. Il grafico di Ramachandran. Strutture secondarie delle proteine: l'alfa elica e la struttura beta parallela e antiparallela. Le curvature beta. Strutture supersecondarie delle proteine. Struttura terziaria e quaternaria delle proteine. Il collagene. Il folding delle proteine; l’esperimento di Anfinsen; accenni al ruolo degli chaperone molecolari. MIOGLOBINA ED EMOGLOBINA. Caratteristiche fondamentali della mioglobina e dell’emoglobina. L'ambiente dell'eme. Differenze e similitudini tra le diverse catene globiniche. Curve di ossigenazione della mioglobina e dell’emoglobina. Allosterismo dell'emoglobina ed equazione di Hill. La transizione allosterica deossi-ossiemoglobina. Effetto del 2,3-bisfosfoglicerato, del pH e dell'anidride carbonica (effetto Bohr). L'emoglobina S. ENZIMI. Efficienza e specificità. Introduzione alla cinetica enzimatica. Confronto tra la cinetica delle reazioni non catalizzate e catalizzate. L'ipotesi di Michaelis e Menten. Il complesso ES. Derivazione della Km. Significati della Km. La Ks. La kcat. Effetto del pH sull’attività enzimatica. Inibizione competitiva, non competitiva e mista. Meccanismi di catalisi enzimatica. Meccanismi di regolazione dell'attività enzimatica. METABOLISMO INTERMEDIO. Reazioni accoppiate. Basi molecolari dell'elevato valore dell'energia libera standard di idrolisi dell'ATP. Spostamento dell’equilibrio di una reazione per intervento dell’ATP. Composti a più elevato tenore energetico dell'ATP. I coenzimi trasportatori di idrogeno: NAD, NADP, FMN, FAD, ubichinone, lipoato e loro meccanismo di trasporto degli elettroni. GLICOLISI E GLUCONEOGENESI. Nozioni di base sulla struttura degli zuccheri: gli aldosi, i chetosi, i principali aldosi a 4, 5 e 6 atomi di carbonio. Gli anomeri alfa e beta. Dal glucosio al piruvato: le varie tappe della glicolisi e loro regolazione. La fermentazione alcolica e la fermentazione lattica. Regolazione della via glicolitica. Utilizzo dei disaccaridi. Da piruvato a glucosio: le tappe della gluconeogenesi e loro regolazione. IL CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI. La reazione catalizzata dalla piruvato deidrogenasi e sua regolazione. Le singole reazioni del ciclo degli acidi tricarbossilici e loro regolazione. Bilancio energetico del ciclo degli acidi tricarbossilici. METABOLISMO DEL GLICOGENO. Struttura del glicogeno. Reazioni della demolizione e della sintesi del glicogeno. La regolazione del metabolismo del glicogeno. Ruolo dell'adrenalina e del glucagone, delle proteine G, dell'AMP ciclico e degli ioni calcio nel metabolismo del glicogeno. LA VIA DEL PENTOSO FOSFATO. Reazioni della via del pentoso fosfato. Significato funzionale e connessioni con altre vie metaboliche. IL METABOLISMO DEI LIPIDI. La mobilizzazione dei triacilgliceroli. Trasporto degli acidi grassi nei mitocondri La beta-ossidazione degli acidi grassi saturi ed insaturi. La betaossidazione di acidi grassi con numero dispari di atomi di cvarbonio. Biosintesi degli acidi grassi: sintesi del malonilCoA; il complesso dell’acido grasso sintasi. Sintesi del palmitato. Allungamento della catena del palmitato e inserimento di doppi legami. Regolazione della sintesi e della degradazione degli acidi grassi. FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA. Trasporto degli elettroni da parte del NAD, del FAD, dell’ubichinone e dei citocromi. I sistemi navetta del malato-aspartato e del glicerolo-3-fosfato. Le coppie redox e il potenziale di ossidoriduzione. Relazione tra variazione di energia libera standard e differenza di potenziale. I complessi I, II, III e IV: struttura e funzione. Il ciclo Q. Accoppiamento tra il trasporto elettronico e la sintesi di ATP. Agenti disaccoppianti. Struttura e funzione della ATP sintasi. Regolazione della fosforilazione ossidativa. Testi consigliati Nelson, Cox: I principi di Biochimica di Lehninger; Voet, Voet, Pratt: Principi di Biochimica; Berg, Timocko, Stryer: Biochimica Illustrazione di eventuali attività di laboratorio e/o esercitazioni Esercitazioni in aula: esercizi di calcolo: multipli e sottomultipli di unità di misura; preparazione di soluzioni; diluizione delle soluzioni; calcolo del pH di acidi e basi forti e deboli. Il pH delle soluzioni tampone; titolazione di acidi e basi deboli; titolazione degli amminoacidi; calcolo del punto isoelettrico; carica netta di peptidi; grado di saturazione; trasmittanza; assorbanza; coefficiente di estinzione molare; spettri di assorbimento; la legge di Lambert e Beer. Applicazione della legge di Lambert e Beer; calcolo della concentrazione di cromofori da soli o in miscela; espressione della concentrazione enzimatica; uso della retta di taratura per la misura della concentrazione proteica; misura della velocità di reazione al tempo zero; richiami di cinetica enzimatica per la determinazione per via grafica dei parametri Vmax e Km. Attività di laboratorio: preparazioni di soluzioni tampone; determinazione della concentrazione proteica di un campione biologico; determinazione dell’attività di un enzima; determinazione dei parametrici Vmax e Km; valutazione dell’effetto del pH sull’attività enzimatica Test finale di verifica della attività di laboratorio e successiva correzione in aula Modalità di svolgimento delle prove d’esame Esame orale con votazione in trentesimi Propedeuticità Matematica, Chimica generale, Chimica Organica, Fisica, Biologia cellulare ed Animale Conoscenze richieste v. propedeuticità