PROGRAMMA ESTESO
STRUTTURA DELLE PROTEINE
Panoramica sulle funzioni delle proteine. Stabilità interna e “dialogo” con l’ambiente: le interazioni deboli. Gli amminoacidi delle proteine: proprietà generali, famiglie. Struttura primaria delle proteine. II legame peptidico e le strutture secondarie. Strutture ad a-elica e a foglietto b. Proteine fibrose e proteine globulari. Struttura terziaria. I ponti disolfuro. Struttura quaternaria. Il folding delle proteine in vitro e in vivo. Chaperon molecolari. Le malattie da misfolding. I prioni. Proteine coniugate e modificazioni post-traduzionali delle proteine.
LE PROTEINE CHE TRASPORTANO L'OSSIGENO
II gruppo eme. Struttura della mioglobina, legame con l'ossigeno. Struttura dell'emoglobina. Affinità per l'ossigeno e per il CO. Cooperatività del legame con l'ossigeno. Curve di dissociazione dell'ossigeno: confronto tra mioglobina ed emoglobina. Effetto Bohr. Effetto del 2,3-bisfosfoglicerato. Emoglobina fetale. Metaemoglobina. Trasporto dell'anidride carbonica. Emoglobine patologiche.
GLICIDI
Funzioni dei glicidi. Classificazione. Monosaccaridi: aldosi e chetosi. Zuccheri riducenti e non riducenti. Amminozuccheri, acido sialico e sialoglicoproteine. Il legame glicosidico. Polisaccaridi: cellulosa, chitina, amido, glicogeno. Mucopolisaccaridi e mucopolisaccaridosi, eparina. Glicoproteine. Proteoglicani. Glicolipidi. I carboidrati come marcatori di superficie e recettori di segnali molecolari.
LIPIDI E MEMBRANE BIOLOGICHE
Funzioni dei lipidi. Acidi grassi saturi e insaturi. Classificazione dei lipidi: cere, trigliceridi, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, steroli e colesterolo, altri composti terpenici (vitamine A, D, E, K, ubichinone, dolicoli). Effetto idrofobico. I lipidi come segnali intracellulari (diacilglicerolo e ceramide) ed extracellulari (eicosanoidi). Architettura delle membrane biologiche: il modello a mosaico fluido e….il suo aggiornamento (“rafting” dei lipidi di membrana). Fluidità delle membrane biologiche: effetto dei doppi legami e del colesterolo. Proteine di membrana integrali, periferiche, altre (monotopiche, “GPI-anchored proteins”).
ENZIMI – PRINCIPI DI CATALISI
Variazione di energia libera e costante di equilibrio. Reazioni esoergoniche ed endoergoniche: ΔG, ΔG0, ΔG0’. Velocità di reazione e stato di transizione (equazione di Arrhenius: ΔG di attivazione). Il sito attivo degli enzimi. Specificità delle reazioni enzimatiche. Classificazione degli enzimi. Isoenzimi. Cofattori degli enzimi: ioni metallici e coenzimi. Esempi di catalisi enzimatica covalente e non covalente. Le proteasi.
ENZIMI - CINETICA ENZIMATICA – LE EQUAZIONI FONDAMENTALI
La base sperimentale dell'equazione di Michaelis e Menten. Cinetica di saturazione: equazione, grafico e interpretazione del grafico. Significato dei parametri cinetici KM, Vmax, kcat, kcat/KM. Effetto del pH e della temperatura sull'attività enzimatica.
ENZIMI - INIBITORI E REGOLAZIONE
Inibitori irreversibili e reversibili. Inibitori reversibili competitivi, acompetitivi, misti e non competitivi. Esempi. Controllo della quantità e della attività degli enzimi. Tipi di regolazione. Regolazione allosterica.
INTRODUZIONE AL METABOLISMO
Processi catabolici e processi biosintetici. Reazioni metaboliche esoergoniche, endoergoniche e all’equilibrio. ATP: struttura e proprietà. Carica energetica della cellula. Metastabilità dell'ATP. Composti ad elevato potenziale di trasferimento del fosfato. Composti ad "alta energia". Coenzimi e vitamine. Coenzima A e tioesteri. Reazioni redox. NAD, NADP. FAD, FMN e flavoproteine, lipoammide, glutatione, tetraidrobiopterina, acido ascorbico. Altri coenzimi derivanti da vitamine: piridossal fosfato, S-adenosil-metionina, tetraidrofolato, biotina, tiamina pirofosfato, coenzima B12, metil-cobalamina. Riepilogo sul controllo (termodinamico e cinetico) del flusso metabolico: tappe di controllo e minimizzazione dei cicli futili.
