Biochimica - Tecniche Erboristiche

Scopo del corso è fornire allo studente una conoscenza di base della struttura e della funzione delle biomolecole, come carboidrati, lipidi, protidi ed acidi nucleici, così come dei processi metabolici (catabolici e anabolici) e dei meccanismi di controllo che regolano il metabolismo.

The task of the course is to supply a basic knowledge of structure and function of biomolecules, including carbohydrates, lipids, and nitrogen-containing compounds, as well as the knowledge of both metabolic processes and mechanisms of metabolism control.

Alla fine del corso lo studente, attraverso la conoscenza di struttura, proprietà, funzione, interazioni e metabolismo delle biomolecole, sarà in grado di comprendere le basi molecolari dei sistemi biologici e la complessità delle vie metaboliche, del loro intreccio e della loro regolazione.

At the end of the course the student, through the knowledge of structure, propriety, function, interaction and metabolism of biomolecules, should be able to understand the molecular basis of biological systems and the complex network of interaction and regulation of the metabolic pathways.

                                              STRUTTURA DELLE PROTEINE

Funzioni delle proteine. Famiglie di amminoacidi. Il legame peptidico. Strutture primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Il folding delle proteine in vitro e in vivo. Malattie da misfolding (amiloidosi). Modificazioni post-traduzionali delle proteine.

LE PROTEINE CHE TRASPORTANO L'OSSIGENO

II gruppo eme. Struttura e funzioni di mioglobina ed emoglobina. Fattori che modificano l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno. Varianti fisiologiche e patologiche dell’emoglobina. 

GLICIDI

Classificazione e funzioni dei glicidi. Monosaccaridi: forme aperte e forme ciclizzate. Legame glicosidico e disaccaridi. Amminozuccheri, acido sialico e sialoglicoproteine. Polisaccaridi: cellulosa, chitina, amido, glicogeno. Mucopolisaccaridi e mucopolisaccaridosi.

LIPIDI E MEMBRANE BIOLOGICHE 

Ruoli biologici dei lipidi. Cere, triacilgliceroli, acidi grassi saturi e insaturi, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, terpeni (steroli e colesterolo), altri derivati dell'unità isoprenica attivata. I lipidi come segnali intracellulari. Le membrane biologiche.

ENZIMI

Reazioni eso- ed endoergoniche. Velocità di reazione ed energia di attivazione. Stato di transizione e sua stabilizzazione: ruolo degli enzimi. Equazione e grafico di Michaelis e Menten. Effetto di pH e T sull'attività enzimatica. Inibitori enzimatici reversibili ed irreversibili. Modulazione allosterica e per fosforilazione. La cascata dell'AMPc.

METABOLISMO

Vie cataboliche, biosintetiche, anfiboliche. Struttura e funzione dell'ATP. GLICOLISI - Scopi, produzione di ATP, reazione ossidativa NAD-dipendente, reazioni della glicolisi. Destino del NADH in condizioni aerobiche e anaerobiche (fermentazioni). CICLO DI KREBS - Decarbossilazione del piruvato e altre fonti di acetil CoA. Schema del ciclo e suo ruolo catabolico. Collegamento con la catena respiratoria. Regolazione da parte di NADH e ATP. Reazioni anaplerotiche. Funzione anfibolica del ciclo di Krebs (esempi). Ciclo dell'acido gliossilico. CATENA RESPIRATORIA (FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA) - Caratteristiche generali. Fornitori di elettroni. I quattro complessi della catena respiratoria. Formazione del gradiente di protoni e sintesi dell'ATP. VIA DEI PENTOSI - Fase ossidativa e non ossidativa. METABOLISMO DEL GLICOGENO - Sintesi e degradazione. GLUCONEOGENESI – Materiali glucogenici. Proteine come riserva "remota" di glucosio. Fabbisogno energetico (ATP) della gluconeogenesi. METABOLISMO LIPIDICO - Catabolismo degli acidi grassi. Trigliceridi e lipasi. Attivazione dell'acido grasso e internalizzazione -ossidazione. Destino nel mitocondrio (ruolo della carnitina). Reazioni della beta-ossidazione. Sintesi degli acidi grassi. Sintesi del colesterolo: generalità, fabbisogno di ATP e NADPH. Le lipoproteine. METABOLISMO DEGLI AMMINOACIDI - Ciclo dell'urea.

STRUCTURE AND FUNCTION OF PROTEINS, CARBOHYDRATES AND LIPIDS

PROTEINS - Structure and properties of aminoacids. Aminoacid families. Peptide bond and secondary structures. Tertiary  and quaternary structure. Folding, unfolding. Chaperones and misfolding diseases. Prion and prion diseases. Mioglobin and haemoglobin: the globin fold and heme group. The allosteric behaviour of Hb. Oxygen-haemoglobin dissociation curve. Bohr and 2,3-BPG effects. Hb in sickle cell anemia. Foetal Hb.

CARBOHYDRATES – Classes, functions, structures. Glucose, fructose. Aminosugars and mucopolysaccharides. Mucopolysaccharidoses.

LIPIDS - Classes, functions, structures. Saturated and unsaturated fatty acids. Glycerophospho- and sphingolipids. Terpenes and lipophilic vitamins. Cholesterol. Biological membranes. Lipids as signal molecules.

ENZYME KINETICS

An overview on the enzymatic reactions. Michaelis-Menten kinetics: experimental design and kinetic model. T and pH effect. Kinetic parameters and their measure. Inhibitors: classes and examples. Enzyme regulation. Allosteric enzymes and their modulators. AMPc cascade and other molecular signalling processes.

METABOLISM

INTRODUCTION – Catabolic and biosynthetic processes. Amphibolic pathways. Thermodynamics of biochemical reactions. ATP: structure, properties, reactions. Other “high-energy” compounds. Vitamins and coenzymes: NAD, NADP, FAD, FMN, lipoamide, PLP, TPP, CoA,  biotin, tetrahydrofolate, SAM, B₁₂-derivatives.  METABOLIC PATHWAYS – Glicolysis: functions, reactions, regulation. Lactic fermentation. Pyruvate dehydrogenase complex. Krebs cycle: reactions and multiple connections. Oxidative phosphorylation: function, subcellular localization, respiratory chain complexes. Coenzyme Q, cytochrome c and other electron transporters.  Chemiosmotic theory and F_OF₁ ATP synthase. Penthose phosphate pathway and NADPH requirement. Glycogen metabolism and gluconeogenesis. Fatty acid mobilization and beta-oxidation. Comparison between carbohydrates and lipid degradation. Synthesis of fatty acids. Regulation of lipid metabolism. Cholesterol biosynthesis and distribution. LDL uptake and hypercholesterolemia. Steroid hormones. Protein catabolism. Glucogenic and ketogenic aminoacids. Aminotransferases. Removalofamino acidnitrogen asammonia. Urea cycle. Aminoacid biosynthetic families. Monocarbon unit metabolism, role of tetrahydrofolate and S-adenosyl methionine. Biomolecules from aminoacids. MOLECULAR SIGNALLING – Membrane and nuclear receptors. cAMP and PIP₂ cascades, G proteins, cGMP, insulin receptor and RTKs.

Pre-requisiti: Buona conoscenza delle nozioni di biologia e di chimica organica.

Essential Requirements: Good grounding in biology and organic chemistry.