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    Michele CARAGLIA

    Insegnamento di AFP BIOCHIMICA II° ANNO

    Corso di laurea magistrale a ciclo unico in MEDICINA E CHIRURGIA (Sede di Caserta)

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    italiano

    Contenuti

    Questo corso fornisce una panoramica e approfondisce i principali aspetti della Biochimica clinica mettendo in relazioni le interazioni molecolari ai loro effetti sull'intero organismo e sui vari organi e tessuti, in particolare in correlazione ai meccanismi patogenetici. il corso include anche una discussione sull'organizzazione delle macromolecole , dettagli sulla loro struttura gerarchica e sullo studio del loro assemblaggio in complessi responsabili di specifici processi biologici. Saranno trattati inoltre gli enzimi con particolare riguardo alla loro cinetica, pathways metabolici che li vedono protagonisti e loro coinvolgimento nella regolazione dei networks metabolici.

    Testi di riferimento

    • Appunti dal corso

    Testi consigliati

    • Iprincipi di biochimica di Lehninger - Nelson,Cox
    • Biochimica con aspetti clinico-farmaceutici - Deviin
    • Biochimica medica. Strutturale, metabolica e funzionale - di Tettamanti
    • Biochimica generale. Con elementi di biologia molecolare - di Salvatore

    Obiettivi formativi

    Gli studenti acquisiranno capacità di interpretare i cambiamenti biochimici che si verificano nelle malattie e i meccanismi fisiologici dell'omeostasi biochimica delle nostre cellule. Saranno descritti i principali pathways biochimici che regolano la biosintesi delle molecole bio-organiche e la produzione di energia e inoltre saranno discussi i modelli di interferenza farmacologica con i pathways biochimici. Alla fine del corso gli studenti avranno le basi per capire le vie di interferenza con il metabolismo cellulare ed i principi di base della moderna medicina molecolare di precisione.

    Prerequisiti

    gli studenti devono avere superato l'esame di chimica e possedere conoscenze di base di fisica e biochimica

    Metodologie didattiche

    Le lezioni 1-5 saranno trattate al primo semestre; le lezioni 6-10 al secondo semestre. le lezioni 11-14 saranno discusse durante le attività supplementari dedicate.

    Metodi di valutazione

    Esame scritto e orale

    Altre informazioni

    Nessuna

    Programma del corso

    1- Composizione e struttura della materia vivente
    • Definizione degliscopidella Biochimica e concetti dibase
    • Macromolecole: definizione, composizione ed architettura generale 2 - Amminoacidi e Proteine
    • Gli amminoacidi;struttura, classificazione, caratteristiche.
    • Proteine: struttura e le funzioni.
    • Modifiche post-traduzionali delle proteine.
    • Le relazioni tra struttura e funzione. famiglie diproteine.
    • Proteine altamente destrutturate. Significato funzionale
    • Proteine fibrillari: collagene, elastina. biosintesi;elaborazione post-biosintetico. Il collagene,proteoglicanie la matrice extracellulare (ECM)
    • Proteine globulari: mioglobina ed emoglobina.
    • L'emoglobina (Hb) struttura. Il gruppo eme. Ligabdidell'Hb: 02, C02, H+,2,3-BPG, Hb "T" (tesa) ed "R" (rilassata). Curva di saturazione Hb. Ruolo del 2,3-BPG nella stabilizzaz ione della conformazione "T". Effetto Bohr. Meccanismi per il mantenimento dello stato ridotto del ferro dell'eme: metaemoglobina reduttasi. Trasporto della C02: il ruolo dell'Hb,ruolo anidrasi carbonica, il ruolo dei bicarbonati. Anemia: definizione e aspetti fondamentali. Alcuniesempi anemie: talassemie,anemia falciforme, favismo
    3 - Gli enzimi
    • Generalità
    • Cinetica enzimatica. equazione di Michaelis-Menten. Km e Vmax. Controllo cinetico dell'attività enzimatica.
    • Inibizione enzimatica. Inibitorienzimatici come farmaci.
    • Meccanismi di regolazione enzimatica. regolazione allosterica. Gli enzimi inducibili.

