Biochimica

Anno accademico 2009/2010

• Scienze biomediche applicate (Canale B)

Sommario insegnamento

• Programma
• Note
• Strumenti didattici

Programma

-   fornire una preparazione di chimica generale, inorganica ed organica adeguata alla comprensione della struttura e funzione delle molecole di interesse biologico e del significato dei principali eventi metabolici;

-   individuare struttura e funzione delle principali molecole di interesse biologico (carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici) e stabilire una correlazione tra struttura e ruolo biochimico.

Chimica generale

-   Definizione di: elemento, atomo, composto, molecola.

-   Struttura dell'atomo: protone, neutrone, elettrone. Unità di massa atomica. Numero di massa e numero atomico. Livello (o strato) di valenza.

-   Tavola periodica: individuazione dei principali gruppi di elementi.

-   Legame ionico. Legame covalente. Legame metallico. Legame dipolo-dipolo: il legame idrogeno; proprietà fisico-chimiche dell'acqua. Forze di Van der Waals (o di London).

-   Peso molecolare, mole (e relativi sottomultipli), numero di Avogadro. Calcoli stechiometrici applicati alle sostanze solide: conversione moli in grammi e viceversa. Misure della concentrazione di una soluzione.

-   Proprietà colligative delle soluzioni: cenni sulla variazione della tensione di vapore, del punto di ebollizione e del punto di congelamento. Concetto di osmolarità; soluzioni isotoniche, ipotoniche, ipertoniche; preparazione di una soluzione fisiologica; controllo dell'osmolarità e applicazioni biomediche.

-   Modalità di reazione chimica: teoria della collisione; definizione di collisioni efficaci, energia di attivazione, complesso attivato. Catalisi: meccanismo di azione e ruolo dei catalizzatori.

-   Definizione di acido e di base secondo Arrhenius e secondo Brønsted-Lowry. Concetto di coppia coniugata acido-base. Costanti di dissociazione acida e basica, forza di acidi e basi. Prodotto ionico dell'acqua, definizione di pH e pOH. Scala del pH.

-   Definizione di sistema tampone. Sistemi tampone di interesse biologico: acido carbonico/bicarbonato, fosfati, proteine.

Chimica organica e propedeutica a biochimica

-   Classificazione e proprietà chimico-fisiche di: idrocarburi alifatici e aromatici, alcoli, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, ammine, tioli; definizione di legami etere, estere, anidride, ammide, disolfuro.

- Classificazione e proprietà chimico-fisiche di: monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi. Definizione dei monosaccaridi, classificazione in aldosi e chetosi. Principali aldosi e chetosi. Reazioni e derivati di monosaccaridi. Disaccaridi: maltoso, isomaltoso, lattoso, saccaroso, cellobioso. Polisaccaridi (glicani): amido, glicogeno, cellulosa, mucopolisaccaridi.

- Classificazione e proprietà chimico-fisiche di: acidi grassi, acilgliceroli, fosfogliceridi sfingomieline, glicolipidi, steroidi.

- Gli aminoacidi: generalità e classificazione. I peptidi. Proteine monomeriche ed oligomeriche, semplici e coniugate, globulari e fibrose. Proteine con rilevanza biologica: cheratine, collagene, mioglobina, emoglobina.

- Classificazione e proprietà chimico-fisiche di nucleotidi e acidi nucleici (DNA, RNA).

Biochimica

- Gli enzimi: definizione e proprietà. I cofattori: metalli e coenzimi. Meccanismo di azione degli enzimi, cenni di cinetica enzimatica.

Dipendenza dell’attività di un enzima dalla temperatura e dal pH e loro significato. Inibitori reversibili (competitivi e non competitivi) ed irreversibili. Modalità di regolazione enzimatica.

- Definizione e significato dei termini: organismi autotrofi ed eterotrofi, metabolismo, catabolismo ed anabolismo.

- Digestione ed assorbimento dei carboidrati. La glicolisi. Le fermentazioni lattica ed alcolica. Cenni all’inserimento del galattoso nella via gli colitica. Glicogenolisi. Regolazione della glicolisi e della glicogenolisi. Il ciclo dei pentosofosfati. Bilancio energetico della demolizione del glucosio in condizioni anaerobie ed aerobie. Sintesi di glucosio (gluconeogenesi) e del glicogeno e loro regolazione. Ciclo di Cori e ciclo glucoso-alanina; debito di ossigeno.

- La piruvico deidrogenasi. Il ciclo dell’acido citrico o ciclo di Krebs e sua regolazione. La catena respiratoria mitocondriale. La fosforilazione ossidativa. Il sistema citocromo p450 ed il metabolismo dei farmaci.

- Digestione ed assorbimento dei lipidi. Demolizione dei trigliceridi nel tessuto adiposo. Catabolismo degli acidi grassi: b-ossidazione e sua regolazione. Sintesi ed utilizzo dei corpi chetonici. Sintesi degli acidi grassi e sua regolazione. Sintesi dei trigliceridi e sua regolazione. Sintesi dei glicerolfosfatidi, del colesterolo e degli acidi biliari: linee generali. Il metabolismo delle lipoproteine: cenni sulle alterazioni metaboliche nelle dislipidemie. Sinesi ed effetti degli eicosanoidi: prostaglandine, trombossani, leucotrieni.

- Sistemi di deaminazione degli aminoacidi. Ciclo dell’urea e sua regolazione. Aminoacidi glucogenici, chetogenici, glucogenici/chetogenici. La conversione della fenilalanina a tirosina.

Cenni del ciclo dell’azoto. Aminoacidi essenziali e non essenziali.

- Ruolo ed importanza delle vitamine e dei sali minerali nel metabolismo. Il metabolismo del calcio, del fosfato e del ferro.

- Integrazione dei metabolismi. Differenze nel metabolismo dei diversi tessuti. Il metabolismo a riposo e sotto sforzo. Il ciclo digiuno-alimentazione. Il controllo della glicemia. Gli effetti metabolici di insulina, adrenalina, glucagone. Cenni sulle alterazioni metaboliche di alcune condizioni fisiologiche e patologiche: il diabete; l’obesità; la gravidanza e l’allattamento; la gotta (cenni sul catabolismo nucleotidi); l’alcolismo; l’insufficienza epatica e renale; i disordini del pH; le situazioni di stress (cenni sugli effetti metabolici degli ormoni surrenalici).

- Massimo Stefani, Niccolò Taddei. Chimica, Biochimica e Biologia Applicata - II edizione - Zanichelli

Note

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