METABOLISMO DEI GLICIDI - GLICOLISI
Generalità sul metabolismo dei carboidrati. Fornitori della glicolisi. Ruolo centrale del glucoso-6-fosfato. Reazioni ed enzimi della glicolisi. Termodinamica della glicolisi: DG0 e DG delle reazioni. Regolazione della glicolisi: enzimi regolatori e loro modulatori. Il fruttoso-2,6-bisfosfato e l'enzima tandem chinasi-fosfatasi. Sintesi del 2,3-bisfosfoglicerato. Destino del piruvato. Fermentazione lattica e alcolica. Collegamento della glicolisi con il metabolismo lipidico.
CICLO DELL'ACIDO CITRICO (CICLO DI KREBS)
II complesso della piruvato deidrogenasi: reazioni, enzimi e coenzimi. Fonti metaboliche di acetil CoA. Reazioni ed enzimi del ciclo. Termodinamica e regolazione. Ruolo catabolico e biosintetico del ciclo di Krebs. Reazioni anaplerotiche. Collegamento tra il ciclo di Krebs e le altre vie metaboliche. Il ciclo del gliossilato.
TRASPORTO DEGLI ELETTRONI E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
Catabolismo e catena respiratoria. I complessi della catena respiratoria. L’ubichinone e i suoi fornitori di elettroni. I citocromi. Il citocromo c, caratteristiche strutturali e funzionali. Sintesi dell'ATP: ipotesi chemiosmotica, struttura e funzione dell'ATP sintasi. Accoppiamento tra flusso degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Regolazione. Principali inibitori della fosforilazione ossidativa. Il disaccoppiamento. Sistemi navetta per il trasporto di equivalenti di NADH dal citosol al mitocondrio. Bilancio energetico della ossidazione completa di una molecola di glucosio.
METABOLISMO DEI GLICIDI - VIA DEI PENTOSO FOSFATI
Scopi della via dei pentosofosfati. Reazioni ed enzimi. Regolazione: dipendenza dal fabbisogno di NADPH, riboso-5-fosfato e ATP. Fonti di NADPH alternative alla via dei pentosi: enzima malico. NADPH e glutatione reduttasi. Altre funzioni del NADPH. Generalità sulle reazioni monossigenasiche.
METABOLISMO DEI GLICIDI - METABOLISMO DEL GLICOGENO
Struttura e funzione del glicogeno. Demolizione e sintesi. Glicogeno fosforilasi e glicogeno sintasi. Funzione della glicogenina. Regolazione del metabolismo del glicogeno. Il calcio e la calmodulina.
METABOLISMO DEI GLICIDI - GLUCONEOGENESI
Generalità sulla gluconeogenesi: il glucosio ….ad ogni costo. Confronto tra glicolisi e gluconeogenesi. Composti glucogenici. La piruvato carbossilasi (biotin-enzima), un enzima polifunzionale. Trasporto dell'ossalacetato dal mitocondrio al citosol. Gli altri enzimi "peculiari" della gluconeogenesi: PEP-carbossichinasi, fruttoso-l,6-bisfosfatasi e glucoso-6-fosfatasi (distribuzione nell’organismo). Fabbisogno energetico della gluconeogenesi. Il ciclo di Cori e il ciclo dell’alanina. Regolazione ormonale: glucagone, adrenalina, cortisolo. Dismetabolismi glicidici (cenni).
