CORSO INTEGRATO DI BIOCHIMICA UMANA Settore Scientifico-Disciplinare: BIO/10 Pertinenza crediti per settore scientifico-disciplinare:

Transcript

1 CORSO INTEGRATO DI BIOCHIMICA UMANA Settore Scientifico-Disciplinare: BIO/10 Pertinenza crediti per settore scientifico-disciplinare: CFU Tot.: 9 N. ore ADF: 75 N. ore ADI: 37.5 BIO/10: 9 Coordinatore: Prof. Faraonio Raffaella, Dip. Med. Mol. e Biotec. Med.., Ed. 19/A, 3 p.tel.: 3642, raffaella.faraonio@unina.it Segreteria Didattica: Sig.ra Ferrara, Dip. Med. Mol. e Biotec. Med., Ed. 19A, 3 p.,tel. 4861, mferrara@unina.it DOCENTI Cognome e Nome Ql. Disciplin a Tel. Orario Ricevimento ed Edificio Carsana Antonella PO Biochimica 2410 Martedì Ed 4. carsana@unina.it Esposito Franca PO Biochimica 3145 /Mer Ed. 19A franca.esposito@unina.it Izzo Paola PO Biochimica 3144 Mar/Gio Ed. 19A izzopa@unina.it Ruoppolo Margherita PO Biochimica 2426 /Mer Ed. 4 margherita.ruoppolo@unina.it Faraonio Raffaella PA Biochimica 3642 Mar-Gio Ed 19A raffaella.faraonio@unina.it Grosso Michela PA Biochimica 3140 Mer/Ven Ed. 19A michela.grosso@unina.it Pavone Luigi Michele PA Biochimica 3148 Mar/Giov Ed 19 luigimichele.pavone@unina.it Romano Maria Fiammetta Duraturo Francesca PA Biochimica 3123 RT DA 7p Martedì Ed.19 mariafiammetta.romano@unina.it Biochimica 3136 Mar/Gio Ed. 19A francesca.duraturo@unina.it Lombardo Barbara RC Biochimica edì CEINGE barbara.lombardo@unina.it Passaro Fabiana RC Biochimica 3627 Martedì ed. 19/A fabiana.passaro@unina.it Villani Guglielmo Rosario Domenico RC Biochimica 3630 Giovedì Ed.4 guglielmorosariodomeni.villani@unin a.it OBIETTIVI FORMATIVI Finalità principale del corso è: quella di fornire agli studenti gli elementi per la comprensione dei meccanismi biochimici e molecolari del metabolismo cellulare e la sua regolazione. illustrare le relazioni metaboliche tra i vari tessuti ed organi, nonchè i principali sistemi di comunicazione intercellulare. far acquisire allo studente in Medicina e Chirurgia la metodologia per lo studio delle basi biochimiche e molecolari delle principali patologie, studio direttamente propedeutico a quello della Fisiologia Umana e della Patologia Sistematica di Organo. CONTENUTI Proteine specializzate di interesse biomedico: proteine del tessuto connettivo, proteine che legano l ossigeno Gli enzimi: classificazione; proprietà cinetiche; parametri cinetici; inibizione enzimatica. Vitamine idrosolubili e coenzimi: struttura e meccanismo d azione dei principali coenzimi. Metabolismo intermedio: disegno generale; gli enzimi regolatori. Bioenergetica e metabolismo ossidativo: principi di bioenergetica cellulare Biosegnalazione: meccanismi molecolari di trasduzione del segnale; recettori ormonali. Metabolismo dei carboidrati: glicolisi; gluconeogenesi; via del pentosio fosfato; metabolismo del glicogeno; regolazione coordinata del metabolismo dei carboidrati. Il ciclo dell acido citrico: reazioni e regolazione. Metabolismo dei lipidi: digestione e trasporto dei trigliceridi; ossidazione degli acidi grassi;

2 corpi chetonici. Biosintesi dei lipidi: biosintesi degli acidi grassi; biosintesi dei triacilgliceroli; biosintesi dei fosfolipidi di membrana; biosintesi del colesterolo; regolazione. Vitamine liposolubili: A, D, E, K; i dolicoli. Meccanismi di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Metabolismo dell ossigeno: reazioni del metabolismo dell ossigeno; biochimica dell invecchiamento. Metabolismo degli amminoacidi: destino dei gruppi amminici; escrezione dell azoto e ciclo dell urea; principali vie di degradazione degli amminoacidi. Biosintesi degli amminoacidi: principali vie