Biochimica Applicata 039FA

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1 Biochimica Applicata 039FA Prof. Alessandro Tossi Edificio Q - 1 piano stanza 109 Dipartimento Scienze della Vita Biochimica Applicata - CTF 1

2 Biochimica Chimica dei Sistemi viventi Sistemi: - complessi ed altamente organizzati, formati da strutture biologiche con precise funzioni (macromolecole organizzate in entità supramolecolari) che - trasformano molecole e diverse forme di energia e ne controllano il flusso (enzimi organizzati in vie metaboliche altamente regolate) - rispondono a stimoli (sensori allosterici, segnali/recettori) - sono in grado di replicarsi e quindi di evolvere (geni) sistemi dotati di metabolismo, istruzioni per auto-assemblarsi e capacità di riproduzione. Biochimica Applicata Applicata in laboratorio (Sperimentale) Applicata all organismo 2

3 Obbiettivi del corso: Conoscenza e comprensione di: meccanismi molecolari fondamentali che regolano il metabolismo (controllo enzimatico nel contesto metabolico) regolazione ed integrazione delle principali vie metaboliche diversità metaboliche dei principali organi e dipendenza delle diversità metaboliche dalle condizioni locali ruolo svolto da segnali extracellulari principali adattamenti metabolici dei tessuti in differenti condizioni fisiologiche (fed fasting stress) e patologiche (es. diabete) meccanismi della regolazione dell espressione nei geni eucariotici effetti e ruoli dei polimorfismi genetici tecniche biochimiche e biologiche molecolari per lo studio degli enzimi, recettori e materiale genetico concetti di base di bioinformatica

4 Consumo di ATP Controllo ed integrazione del flusso metabolico Le vie metaboliche agiscono in maniera integrata Produzione di ATP AcCoA Biochimica Applicata - CTF 4

5 Integrazione del metabolismo energetico Le molecole prodotte e rilasciate nel sangue da un tessuto alterano il metabolismo di altri tessuti (es. in caso di digiuno il fegato libera glucosio e corpi chetonici per utilizzo da parte di altri organi, il muscolo produce lattato che è riciclato dal fegato) Le vie metaboliche nei diversi tessuti agiscono in maniera integrata

6 Controllo ormonale di processi metabolici e funzionali neurohormones L integrazione metabolica richiede trasduzione di segnali pituitary hormones thyroid hormones parathyroid hormones growth, sexual and reproductive processes, homeostasis, pain metabolic rate, rate of growth and function, calcium levels stress & other hormones insulin, glucagon, other stress responses, metabolic rate glucose metabolism, digestion, growth sex hormones reproduction Biochimica Applicata - CTF 6

7 CONTROLLO ED INTEGRAZIONE DEL FLUSSO METABOLICO Metabolita segnale esterno (extracellulari) sistema di trasporto recettore (membrana) Metabolita segnale interno (intracellulari) attività enzimatica (funzione, espressione) (sistemi di controllo) intermedi/prodotti metabolici I componenti di questo sistema integrato sono PRINCIPALI BERSAGLI per farmaci

8 Convenzioni usate nelle schede delle lezioni: Abbreviazioni e acronimi per enzimi e molecole fanno generalmente riferimento al nome in inglese: es. fosfofruttochinasi (da phosphofructokinase) PFK fruttosio-6-fosfato (da fructose-6-phosphate) F-6-P triacilgliceroli (triacylgliceride) TAG eccezione: acido grasso (fatty acid) AG (non FA) Intermedi, metaboliti (rosso) es.: Glucosio Gluc, NTP e coenzimi ATP, NADH NTP e coenzimi Xilulosio-5-fosfato X-5-P acidi grassi, trigliceridi AG, TAG Proteine non enzimatiche (viola) es.: emoglobina (Hb) G-protein binding protein (GAP) Enzimi (bluetto corsivo) es.: Piruvato chinasi (PK) Molecole/ioni segnale (verde) es.: glucagone (glcn), adrenalina, Ca ++, camp insulina Acidi nucleici ( marron) es. mrna, trna, polya

9 Organizzazione del corso La settimana sarà suddivisa in lezioni con diversi temi 50% Metabolismo. Regolazione delle attività enzimatiche, segnali extracellulari e loro trasduzione, la regolazione delle vie metaboliche, specializzazioni biochimiche in diversi tessuti, integrazione metabolica e regolazione ormonale 25% Nozioni di biologia molecolare controllo dell espressione genica nell eucariote, effetto di mutazioni e polimorfismi, techniche biotecnologiche per ampliare, sequenziare ed analizzare il DNA e suoi polimorfismi. 25% Tecniche sperimentali Strumenti: Lezioni / dispense (PDF online) / vostri appunti siti WEB: user/password fornitevi dal C.C. primo accesso: BACTF Libri di testo (già disponibili): Nelson & Cox Alberts, Johnson et al. I principi di biochimica di Lehninger 5 ed. Zanichelli L essenziale di Biologia Molecolare della Cellula 3 ed. Zanichelli Da consultare: Brown Biotecnologie molecolari 1 ed. Italiana, Zanichelli Leuzzi Bellocco Brreca Biochimica della Nutrizione Zanichelli

10 L esame di Biochimica Applicata consisterà in una prova scritta in cinque parti: 1 - sezione con 10 domande a scelta multipla (8 punti) 3 - domande brevi / esercizi a scelta fra 4 argomenti (12 punti). 1 tema a scelta fra tre argomenti (10 punti) Il voto per la prima domanda rifletterà la conoscenza globale degli argomenti trattati nel corso; I voti per le domande brevi rifletteranno la comprensione degli argomenti principali trattati e la capacità di descriverli in maniera precisa e sintetica Il voto del tema rifletterà la congruenza e completezza della risposta, la correttezza dei concetti, della trattazione chimica (strutture/reazioni) e della terminologia, e la capacità di integrare l argomento con altre tematiche incontrate durante il corso o in corsi precedenti. All esame sarà dedicata l ultima lezione del corso Tempo disponibile: 3 ore. Modalità di iscrizione all esame: esse3 on-line Modalità di correzione: 1) pubblicazione degli esiti su Moodle (sono forniti i voti per le singole domande) 2) accettazione (tacita) o ritiro (attivo) entro scadenza 10 3) registrazione del voto su esse3 poi sul libretto

11 Schemi riassuntivi delle principali vie metaboliche Biochimica Applicata - CTF 11

12 Riepilogo, scheda 1: Glicolisi e Gluconeogenesi

13 Riepilogo, scheda 2: Ciclo di Krebs transaminase aspartic acid transaminase glutamic acid

14 Riepilogo, scheda 3: Sintesi e degradazione degli acidi grassi Degradazione (b-ossidazione) fatty acyl-coa synthetase. acetyl CoA:ACP transacylase biosintesi 3-ketoacyl-ACP synthetase malonyl CoA:ACP transacylase CO 2 Ac-CoA acyl-coa carboxylase acyl-coa dehydrogenase 3-ketoacyl-ACP reductase enoyl-coa hydratase 3-hydroxyacyl-CoA DH 3-Hydroxyacyl ACP dehydrase thiolase enoyl-acp reductase

15 Riepilogo, scheda 4: Sintesi e degradazione del glicogeno degradazione biosintesi