Gli orari e le modalità di svolgimento del corso 2021-2022 sono disponibili sulla pagina corrispondente all'interno di questo sito e sul catalogo dei corsi di studio di Sapienza

• Per chiarimenti o spiegazioni su specifici argomenti il docente è sempre disponibile: si prega di fissare un appuntamento contattandolo per posta elettronica.

OBIETTIVO DEL CORSO:

Al termine del corso e al superamento dell’esame lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle aree riportate sotto. In generale sarà in grado di: descrivere la struttura e la funzione delle principali classi di macromolecole biologiche; spiegare le principali vie metaboliche in termini di reazioni chimiche, riconoscendo e riproducendo le strutture dei metaboliti; spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente avrà la capacità di interpretare e spiegare i fenomeni biologici in chiave biochimica, descrivendone le basi molecolari in termini di strutture e reazioni chimiche. Le capacità critiche e di giudizio degli studenti saranno sviluppate grazie a esercitazioni in classe, in cui saranno proiettati video e svolti esercizi numerici, ed esperienze pratiche di laboratorio, in cui essi applicheranno i concetti studiati a lezione, eseguendo e interpretando esperimenti che in futuro saranno in grado di riprodurre autonomamente. Anche le capacità di comunicazione saranno esercitate durante le lezioni teoriche, che prevedono momenti di discussione aperta. In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze appena descritte per la comprensione di altre discipline e per il lavoro in laboratori di analisi e di ricerca.

a) conoscenza e capacità di comprensione

-        Conoscenza e comprensione del rapporto tra struttura e funzione delle principali classi di macromolecole e molecole biologiche

-        comprensione della logica chimica del metabolismo

-        conoscenza delle principali vie metaboliche e delle reazioni che le costituiscono

-        comprensione dei principi e fenomeni alla base delle principali metodologie biochimiche

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione

-        capacità di interpretare e spiegare i fenomeni biologici in chiave biochimica

-        capacità di applicare a problemi sperimentali specifici le tecniche appropriate

c) autonomia di giudizio

-        saper risolvere autonomamente problemi biochimici anche numerici

-        saper individuare i fenomeni biologici e biomedici che possono essere spiegati in chiave biochimica

-        saper selezionare e valutare le tecniche più appropriate a risolvere un determinato problema sperimentale

-         

d) abilità comunicative

-        saper illustrare e spiegare i fenomeni  biochimici con termini appropriati e con rigore logico

-        saper riprodurre le principali strutture di metaboliti e biomolecole in generale

-        saper descrivere il funzionamento delle principali tecniche biochimiche

e) capacità di apprendimento

-        acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento della biochimica

-        acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche

-        capacità di apprendere rapidamente e applicare le tecniche biochimiche in contesti lavorativi di laboratorio

Prerequisiti per la frequenza del corso:

1) INDISPENSABILE. Conoscenza dei concetti di base della chimica generale e della chimica organica. In particolare, è necessario conoscere: a) le proprietà dei principali gruppi funzionali; b) il meccanismo delle reazioni di sostituzione e addizione nucleofila; c) il concetto di acido, base e di pH; d) le proprietà delle soluzioni tampone.

2) IMPORTANTE. Principi e leggi della termodinamica; concetto di equilibrio chimico; fondamenti di cinetica chimica.

PROGRAMMA DEL CORSO

 Contenuti del corso.

Il corso si articolerà in una prima parte dedicata allo studio delle proprietà, della struttura e della funzione delle macromolecole biologiche. Nella seconda parte saranno prese in esame le principali metodologie utilizzate nel laboratorio biochimico. Lo studio teorico dei metodi sperimentali sarà affiancato da esercitazioni in classe, con proiezione e discussione di video e calcoli numerici, e da esperienze pratiche in laboratorio. L’ultima parte del corso sarà dedicata ai principi, ai meccanismi e alla regolazione del metabolismo cellulare.

PARTE 1: Le macromolecole biologiche

Proteine (8 ore). Proprietà dell’acqua. Amminoacidi e legame peptidico.  Struttura e funzione delle proteine. Livelli strutturali. Proteine fibrose e globulari. Ripiegamento e denaturazione delle proteine. Proprietà dinamiche delle proteine.

Mioglobina ed emoglobina (6 ore). Ruolo fisiologico. Struttura terziaria e quaternaria. Cooperatività del legame con l’ossigeno. Modelli allosterici concertato e sequenziale. Effetto Bohr ed effettori allosterici. Emoglobine patologiche e malattie molecolari.

Enzimologia (8 ore). Caratteristiche generali degli enzimi. Teoria generale della catalisi enzimatica. Cinetica enzimatica. Meccanismi d’inibizione reversibile. Meccanismi di catalisi enzimatica. Ruolo di vitamine e coenzimi nella catalisi. Regolazione dell’attività enzimatica.