di sintesi degli amminoacidi; molecole biologiche che derivano dagli amminoacidi: porfirine, pigmenti biliari, glutatione. Metabolismo dei nucleotidi: sintesi dei nucleotidi purinici e pirimidinici; vie di salvataggio; catabolismo dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Biochimica degli ormoni: i principali sistemi endocrini. Ormoni peptidici, tiroidei, steroidei, pancreatici. Integrazione del metabolismo-metabolismi tessuto-specifici: ruolo del fegato, del tessuto adiposo, del muscolo, del tessuto nervoso e del sangue. Principali metodologie utilizzate in Medicina per lo studio delle basi biochimiche e molecolari delle patologie umane: Tecniche ottiche, cromatografiche ed elettroforetiche. PREREQUISITI Per un adeguata comprensione degli argomenti svolti nel corso di Biochimica Umana lo studente deve avere acquisito nozioni generali sulla struttura delle macromolecole biologiche, sulla struttura della cellula e sull organizzazione dei principali tessuti. PROPEDEUTICITÀ Vedi Allegato B MODALITÀ DI ACCERTAMENTO DEL PROFITTO Prova scritta consistente in domande con risposta a scelta multipla sugli argomenti del programma d esame del corso integrato. Prova orale per gli studenti che hanno superato la prova scritta BIOCHIMICA UMANA CALENDARIO DELL ATTIVITÀ DIDATTICA A.A. 2017/2018 Settimana.-Ven Argomenti delle lezioni ADF Docenti: Canale A / Canale B Presentazione del corso Faraonio/Faraonio 1 a 2-6 ott, Giov Prot. interesse biomedico: collageno, mioglobina ed emoglobina Romano /Izzo 2 a 9-13 ott. -Ven Gli enzimi: proprietà e classificazione; cinetica degli enzimi; inibizione enzimatica. Le vitamine idrosolubili e i coenzimi; gli enzimi regolatori. Metabol. intermedio: disegno generale Pavone/Carsana 3 a Bioenergetica Faraonio/ Carsana

3 16-20 ott. Mar, Mer Gio Biosegn: meccanismi di trasd. del segnale; recettori ormonali Metabolismo dei carboidrati: glicolisi; Ruoppolo/ Romano Grosso /Izzo 4 a ott. -Gio Ven Metab. dei carboidrati: glicolisi; gluconeogenesi; via del pentosio fostato; metab. del glicogeno; il ciclo dell acido citrico 1 a PROVA AUTOVALUTAZIONE Grosso/ Izzo Pavone/ Carsana 5 a 30 ott-3 - Mart Giov-Ven Metabolismo dei lipidi: ossidazione degli acidi grassi; corpi chetonici. Sintesi di acidi grassi, trigliceridi e fosfolipidi; Esposito/ Faraonio Esposito/ Faraonio Sintesi e trasporto del colesterolo; vitamine liposolubili Esposito/ Faraonio 6 a 6-10 Mar-Ven Catena respiratoria mitocondriale e fosforilazione ossidativa; Specie reattive dell ossigeno e Invecchiamento Faraonio/Carsana 7 a Mer Gio-Ven Metab. delle proteine e degli amminoacidi: degradazio. enzimatica delle proteine; destino metabolico dei gruppi amminici; escrezione dell azoto e ciclo dell urea. Mol. deriv. da amminoacidi (eme, creatina, porfirine, glutatione) Metabolismo dei nucleotidi: sintesi e degradazione Esposito/Faraonio Pavone / Carsana 8 a Gio Ormoni: peptidici, catecolamminici, ormoni steroidei; Ormoni Tiroidei; cascata di rilascio ormonale 2 PROVA AUTOVALUTAZIONE Faraonio / Ruoppolo Grosso / Esposito 9 a 27 nov-1 dic. Mar Mer, Gio Regolaz. ormonale del metabolismo energetico Metabolismi tessuto-specifici: Ruolo del fegato Ruoppolo /Izzo Pavone/Ruoppolo Ruolo del fegato Pavone/Ruoppolo 10 a 4-8 dic. Mar, Mer Ruolo del tessuto adiposo: obesità e regolazione della massa corporea; la leptina e il meccanismo JAK/STAT Faraonio /Grosso Gio, Ruolo del cervello Esposito / Carsana 11 a dic. Mer, Gio Ruolo del cervello Ruolo del muscolo Esposito / Carsana Romano / Carsana 12 a dic. -Mer Giov Ruolo del sangue nel trasporto di molecole; proteine della coagulazione 3 PROVA AUTOVALUTAZIONE Grosso / Romano Ruoppolo/ Romano Canale A: Aula A Ed 1 (Matr. pari)

