Obiettivi Formativi

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti: -­la comprensione dei meccanismi biochimici che regolano le attività metaboliche cellulari, attraverso la conoscenza delle caratteristiche strutturali e funzionali degli enzimi; -­la conoscenza degli aspetti molecolari e cinetici della catalisi enzimatica e della regolazione dell’attività degli enzimi. Inoltre, durante il corso si mettono in evidenza alcuni enzimi vegetali, digestivi e metabolici e le applicazioni biotecnologiche e industriali delle proteine con funzione enzimatica, in forma libera e immobilizzata, con particolare riferimento ai processi tecnologici di interesse alimentare.

Learning Goals

The course aims to provide students with: -­ understanding the biochemical mechanisms that regulate cellular metabolic activities, through the knowledge of the structural and functional characteristics of enzymes; -knowledge of the molecular and kinetic aspects of enzymatic catalysis and regulation of enzyme activity. In addition, during the course we highlight some vegetable, digestive and metabolic enzymes and biotechnology and industrial applications of proteins with enzyme function, in free and immobilized form, with particular reference to technological processes of food interest.

Metodi didattici

Lezioni frontali/ Esercitazioni/Seminari

Teaching Methods

Taught lesson/Laboratory exercises

Prerequisiti

Conoscenza dei fondamenti di chimica generale ed inorganica, di chimica organica e di biochimica.

Prerequisites

Basic knowledge of general and inorganic chemistry, organic chemistry and biochemistry.

Verifiche dell'apprendimento

Nel corso delle lezioni una serie di test di autovalutazione verificherà la comprensione degli argomenti trattati. L’apprendimento globale verrà valutato mediante un esame orale.

Assessment

During the lessons a series of self-assessment tests will verify the understanding of the topics covered.. Overall learning will be evaluated through an oral examination.

Programma del Corso

Catalisi e catalizzatori – Concetti generali Struttura delle proteine – Aminoacidi: struttura e proprietà chimico-fisiche; legame peptidico; struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Enzimi – Classificazione, specificità, sito attivo; metodi per lo studio delle attività enzimatiche. Cofattori di enzimi – Vitamine e coenzimi. Ioni metallici come attivatori specifici. Cinetica enzimatica – Richiami di cinetica chimica; cinetica dello stato stazionario; equazione di Michaelis-Menten e sue derivazioni lineari; cinetiche a due substrati; effetto delle variabili chimico-fisiche sull’attività enzimatica. Inibizione enzimatica - Inibitori reversibili: inibitori competitivi, non competitivi ed incompetitivi. Inibitori irreversibili. Regolazione enzimatica - Regolazione della sintesi e della degradazione degli enzimi. Modulazione allosterica. Modulazione covalente. Attivazione proteolitica Isoenzimi – Specificità di organo e di substrato; caratteristiche chimico-fisiche; evoluzione e adattamento alle condizioni ambientali. Gli enzimi nella nostra alimentazione: Enzimi di origine animale e vegetale, Metodi enzimatici diretti e indiretti. Immunoenzimatica. Applicazioni tecnologiche ed industriali – Enzimi nel campo alimentare: Generalità sull'uso degli enzimi in campo alimentare e reazioni catalizzate. Applicazioni tecnologiche degli enzimi nell’industria alimentare. Applicazioni di enzimi nel settore agro-alimentare. Test immunoenzimatici nella diagnostica alimentare. Biosensori. Enzimi immobilizzati.

Course Syllabus

Catalysis and catalysts - General concepts Structure of proteins - Amino acids: structure and chemical-physical properties; peptide bond; primary, secondary, tertiary and quaternary structure of proteins. Enzymes - Classification, specificity, active site; methods for the study of enzyme activities. Enzyme cofactors - Vitamins and coenzymes. Metal ions as specific activators. Enzymatic kinetics - Recalls of chemical kinetics; kinetics of the stationary state; Michaelis-Menten equation and its linear derivations; two-substrate kinetics; effect of chemical-physical variables on enzymatic activity. Enzyme inhibition - Reversible inhibitors: competitive, non-competitive and incompetitive inhibitors. Irreversible inhibitors. Enzymatic regulation - Regulation of the synthesis and degradation of enzymes. Allosteric modulation. Covalent modulation. Proteolytic activation Isoenzymes - Organ and substrate specificity; chemical-physical characteristics; evolution and adaptation to environmental conditions. Enzymes in our nutrition: Enzymes obtained from animals and plants. Direct and indirect enzymatic methods. Immunoenzymatic. Technological and industrial applications - Enzymes in the food field: General information on the use of enzymes in the food sector and catalyzed reactions. Technological applications of enzymes in the food industry. Enzyme applications in the agri-food sector. Immunoenzymatic tests in food diagnostics. Biosensors. Immobilized enzymes.