Esame Biochimica Pdf

[Juanjo Pollreisz]

Ilcorso si propone di presentare i dati biochimici nel loro contesto funzionale, partendo dal livello molecolare sino alla complessit di organizzazione da cui risulta il funzionamento di tessuti, organi e apparati. Si dovranno apprendere i concetti biochimici e molecolari dell'organizzazione strutturale e funzionale delle cellule e dei processi metabolici cellulari, con particolare riferimento al metabolismo energetico e alla struttura e funzioni degli acidi nucleici e ai loro meccanismi regolatori. Al termine dell'insegnamento si sar in grado di comprendere le nozioni generali sui principi e sulle metodiche dell'analisi biochimica e sulla interpretazione dei dati sperimentali.The course aims to present the biochemical data in their functional context, starting from the molecular level up to the complexity of organization which shows the operation of tissue, organs and systems. Will learn the biochemical and molecular structural and functional organization of the cells and cellular metabolic processes concepts, with particular reference to energy metabolism and structure and function of nucleic acids and their regulatory mechanisms. At the end of the course will be able to understand the general notions on the principles and methods of biochemical analysis and on the interpretation of experimental data.

Durante la prova d'esame si dovr dimostrare di aver acquisito i concetti essenziali relativi ai vari cicli metabolici trattati a lezione. Si dovr, inoltre, saper mettere in relazione i vari argomenti dimostrando capacit di ragionamento, avendo ben chiara la valenza interdisciplinare della materia. Inoltre si dovr dimostrare di aver compreso i principi e le nozioni fondamentali relativi alla struttura e al funzionamento degli acidi nucleici e delle proteine ed essere in grado di valutarne le conseguenze sulla regolazione di alcuni importanti processi cellulari. During the test exam, must demonstrate that they have acquired the basic concepts relating to the various metabolic pathways covered in class. They will also know how to relate the various arguments demonstrating reasoning skills, having a very clear interdisciplinary value of matter. In addition, must show they understand the principles and fundamental concepts relating to the structure and functioning of nucleic acids and proteins and be able to assess their repercussions on the regulation of important cellular processes.

. Introduzione alla biochimica: organismi autotrofi ed eterotrofi, metabolismo, anabolismo, catabolismo, lavoro, energia, joule, energia interna, sistemi chiusi e aperti, variazione di energia interna, lavoro, calore, entalpia, primo e secondo principio della termodinamica, entropia, energia libera di Gibbs, variazione di energia libera e direzione delle reazioni, reazioni termodinamicamente favorevoli, entropia, entalpia e variazione dell'energia libera, reazioni accoppiate, concentrazione reagenti-prodotti e variazione di energia libera, reazioni all'equilibrio, k di equilibrio, energia di attivazione, velocit delle reazioni, azione degli enzimi, concetti generali di catalisi enzimatica: definizione enzimi, nomenclatura e propriet generali.

. Catalisi enzimatica: intermedi di reazione, complessi ES e EP, energia di attivazione per gli stati di transizione. Meccanismi di abbassamento dell'energia di attivazione ad opera degli enzimi. Teoria chiave-serratura, dell'adattamento indotto e complementariet massima enzima-intermedio di reazione. Fattori che influenzano la velocit di reazione: T, pH, concentrazione enzima e substrato. Nomenclatura enzimi, sistema EC, 6 principali classi di enzimi. Enzimi nel sangue come marcatori diagnostici, isoenzimi, Lattato DH e suoi utilizzi diagnostici.

. Cinetica enzimatica: velocit di reazione, velocit iniziale, stato stazionario, reazione di primo ordine, Vmax, saturazione dell'enzima, equazione di Michaelis-Menten, significato e determinazione di Vmax e Km. Grafico di Lineweaver-Burk o dei doppi reciproci, Kcat, rapporto Kcat/Km, regolazione dell'attivit enzimatica: controllo a livello del substrato, regolazione a feedback, modificazione covalente della molecola enzimatica (fosforilazione-defosforilazione), azione su sito secondario dell'enzima (allosterismo), induzione o repressione genica della biosintesi della proteina enzimatica. Regolazione omoallosterica, eteroallosterica, curva sigmoide enzimi allosterici, cooperativit, effettori eteroallosterici positivi e negativi. Inibizione attivit enzimatica: inibizione irreversibile, inibizione reversibile, inibitori competitivi (inibizione pura e mista), effetto delle diverse classi di inibitori su Vmax e Km. Inibitori enzimatici come farmaci: aspirina, inibitori ACE, penicillina, statine.

. Introduzione al metabolismo, catabolismo, anabolismo, organismi fototrofi, chemiolitotrofi, eterotrofi, aerobi, anaerobi facoltativi, anaerobi obbligati, ossidazioni biologiche, modalit per il trasferimento di elettroni da una specie chimica ad un'altra, elettronegativit, liberazione di energia libera durante le reazioni redox, stati di ossidazione del carbonio, stadi catabolismo, motivi termodinamici della grande variazione di energia libera associata all'idrolisi dell'ATP, ruolo diretto dell'ATP nella formazione degli intermedi di reazione, metastabilit ATP, emivita dell'ATP e suo consumo orario.