4 Canale B: Aula A Ed.2 (Matr. dispari) Attività Didattica Interattiva (ADI): Le attività ADI saranno svolte il martedì, il giovedì e il venerdì dalle alle 13,30 nelle stesse aule delle lezioni. Gli studenti saranno suddivisi in piccoli gruppi. La suddivisione degli studentii, il calendario ed i docenti per ciascun gruppo saranno comunicati ad inizio corso. Principali metodologie utilizzate in Medicina per lo studio delle basi biochimiche e molecolari delle patologie umane: tecniche ottiche, cromatografiche ed elettroforetiche Prove di autovalutazione (3): alcuni giorni del corso saranno dedicati a prove di autovalutazione. Vedi calendario allegato. CORE CURRICULUM -PROGRAMMA DI ESAME del C.I. di BIOCHIMICA UMANA Organizzato in Unità Didattiche Elementari (UDE) Proteine specializzate di interesse biomedico: il collageno e i difetti genetici; le proteine coniugate che legano l ossigeno: emoglobina e mioglobina. Enzimi: classificazione e proprietà; cinetica enzimatica; teoria di Michaelis e Menten; significato di KM, Vmax, Kcat; inibizione competitiva, incompetitiva e non-competitiva. Isoenzimi, Enzimi regolatori Vitamine idrosolubili e coenzimi: struttura e meccanismo d azione di NAD, FAD, TPP, Biotina, PLP, coenzima A. Metabolismo intermedio: disegno generale e regolazione; vie metaboliche convergenti, divergenti, cicliche; principali meccanismi di controllo delle vie metaboliche: regolazione della concentrazione enzimatica, regolazione dell attività enzimatica, principi generali della regolazione ormonale. Bioenergetica e metabolismo ossidativo: superamento di barriere termodinamiche mediante reazioni accoppiate; struttura e proprietà dei composti ad alto contenuto energetico; il trasferimento di gruppi fosforici e ATP. Biosegnalazione: meccanismi molecolari dell'azione ormonale: i vari tipi di recettori ormonali di membrana ed endocellulari. Meccanismi molecolari della trasduzione del segnale ormonale: le proteine G, i sistemi dei secondi messaggeri (ruolo del calcio, dei nucleotidi ciclici, dei fosfolipidi a inositolo, etc.), ruolo delle proteine chinasi, delle proteine fosfatasi, delle fosfodiesterasi; la regolazione dell'espressione genica in dipendenza degli stimoli ormonali e loro specificità. Metabolismo dei carboidrati: glicolisi: reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione; ingresso di disaccaridi e polisaccaridi nella glicolisi; destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. Gluconeogenesi: reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione. Regolazione coordinata di glicolisi e gluconeogenesi. La via del pentosio fosfato; deficit di G6PDH. Metabolismo del glicogeno e sua regolazione. Carboidrati complessi: glicoproteine (strutture e legami), funzioni delle catene oligosaccaridiche. Esempi di malattie del metabolismo dei carboidrati: disordini del metabolismo del fruttosio; la galattosemia; deficit di enzimi del catabolismo dei glicosamminoglicani (mucopolisaccaridosi). Ciclo dell acido citrico: produzione di acetil-coa; reazioni, enzimi, bilancio chimico ed energetico e regolazione. Reazioni anaplerotiche. Metabolismo dei lipidi: degradazione degli acidi grassi (ossidazione degli acidi grassi a numero pari, a numero dispari e degli acidi grassi insaturi): reazioni, enzimi, bilancio