Lipidi (4 ore). Struttura e funzione. Membrane biologiche. Vitamine liposolubili.

Glucidi (2 ore). Struttura e funzione. Disaccaridi e polisaccaridi. Glicoproteine.

Acidi nucleici (2 ore). Struttura delle basi puriniche e pirimidiniche, dei nucleosidi e dei nucleotidi.

PARTE 2: Le metodologie biochimiche.

Metodologie biochimiche (8 ore). Strategie di purificazione delle proteine. Dosaggio delle proteine. Tecniche cromatografiche ed elettroforetiche. Spettrometria di massa. Dosaggio degli enzimi. Tecniche per determinare la struttura primaria e la struttura tridimensionale delle proteine.

PARTE 3: Il metabolismo.

Aspetti generali del metabolismo (4 ore). Principi fondamentali della termodinamica applicati ai sistemi biologici. Ruolo dell’ATP e dei composti ad alta energia nel metabolismo energetico. Trasportatori di elettroni. Reazioni di ossidoriduzione. Meccanismi di regolazione metabolica.

Vie metaboliche e loro regolazione (18 ore). Glicolisi, fermentazione alcolica e omolattica. Via dei pentosi fosfato. Gluconeogenesi. Ciclo di Cori. Metabolismo del glicogeno. Piruvato deidrogenasi. Ciclo degli acidi tricarbossilici. Ciclo del gliossilato. Degradazione e sintesi degli acidi grassi. Corpi chetonici. Sintesi del colesterolo. Metabolismo dell’azoto proteico e degradazione degli amminoacidi. Ciclo glucosio-alanina. Ciclo dell’urea. Trasportatori di unità monocarboniose. Catena di trasporto degli elettroni. Fosforilazione ossidativa. Sistemi navetta malato-aspartato e glicerofosfato..

Regolazione ormonale e trasduzione del segnale (2 ore).

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO.

Il corso sarà svolto tramite lezioni frontali teoriche (64 ore), esercitazioni teoriche in classe (6 ore) ed esperienze pratiche di laboratorio (6 ore).

Le norme anticovid hanno modificato la modalità di insegnamento che si svolge in modalità mista: in presenza e a distanza.

Lezioni frontali:

1) Spiegazione degli argomenti oggetto del programma tramite proiezione di diapositive e materiale audiovisivo. Questo modello didattico è volto a fornire la conoscenza teorica della Biochimica.

2) Discussioni aperte degli argomenti di lezione, durante le quali gli studenti sono chiamati a intervenire, che hanno lo scopo di sviluppare le capacità di comunicazione, critica e giudizio.

Esercitazioni teoriche in aula:

1) Proiezione e discussione di video sulla purificazione delle proteine (2 ore in classe)

2) Proiezione e discussione di video sull'elettroforesi (2 ore in classe)

3) Esercitazione pratica sull’uso dei modelli molecolari (2 ore in classe)

Le esercitazioni hanno lo scopo di approfondire i concetti teorici studiati a lezione e di metterli in pratica.

Esperienze di laboratorio:

1) Simulazione della purificazione di proteine al computer (2 ore in laboratorio informatico)

2) Separazione cromatografica di proteine e piccole molecole (2 ore di attività pratica in laboratorio).

3) Misure di cinetica enzimatica (2 ore di attività pratica in laboratorio).

Le esperienze di laboratorio hanno lo scopo di mettere in pratica i concetti teorici studiati a lezione, sviluppare la capacità di pianificare un esperimento e interpretarlo, accrescere le capacità critiche e di giudizio.

MODALITÁ DI VALUTAZIONE

L'esame di Chimica Biologica, che si svolge al termine dell’insegnamento, è orale e si articola in tre prove consecutive della durata di 10 minuti ciascuna, che hanno luogo nello stesso giorno. Ogni prova consiste in un’interrogazione condotta da un docente diverso. Ogni docente formula una domanda in modo che, complessivamente, siano discusse tutte le parti del programma: le macromolecole biologiche, le metodologie biochimiche e il metabolismo.

In generale, la preparazione dello studente sarà valutata in base alla sua capacità di descrivere i processi biochimici in modo chiaro e scientificamente rigoroso e di saper collegare i vari argomenti, dimostrando di aver compreso la logica biochimica dei viventi. In particolare, allo studente sarà richiesta: la conoscenza della struttura e della funzione delle principali classi di macromolecole biologiche; la capacità di spiegare le principali vie metaboliche in termini di reazioni chimiche, riconoscendo e riproducendo le strutture dei metaboliti; la capacità di spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche. Ai fini della valutazione complessiva della preparazione dello studente, saranno prese in considerazione anche le capacità di comunicazione, critica e giudizio.

Ognuno dei docenti, sulla base dei criteri esposti, esprime una votazione in trentesimi. La votazione finale è una media delle tre singole votazioni.