    Compartimentazione delle vie metaboliche. 4 - CARBOIDRATI
    • Carboidrati: struttura e classificazione. Mono e disaccaridi. Glicosidi. Polisaccaridi (omo- ed eteropolisaccar idi). Amido e glicogeno. Proteoglicani e glicoproteine. Eteropolisaccaridi complessi
    5 - LIPIDI
    • Classificazione delle varie classi di lipidi. Struttura di tutti i lipidi
    6 - Comunicazione cellula-cellula
    • Citochine e ormoni. Fondamenti di trasduzione del segnale.
    • Nozioni fondamentali sulle citochine infiammatorie.
    • Biochimica degliormoni. Classificazione e meccanismo d'azione (in particolare meccanismi ditrasduzione del segnale).
    • Ormoni peptidie proteici: classificazione, luogo di produzione, dirilascio, organi­ bersaglio ed effetti metabolici (rif.to anche al metabolismo dei carboidratie metabolismo e calcio).
    • Insulina: struttura e meccanismo diazione; recettore dell'insulina; effetti sul metabolismo di carboidrati ed amminoacidi;
    • Le catecolamine (rif.ti anche al metabolismo degli aminoacidi)
    • Ormoni tiroidei
    • Ormoni steroidei:classificazione e biosintesi (rif.to al metabolismo del colesterolo); meccanismo diazione;
    • Superfamiglie di recettoridegliormonitiroidei e steroidei e "Responsive Elements"
    (RE).

    7 -Vitamine
    Vitamine liposolubili:
    • A- Struttura, iderivati,le funzioni,metabolismo,vit A nel meccanismo della visione, le fonti,la carenza divitamina.
    • K- struttura, le funzioni,ifattori K-dipendenti della coagulazione, il metabolismo, la carenza, riferimenti clinici di anticoagulanti orali
    • D- struttura, funzioni,il metabolismo, la biosintesi e relazionicol metabolismo dell'osso e le malattie renali,le fonti,la carenza (rachitismo)
    • E-Struttura, funzioni,metabolismo,attività antiossidante (rif.to alla biochimica dei ROS), le fonti,
    Vitamine idrosolubili:
    • Bl- struttura, funzioni,metabolismo,coenzimi,le fonti,la carenza di vitamina
    • B2- Struttura, metabolismo funzione,coenzimi (FMN, FAD),le fonti,la carenza (Ariboflavinasi)
    • PP- struttura, funzioni,coenzimi(NAD + e NADP +), il metabolismo, fonti,carenza (Pellagra)
    • B6 Struttura, metabolismo funzione,coenzima, le fonti,la carenza di vitamina
    • Biotina, metabolismo (ruolo della biotinidasi o olocarbossi lasi sintetasi), funzioni, metabolismo, fonti.
    • Pantotenato. Struttura, metabolismo funzione, le fonti,la carenza di
    • Folato. Struttura, processi biochimici in cui è coinvolto,ruolo nel metabolismo del Cl,ciclo di folati,fonti,supplementazione per la prevenzione dei difetti del tubo

    neurale (NTD), la carenza e l'anemia macrocitica; rif.ti ad iperomocisteinemia e aumento del rischio cardiovascolare.
    • B12 Struttura, coenzimi,assorbimento e il ruolo del fattore intrinseco,funzioni, metabolismo, le fonti,la carenza (anemia megaloblastica e danni neurologici)
    • Vit. C- struttura, le funzioni,il metabolismo,le fonti,la carenza (scorbuto)

    8- Vie metaboliche e loro regolazione
    • Concetti basilari del metabolismo.
    • La regolazione delle vie metaboliche
    • Digestione e assorbimento dei componenti nutritivi.
    9 - Metabolismo dei carboidrati e metabolislo energetico
    • La glicolisi:enzimi rate-limiting.Esochinasi e glucochinasi. PFKl e PFK2. Tappe irreversibili della glicolisi. meccanismi di regolazione, bilancio in aerobiosi ed in condizioni anaerobiche (vedi anche rif.ti a ciclo di Cori e ciclo glucosio-alanina)
    • Via dei pentosi. Ruolo nella produzione di NADPH e ribosio. Ruolo nel ossidazione del glucosio. La funzione dell'enzima G6PD e deficit (favismo,ref al paragrafo Hb)).
    • Il glicogeno: la struttura,il metabolismo e la regolazione. Metabolismo del glicogeno e vie di trasduzione del segnale. Il glicogeno 6-P destino all'interno dei tessuti muscolari e del fegato: Espressione tessuto-specifica della glucosio 6 fosfatasi.
    • Gluconeogenesi:substrati per resynthesis glucosio: piruvato,glicerolo, ossalacetato (rif anche glucogenico aminoacidi). Fabbisogno energetico. regolazione inversa di piruvato chinasi e PEP-CK.
    • Ciclo di cori e il ruolo della LDH. Ciclo Glucosio-Ala, ruolo dell'enzima GPT (ALT).
    • Metabolismo intermedio,bioenergetica, i mitocondri e metabolismo ossidativo
    • Destino metabolico del piruvato nei mitocondri: la piruvato deidrogenasi
    • Ciclo di Krebs degli acidi tricarbossilici (TCA). Reazioni ed intermedi,
    • Reazioni anaplerotiche
    • Le relazioni tra TCA e ciclo dell'urea ("Biciclo di Krebs")
    • Sistemi di navetta; shuttle malato-aspartato;sistema navetta del glicerofosfato
    • Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa. La pompa H+ e la generazione del gradiente protonico elettrochimico. Accoppiamento di trasporto deglielettroni alla biosintesi delI'ATP. F-ATPase "rotary motors". Inibitori della catena respiratoria e suoi modulatori
    10 - Metabolismo dei lipidi
    • Biosintesi,conservazione e utilizzo di acidi grassi e trigliceridi;beta-ossidazione; la degradazione degli acidi grassi con numero dispari di atomi di carbonio; sistema­ navetta della carnitina; il destino del glicerolo
    • Biosintesi degli acidi grassi.
    • Corpi chetonici: biosintesi ed utilizzo. Ruolo del fegato
    • Acidi grassi omega-3 e omega-6. Fonti ed implicazioni biomediche per la prevenzione delle malattie cardiovascolari;L'acido arachidonico e gli eicosanoidi; biosintesi dei trombossani e delle prostaglandine. Ruolo dell'acido acido acetilsalicilico
    • Colesterolo: struttura, funzione e suo ruolo quale precursore degli ormoni steroidei,rif.to a isoprenilazione delle proteine. Regolazione della biosintesi e