5 chimico ed energetico e regolazione. Metabolismo dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi; sintesi e ruolo degli eicosanoidi; biosintesi dei triacilgliceroli; biosintesi dei fosfolipidi di membrana (glicerofosfolipidi, sfingolipidi). Esempi di deficit enzimatici del catabolismo degli sfingolipidi (sfingolipidosi); biosintesi del colesterolo; trasporto ed utilizzo del colesterolo. Vitamine liposolubili: A, D, E, K; i dolicoli. Catena respiratoria mitocondriale: componenti e funzioni. Meccanismo di trasporto degli elettroni; Fosforilazione ossidativa: regolazione della fosforilazione ossidativa. Metabolismo dell ossigeno: reazioni del metabolismo dell ossigeno. Le specie reattive dell ossigeno (ROS): meccanismi di generazione ed effetti sulle macromolecole. Le difese antiossidanti (enzimatiche e non enzimatiche). Lo stress ossidativo. Ruolo dei ROS nelle vie di trasduzione del segnale. Biochimica del monossido di carbonio (CO) e dell ossido d azoto (NO): eme ossigenasi ed NO sintasi. La biochimica dell invecchiamento cellulare. Metabolismo degli amminoacidi: degradazione enzimatica delle proteine; il sistema lisosomiale ed il sistema citosolico (ruolo dell ubiquitina); metabolismo degli amminoacidi e destino metabolico dei gruppi amminici: reazioni di deaminazione ossidativa, di transaminazione. Il ciclo dell urea: reazioni e regolazione; difetti genetici del ciclo dell urea; il ciclo dell urea e i cicli sussidiari. Destino metabolico dei gruppi carbossilici degli amminoacidi; catabolismo delle catene carboniose degli amminoacidi: amminoacidi glucogenetici e chetogenetici. Biosintesi degli amminoacidi: metabolismo dell azoto, ruolo del glutammato e della glutammina; principali vie di sintesi degli amminoacidi; regolazione allosterica. Metabolismo di molecole biologiche derivanti da amminoacidi: eme (sintesi e degradazione), ammine fisiologicamente attive, creatina, glutatione, Metabolismo dell'unità monocarboniosa (reazioni di transmetilazione e donatori di gruppi metilici). Metabolismo dei nucleotidi: struttura e biosintesi del PRPP; sintesi de novo dei nucleotidi purinici e pirimidinici (precursori, reazioni e regolazione) e sintesi di recupero. Sintesi dei deossiribonucleotidi: il sistema della rndp-reduttasi (la tioredoxina). Catabolismo dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Esempi di difetti biochimici del metabolismo purinico e pirimidinico: gotta, sindrome di Lesh-Nyhan. Biochimica degli ormoni: i principali sistemi endocrini e i loro tessuti bersaglio. Gli ormoni ipotalamici ed ipofisari; i fattori di rilascio ipotalamici; ossitocina, vasopressina; ACTH e peptidi oppioidi; ormone della crescita e peptidi correlati; la prolattina; ormoni glicoproteici trofici (LH, FSH, TSH). Gli ormoni della midollare del surrene e del tessuto cromaffine (adrenalina e noradrenalina). Gli ormoni steroidei: chimica, biosintesi e catabolismo; gli ormoni corticosurrenalici; gli androgeni; gli estrogeni; i progestinici; loro azioni biochimiche. Gli ormoni tiroidei: biosintesi, catabolismo ed azione a livello molecolare. Gli ormoni pancreatici: insulina, glucagone, somatostatina; metabolismo e azione molecolare. Integrazione del metabolismo-metabolismi tessuto-specifici: Regolazione ormonale del metabolismo energetico, integrazione del metabolismo; funzioni specializzate del fegato: coinvolgimento del fegato nel metabolismo dei carboidrati, degli amminoacidi e dei lipidi; metabolismo della bilirubina e degli acidi biliari; metabolismo dell etanolo; metabolismo dei composti estranei: le reazioni di biotrasformazione e di detossificazione; metabolismo delle lipoproteine; cenni sui test biochimici di funzionalità epatica. Coinvolgimento del tessuto adiposo nel metabolismo lipidico; il tessuto adiposo bianco; il tessuto adiposo bruno; obesità e regolazione della massa corporea; la teoria lipostatica, la leptina e il suo recettore; il meccanismo JAK/STAT; i recettori PPAR e il loro meccanismo di azione; la grelina e il meccanismo di azione. Metabolismo energetico del muscolo: fonti di energia e meccanismi molecolari della contrazione muscolare (muscolo scheletrico, cardiaco, liscio);

