Obiettivi Formativi

Lo scopo del corso è fondamentalmente quello di migliorare: •la comprensione dei processi metabolici (e le finalità degli stessi) che avvengono negli organismi viventi, sottolineandone le interrelazioni •le conoscenze relative ai catalizzatori biologici ed ai trasportatori di membrana, necessarie per una buona descrizione dei processi metabolici, ed alla regolazione della loro attività •Le conoscenze relative al controllo metabolico ed ormonale delle vie metaboliche ed alla loro integrazione sia a livello cellulare, sia a livello organismico. •Le conoscenze relative alle applicazioni analitiche.

Learning Goals

The purpose of the course is basically to improve: • understanding of the metabolic processes that occur in living organisms, emphasizing the interrelationships • their knowledge of biological catalysts and membrane transporters, necessary for a good description of the metabolic processes, and the regulation of their activities • The knowledge of the metabolic and hormonal control of metabolic pathways and their integration both at the cellular level, both organismic. • The knowledge of analytical applications.

Metodi didattici

Lezioni interattive/Esercitazioni/Seminari

Teaching Methods

Interactive lessons/Theoretical exercises/Seminars

Prerequisiti

Conoscenze di base di Chimica generale e organica, Fisica e Biochimica

Prerequisites

Basic knowledge of general and organic Chemistry, Physics 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 test will verify the understanding of the topics covered. The global learning will be assessed by an oral examination.

Programma del Corso

Struttura e funzione delle principali biomolecole. Proteine: Richiami su struttura e proprietà degli aminoacidi. Legame peptidico e struttura proteica. Folding e proprietà chimico-fisiche delle proteine. Proteine globulari e fibrose, diverse funzioni svolte nell’organismo umano. Sequenza amminoacidica, folding e corretto funzionamento proteico. HbS e anemia falciforme. Misfolding proteico e malattie neurodegenerative: prioni, beta-amiloide e huntingtina. Complesso ubiquitina-proteasoma. Alfa-cheratine, collagene, elastina. Mioglobina. Emoglobina e Proteina della Banda 3, regolazione del metabolismo eritrocitario. Proteine Ferro-Zolfo e Citocromi. Metabolismo del ferro: Ferritina, Transferrina e Ceruloplasmina. GLUT. Pompa Sodio/Potassio. Pompa del Calcio. Rodopsina. Enzimi: struttura, cinetica e catalisi enzimatica. Caratteristiche del sito attivo e Specificità di azione. Cofattori e Gruppi prostetici. Regolazione dell’attività enzimatica. Modulazione Allosterica - Aspartato carbamilasi (ATCasi). Modulazione Covalente - Glicogeno sintasi e fosforilasi, Fosfofruttochinasi 2. Attivazione proteolitica - Pepsina, Tripsina, Chimotripsina, Fibrina, Trombina. Isoenzimi - Lattico e Malico deidrogenasi, Esochinasi. Metalli funzioni e metabolismo. Metallotioneine. Metalloenzimi - Anidrasi Carbonica, Carbossipeptidasi, Superossido dismutasi, Catalasi, Glutatione perossidasi e reduttasi . Vitamine idrosolubili e liposolubili. Fabbisogno e carenze vitaminiche. Vitamina D. Vitamine come sistema antiossidante della cellula Vitamina C, E, A. Vitamine e coenzimi. Riboflavina o Vitamina B2 (Coenzimi Flavinici FMN e FAD) e Niacina o Vitamina PP (Coenzimi Pirimidinici NAD+ e NADP+). Acido Folico (Tetraidrofolato THF). Vitamina B1 (Tiamina Pirofosfato TPP). Acido Lipoico. Biotina o Vitamina H. Coenzima A. Piridossina o Vitamina B6 (Piridossalfosfato PLP). Vitamina B12 (Metil Cobalamina). Vitamina K. Ormoni, mediatori chimici, recettori e trasduzione del segnale. Classificazione, localizzazione cellulare e meccanismo molecolare d’azione degli ormoni. Generalità sui mediatori chimici primari e secondari. Proprietà dei recettori e loro localizzazione. Trasduzione di segnali attraverso la membrana plasmatica. Regolazione dell'adenilato ciclasi. cGMP e ossido nitrico. Ciclo dei fosfoinositidi. Insulina e Glucagone. Aspetti generali del metabolismo: catabolismo e anabolismo. Organizzazione delle vie metaboliche e loro regolazione. Bioenergetica ed ossidazioni biologiche. Composti ad elevato livello energetico. Interazioni tra le diverse vie metaboliche.

Course Syllabus

Structure and function of the main biomolecules: Recalls on the protein structures, properties of amino acids and peptide bond. Protein folding. Physico-chemical properties of proteins. Globular proteins and fibrous. Functions performed in the human body. Importance of amino acid sequence and the correct functioning of the folding protein. Hb. Prions. Complex ubiquitin-proteasome. Alpha-keratin, collagen, elastin. Hemoglobin and myoglobin. Iron-sulfur proteins and Cytochromes. Ferritin and transferrin. Ceruloplasmin. GLUT. Protein Band 3. Pump Sodium / Potassium. Pump kick. Rhodopsin. Enzymes structure and enzyme kinetics. Enzymatic catalysis. Characteristics of the active site and specificity of action. Cofactors and prosthetic groups. Regulation of enzyme activity Allosteric modulation - Aspartate carbamoylase (ATCasi). Covalent modulation - glycogen synthase and phosphorylase, Phosphofructokinase 2. Proteolytic activation - Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Fibrin, Thrombin. Isoenzymes - Lactic and Malic dehydrogenase, hexokinase. Metals functions and metabolism. Metallothionein. Metalloenzymes - Carbonic anhydrase, carboxypeptidases, superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase and reductase. Water-soluble vitamins and fat-soluble vitamins. Needs and vitamin deficiencies like Vitamin D. Vitamin antioxidant system cell Vitamin C, E and A. Vitamins as co-enzymes. Riboflavin or vitamin B2 (flavin coenzymes FMN and FAD) and Niacin or Vitamin PP (pyrimidine coenzymes NAD + and NADP +). Folic Acid (Tetrahydrofolate THF). Vitamin B1 (Thiamine pyrophosphate TPP). Lipoic acid. Biotin or vitamin H. Coenzyme A. pyridoxine or vitamin B6 (pyridoxal phosphate PLP). Vitamin B12 (methyl Cobalamin). Vitamin K. Hormones, chemical mediators, receptors and signal transduction: Classification, cellular localization and molecular mechanism of action of hormones. General information on chemical mediators primary and secondary. Properties of receptors and their localization. Transduction of signals across the plasma membrane. Regulation of adenylate cyclase. cGMP and nitric oxide. Phosphoinositide cycle. Insulin and glucagon. General aspects of metabolism: Catabolism and anabolism. Organization of metabolic pathways and their regulation. Bioenergetics and biological oxidations. Compounds with an high energy level. Interactions between different metabolic pathways. Regulating metabolism erythrocyte.