    dell'assorbimento intestinale del colesterolo.La HMG-CoA reduttasi e le statine.
    • Le lipoproteine: classificazione, biosintesi e metabolismo. Implicazioni biomediche. Il recettore delle LDL. recettore scavenger. Ipercolesterolemia familiare.
    I) vie ditrasduzione del segnale; Il) glicoproteine e proteoglicani)
    • lipidi di membrana. Fosfolipidi. Glicerofosfolipidi. Sfingolipidi. Biosintesi dei fosfolipidi di membrana
    11-Metabolismo degli amminoacidi (e proteine) Destino dei gruppi amminici
    • Lo smaltimento dell'azoto aminoacidico.
    • Il ruolo delle aminotransferasi (ALT e AST)
    • IlI sistema glutaminasi-glutammina sintetasi (distribuzione di organo,significato funzionale)
    • Il ruolo del ciclo di glucosio-Ala nel trasporto del gruppo amminico in circolo
    • ciclo dell'urea.
    Destino dello scheletro carbonioso degli amminoacidi
    • aminoacidi glucogeniche e chetogenici
    • Correlazioni con la gluconeogenesi. Metabolismo di aminoacidi specifici
    • ammine biogene (indolamine,catecolamine,l'istamina)
    • metabolismo della metionina (caratteristiche generali,rif,ti al metabolismo del Cl ed al ruolo di folate e 812)
    • Gli aminoacidi come neurotrasmettitori (GABA, glicina) Caratteristiche nutrizionali degli aminoacidi
    • Aminoacidi essentiali e non essenziali
    12 Metabolismo delle basi azotate
    • Sintesi e degradazione delle purine.
    • Malattie della sintesi e degradazione delle purine.
    • Sintesi delle pirimidine. 13 Correlazioni metaboliche
    • Metabolismo dell'eme.
    • Metabolismo didi basi azotate,nucleosidi e nucleotidi.
    • Metabolismo del Cl ((rif alla biochimica di folati,812 ed S-adenosilmetionina)
    14 - Le basi biochimiche dialcuni processi fisiologici complessi
    • La morte cellulare programmata e il cancro.
    • Regolazione genica attraverso i microRNA

    English

    Contents

    This course provides an overview and in-deep discussion of the main aspects of medical-oriented Biochemistry by relating molecular interactions to their effects on the organism as a whole, and on various organs and tissues, especially as related to disease mechanisms. The course also includes a discussion of the organization of macromolecules, details on their hierarchical structure and a study of their assembly into complexes responsible for specific biological processes. Topics addressing protein function is also related to enzyme function with special regard to kinetics, characterization of major metabolic pathways, and their interconnection into metabolic regulated networks.

    Course objectives

    The students will gain ability to interpret the biochemical changes occurring in the diseases and about the physiological mechanisms of the biochemical homeostasis in our cells. The main biochemical pathways regulating bio-organic molecule biosynthesis and energy production will be described and the model of pharmacological interference with biochemical pathways will be discussed. At the end of the course the students will have the bases to understand the ways to interfere with cell metabolism and the principles that drive the modern precision molecular medicine.

    Teaching methods

    • Topics 1-5 will be treated in the first semester; topics 6-10 in the second semester. Topics 11-14 will be addressed during supplemental activities dedicated to monothematic topics (ADE) and/or theoretical-practical activities (AFP). The dates of these supplemental activities will be notified in advance.

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