6 metabolismo ed energetica del tessuto muscolare scheletrico e cardiaco; cooperazione metabolica tra muscolo scheletrico e fegato. Ruolo del cervello nello stato nutrizionale: fonti di energia nel cervello. Il sistema nervoso neurotrasmettitore: metabolismo e meccanismo d azione dei principali neurotrasmettitori (acetilcolina e GABA); struttura dei canali ionici controllati da ligandi (es. recettore per l acetilcolina, recettore per il GABA) e dei canali ionici controllati da voltaggio (es. canale per il sodio e per il potassio). Trasduzioni sensoriali nella visione, olfatto, gusto, udito e tatto. Ruolo del sangue nel trasporto di ossigeno, metaboliti e ormoni; classificazione, chimica e ruolo biologico delle principali proteine del plasma e della coagulazione. Principali metodologie utilizzate in Medicina per lo studio delle basi biochimiche e molecolari delle patologie umane. Tecniche ottiche, Teoria: radiazioni elettromagnetiche e assorbimento. Schema di uno spettrofotometro. Legge di Lambert-Beer: Principali applicazioni biochimico-cliniche. Tecniche cromatografiche, Teoria: Principi generali (fase mobile e fase stazionaria e ripartizione) supporti. Principali tipi di cromatografia (gel filtrazione, scambio ionico, affinità). Esempi di applicazioni biochimico-cliniche. Tecniche elettroforetiche,teoria: Principi generali, mobilità elettroforetica, supporti. Elettroforesi in SDS. Esempi di applicazioni biochimico-cliniche TESTI CONSIGLIATI Numerosi sono i testi, sia italiani che stranieri, in grado di fornire in misura tra loro equivalente gli elementi necessari allo studio degli argomenti descritti nel programma di esame. Di seguito si riporta un elenco che include i testi più diffusi ed utilizzati nelle Università italiane e straniere. Si raccomanda l uso di testi pubblicati negli ultimi anni. CALDARERA C. M., Biochimica Sistematica Umana, ed. Clueb, seconda edizione., 2007 BONACCORSI DI PATTI M.C., CONTESTABILE R., M.L. METODOLOGIE BIOCHIMICHE DEVLIN T.M., Biochimica, ed. Gnocchi GARRETT R.H. GRISHAM C.M. Biochimica, ed. Piccin, quinta edizione, Piccin MATHEUS C.K., VAN HOLDE K.E. APPLING D.R., ANTONY-CAHILL S.J., Biochimica, quarta edizione, Piccin MURRAY R.K., GRANNER D.K., MAYES P.A., RODWELL V.W., Harper Biochimica, 2003, ed. MacGraw-Hill NELSON D.L., COX M.M., I principi di Biochimica di Lehninger, ed. Zanichelli, sesta edizione libro multimediale RAWN J.D., Biochimica, ed. McGraw-Hill, quarta edizione F. SALVATORE, Biochimica Umana con schede cliniche. Idelson-Gnocchi, Napoli, ISBN: F. SALVATORE, G.Colonna, A.Oliva, Biochimica Generale con elementi di Biologia Molecolare. Idelson-Gnocchi, Napoli, 2013 ISBN: SILIPRANDI &TETTAMANTI G., Biochimica Medica, quarta edizione ed. Piccin STRYER L., BERG J.M., TYMOCZKO J.L. Biochimica, ed. Zanichelli settima edizione VOET E., VOET J.G., PRATT C.W., Fondamenti di Biochimica, ed. Zanichelli, seconda edizione TESTI UTILI PER LA CONSULTAZIONE BHAGAVAN, Medical Biochemistry, ed. Haircourt Press BAYNES & DOMINICZAC, Medical Biochemistry, ed. Mosby, Terza Edizione CHAMPE, HARVEY AND FERRIER, Le basi della Biochimica, Ed. Zanichelli, 1 edizione luglio 2006 HELMEREIC, The biochemistry of cell signaling, ed. Oxford University Press M.LIEBERMAN - A.MARKS, Marks Biochimica Medica un approccio clinico, Casa Ed. Ambrosiana, seconda edizione