. Metabolismo dei carboidrati: digestione dei polisaccaridi e assorbimento intestinale dei monosaccaridi, funzionamento dei principali trasportatori del glucosio, motivi che spiegano il ruolo centrale del glucosio nel metabolismo di piante, animali e molti microorganismi, glicemia. Struttura, funzioni, meccanismo d'azione dell'insulina, del glucagone e dei rispettivi recettori. Fosforilazione del glucosio, propriet enzimatiche, funzioni metaboliche e meccanismi di regolazione delle esochinasi I, II, III e IV. Metabolismo glicidico: glicolisi anaerobia (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale, vie d'accesso alternative, glicolisi nei globuli rossi e azione del 2,3-bisfosfoglicerato sull'affinit dell'emoglobina per l'ossigeno, glicolisi e cancro, patologie causate da alterazioni del catabolismo del galattosio), fermentazione alcoolica e lattica, ciclo di Cori.

. Metabolismo (sintesi e digestione) del lattoso. Gluconeogenesi (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale). Decarbossilazione ossidativa del piruvato (significato biologico, struttura e funzionamento molecolare della PDH). Ciclo di Krebs: significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale, reazioni anaplerotiche (di ricarica) e formazione di intermedi per vie anaboliche.

. Fosforilazione ossidativa: significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale. Teoria chemiosmotica di Mitchel, complessi I, II, III, IV e V (struttura chimica e funzionamento molecolare), respirasomi, modalit di trasferimento degli equivalenti riducenti nella catena di trasporto degli elettroni, coenzima Q, citocromo C, sintesi dell'ATP (costo energetico e meccanismo di catalisi rotazionale dell'ATP sintasi).

. Glicogenolisi e glicogenosintesi (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale), glicogenosi. Metabolismo lipidico: lipidi alimentari (digestione e assorbimento intestinale), particelle lipoproteiche (Chilomicroni, VLDL, LDL, HDL), captazione tissutale delle lipoproteine, rimozione del colesterolo in eccesso ad opera delle HDL.

. Metabolismo dei triacilgliceroli e dei fosfolipidi: sintesi e catabolismo. Metabolismo degli acidi grassi: β ossidazione (significato biologico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazione enzimatica ed ormonale), ossidazione acidi grassi monoinsaturi e a numero dispari di atomi di carbonio. Sintesi acidi grassi: struttura, meccanismo d'azione, regolazione enzimatica e ormonale dell'acido grasso sintasi. Sintesi degli acidi grassi con pi di 16 atomi di carbonio e degli acidi grassi monoinsaturi.

. Corpi chetonici: chetogenesi e chetolisi, chetosi. Catabolismo generale degli aminoacidi: significato metabolico, reazioni, enzimi coinvolti, regolazioni enzimatiche e ormonali. Deaminazione anossidativa per transaminazione, aminoacidi essenziali e non essenziali.

. Struttura, propriet chimico-fisiche e funzioni degli acidi nucleici. Accrescimento 5'-3'degli acidi nucleici. Organizzazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. Propriet, funzioni e principali modificazioni chimiche degli istoni.

. Modalit d'azione e struttura dei complessi enzimatici coinvolti nella duplicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. Funzioni, meccanismo d'azione e ruolo biologico dei telomeri e della telomerasi.

. Definizione del gene. Codice genetico: triplette, degenerazione del codice genetico, vacillamento della terza base, codoni di Stop. Principali meccanismi molecolari di mutazione e riparazione del DNA in procarioti ed eucarioti. Conseguenze delle mutazioni del DNA a livello di struttura e funzione delle proteine e descrizione di alcune malattie genetiche conseguenti: anemia falciforme e retinoblastoma ereditario.

. Meccanismi di controllo trascrizionale e traduzionale nei procarioti e negli eucarioti: promotori, operoni del lattosio e del triptofano, regolazione della sintesi delle proteine ribosomiali e della ferritina. Struttura e funzioni dei fattori di trascrizione e degli enhancers.

. Degradazione delle proteine: modalit d'azione e struttura dei complessi enzimatici coinvolti nella via dell'ubiquitina-proteosoma. Struttura e funzioni dei proteasomi 20S e 26S. Ruolo della via ubiquitina-proteasoma nella patogenesi di varie malattie. Oncogeni, proto-oncogeni, anti-oncogeni, onco-proteine, oncosoppressori. Funzioni di P53 e di NFkB e meccanismi di regolazione del loro livello.

. Processi di maturazione dell'mRNA, del tRNA e dell'rRNA nei procarioti e negli eucarioti. Splicing alternativo e auto-splicing. Ribozimi, teoria del mondo a RNA. Maturazione ed assemblaggio ribosomi. Sintesi proteica in eucarioti e procarioti.

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