METABOLISMO LIPIDICO - GLI ACIDI GRASSI
Degradazione e sintesi dei trigliceridi nel duodeno, nel tessuto adiposo e nel fegato. Mobilizzazione degli acidi grassi. Attivazione degli acidi grassi. Struttura e ruolo della carnitina. La b-ossidazione: reazioni, enzimi e coenzimi, bilancio energetico. Ossidazione degli acidi grassi a catena dispari di atomi di carbonio. La chetogenesi e i corpi chetonici. Sintesi degli acidi grassi. Trasporto dell'acetil-CoA dal mitocondrio al citosol: funzione dell'enzima malico. Attivazione dell’acetil-CoA a malonil-CoA. La “catena di montaggio”: reazioni, enzimi, coenzimi. Organizzazione strutturale della acido grasso sintasi. Regolazione allosterica del metabolismo degli acidi grassi: il citrato come trasportatore e modulatore allosterico, inibizione da palmitoil-CoA. Regolazione ormonale: fosfosforilazione e defosforilazione dell'acetil-CoA carbossilasi e della triacilglicerolo lipasi. Le prostaglandine e gli altri derivati dell'acido arachidonico (cenni).
METABOLISMO LIPIDICO -I LIPIDI DI MEMBRANA E IL COLESTEROLO
Generalità sul metabolismo dei fosfolipidi. Biosintesi del colesterolo: fabbisogno di acetil-CoA e NADPH, fasi principali, fasi "costose" (consumo di ATP e NADPH: costi di produzione e di trasporto). Le lipoproteine. Il controllo della biosintesi e del trasporto del colesterolo. Regolazione (cenni). L'ipercolesterolemia famigliare. Derivati del colesterolo: ormoni steroidei (glucocorticoidi, mineralcorticoidi, sessuali), acidi biliari, vitamina D3. Biosintesi degli ormoni steroidei e degli acidi biliari: ruolo delle monoossigenasi. Prenilazione delle proteine. Dismetabolismi lipidici (cenni).
METABOLISMO DEGLI AMMINOACIDI - CATABOLISMO
II catabolismo delle proteine della dieta e cellulari. Il sistema ubiquitina-proteasoma. Destino metabolico degli amminoacidi: amminoacidi glucogenici e chetogenici. Deamminazione per transamminazione (transamminasi PLP-dipendenti). Deamminazione ossidativa: la glutammico deidrogenasi. Ruolo catalitico dell'a-chetoglutarato. Sintesi del carbammil-fosfato. Il ciclo dell'urea: reazioni, enzimi, compartimentazione cellulare, collegamento col ciclo di Krebs e regolazione. Sintesi di creatina e fosfocreatina.
METABOLISMO DEGLI AMMINOACIDI - BIOSINTESI
Amminoacidi essenziali e non essenziali. Caratteristiche generali della biosintesi degli amminoacidi. La glutammato deidrogenasi e la glutammina sintetasi. Famiglie biosintetiche degli amminoacidi. Ruolo biosintetico delle transaminasi. Biosintesi della tirosina dalla fenilalanina. Interconversione serina-glicina. Il metabolismo delle unità monocarboniose: i derivati del tetraidrofolato e la S-adenosil metionina. La metilcobalamina. Sintesi delle catecolamine. Amminoacidi come precursori di biomolecole: nucleotidi, ormoni della tiroide, glutatione, istamina, serotonina, GABA, catecolamine. Dismetabolismi degli amminoacidi (cenni).
METABOLISMO DEI NUCLEOTIDI
Struttura dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Aspetti generali del metabolismo dei nucleotidi: vie de novo e vie di recupero. Strategie biosintetiche e origine degli atomi degli anelli purinico e pirimidinico. Formazione dei deossiribonucleotidi. Biosintesi dei nucleotidi timidilici: la timidilato sintasi e la diidrofolato reduttasi. Cenni al catabolismo dei nucleotidi. Riepilogo sulle interazioni tra ciclo di Krebs, metabolismo degli aminoacidi e metabolismo dei nucleotidi. Dismetabolismi dei nucleotidi (cenni).
COMUNICAZIONE TRA CELLULE E SIGNALLING MOLECOLARE
Molecole-segnale: ormoni e neurotrasmettitori. Recettori nucleari e recettori di membrana. Segnali ormonali: insulina, glucagone, adrenalina. Secondi messaggeri: cAMP, cGMP, Ca++, IP3, DAG. Le proteine G e gli apparati di trasduzione dei segnali. Le cascate dell'AMPc e dell'inositolo trisfosfato. I recettori ad attività guanilato ciclasica. Il cGMP e l'NO. Il recettore dell'insulina e la famiglia dei recettori ad attività tirosin-chinasica.
