Unit GENERAL BIOCHEMISTRY

GENERAL AND APPLIED BIOCHEMISTRY

Code	GP005391
CFU	5
Teacher	Luca Avellini
Teachers	Luca Avellini
Hours	71 ore - Luca Avellini
Learning activities	Base
Area	Discipline della struttura, funzione e metabolismo delle molecole di interesse biologico
Academic discipline	BIO/10
Type of study-unit	Obbligatorio (Required)
Language of instruction	Italiano
Contents	Regolazione dell'attività enzimatica. Bioenergetica e metabolismo. Ruolo funzionale e processi catabolici e anabolici di glucidi, lipidi e proteine, compresi i meccanismi di transdeaminazione e ureogenesi. Meccanismi di regolazione del metabolismo e interrelazioni tra i vari metabolismi nei mammiferi. Principi generali sulle tecniche preparative, cromatografiche e spettrofotometriche.
Reference texts	M.L. Nelson, M.M. Cox "Principi di Biochimica di Lehninger" Zanichelli. Il materiale utilizzato dal docente a lezione sarà disponibile sulla piattaforma di elearning ufficiale dell'Università (Unistudium)
Educational objectives	L'insegnamento ha l'obiettivo principale di fornire gli elementi di base per una adeguata conoscenza delle vie metaboliche, delle loro integrazioni e regolazioni e di fornire le basi teoriche delle tecniche preparative, spettroscopiche e cromatografiche di più comune utilizzo. Alla fine del corso, lo studente possiederà le adeguate basi culturali per comprendere le specificità d’organo e tessuto e le differenze tra specie trattate dalla biochimica sistematica e comparata e per affrontare lo studio delle altre materie successive, soprattutto della fisiologia e della patologia generale nonché della nutrizione e della farmaco-tossicologia. Inoltre lo studente acquisterà la capacità critica necessaria a riconoscere e prevedere i diversi adattamenti metabolici conseguenti ai mutamenti alimentari o ambientali. Infine, lo studente possiederà anche l'abilità di utilizzare i più comuni strumenti di laboratorio per le misurazioni gravimetriche e volumetriche, di eseguire l'estrazione dei lipidi con solventi e di eseguire una TLC. Tali conoscenze e abilità verranno certificate dal superamento dell'esame.
Teaching methods	Attività teoriche: in aula che tratteranno tutti gli argomenti previsti dal programma del corso. Attività pratiche: effettuate presso i laboratori didattici (piano seminterrato edificio centrale) volte all'approfondimento e all'applicazione pratica di temi trattati durante le lezioni teoriche. Gli studenti saranno divisi in 4 gruppi di massimo 15 studenti.
Extended program	Lezioni Teoriche: INTRODUZIONE AL METABOLISMO (8 ore): Enzimi, meccanismo d'azione e cinetica enzimatica (equazione di Micaelis-Menten); meccanismi di regolazione dell'attività enzimatica, modulazione allosterica omotropica ed eterotropica, modello simmetrico e sequenziale, comportamento dell'emoglobina; regolazione covalente reversibile, concetto di secondo messaggero, amplificazione a cascata del segnale. La regolazione automatica: termodinamica e cinetica. La regolazione a distanza, trasduzione del segnale. Compartimentazione cellulare. Organizzazione del metabolismo, legami ad alta energia libera di idrolisi, ciclo dell'ATP (4 modi di utilizzazione e 4 modi per la sintesi dell'ATP). METABOLISMO GLUCIDICO (9 ore): Origine e destini del glucosio, ruolo dell'esochinasi e della glucochinasi; la glicolisi: le singole reazioni delle due fasi, utilizzazione di altri monosaccaridi, destini del piruvato (lattato deidrogenasi e complesso della decarbossilazione del piruvato); gluconeogenesi: origine dei precursori, reazioni specifiche; regolazione reciproca di glicolisi e gluconeogenesi, enzima bifunzionale e fruttosio 2-6 bisfosfato. Sintesi e degradazione del glicogeno, ruolo dell'UDP-glucosio, regolazione allosterica e covalente del metabolismo del glicogeno. Ciclo di Cori. Via del pentosio fosfato. METABOLISMO TERMINALE (6 ore): Origine dell'Acetil-CoA, Ciclo di Krebs: singole reazioni, ruolo anfibolico, ruolo dell'ossalacetato, reazioni anaplerotiche; regolazione reciproca di piruvato carbossilasi e piruvato deidrogenasi. Catena respiratoria: trasportatori e potenziale red-ox, ciclo dell'ubichinone, le pompe protoniche, il gradiente protonico come forma di immagazzinamento di energia (traslocasi dei nucleotidi adenilici e termogenina); Fosforilazione ossidativa. Regolazione da carico energetico. Resa energetica. I sistemi navetta (del malato-aspartato e del glicerolo-fosfato). METABOLISMO LIPIDICO, PROTEICO ed INTERRELAZIONI METABOLICHE (10 ore): Trasporto dei lipidi nel sangue. AcilCoA sintetasi, ruolo della carnitina e regolazione del trasporto, beta-ossidazione degli acidi grassi saturi ed insaturi e a numero dispari di C: singole reazioni e resa energetica; sintesi e significato dei corpi chetonici. Sintesi del palmitato, reazioni di allungamento e desaturazione, trasporto del citrato e ruolo dell'enzima malico. Amminoacidi glucogenici e lipogenici, transdeaminazioni, ruolo di alanina e glutammina. Metabolismo azotato e ciclo dell'urea. Interrelazioni metaboliche. METODOLOGIE BIOCHIMICHE (10 ore). Principi generali delle tecniche analitiche e preparative di comune utilizzo nel laboratorio biochimico: tecniche cromatografiche (TLC, HPLC, GLC) e spettrofotometriche (Legge di Lambert-Beer, curve di taratura, spettrofotometro a singolo e doppio raggio, Fluorimetro). Lezioni Pratiche: Utilizzo di strumenti per le misure volumetriche e gravimetriche in laboratorio; preparazione di una soluzione tampone, utilizzo del pHmetro (2 ore) Esercitazione scritta con 30 domande a risposta multipla su argomenti trattati nel corso di Propedeutica Biochimica per valutare le conoscenze possedute dagli studenti necessarie per affrontare lo studio della biochimica (1 ora). Estrazione lipidica da campioni di sangue (2 ore). Separazione in TLC degli estratti lipidici ottenuti nella esercitazione precedente (2 ore).

GENERAL CHEMISTRY AND ORGANIC

Code	GP005389
CFU	3
Teacher	Luca Avellini
Teachers	Tiziana Del Giacco (Codocenza)
Hours	42 ore (Codocenza) - Tiziana Del Giacco
Learning activities	Base
Area	Discipline applicate agli studi medico-veterinari
Academic discipline	CHIM/06
Type of study-unit	Obbligatorio (Required)
Language of instruction	Italian
Contents	General introduction to chemistry. GENERAL CHEMISTRY: atomic structure of the elements, reactivity and interatomic bonds, concentration and properties of solutions, chemistry in action: the reactions. Organic chemistry: functional groups, stereochemistry, reaction mechanisms, classes of compounds and related reactions. PROGRAM: INTRODUCTION TO CHEMISTRY GENERAL CHEMISTRY 1) Atomic structure of the elements-reactivity and interatomic bonds: atomic structure, orbitals, electronic configuration, periodic properties of the elements, reactivity of the elements and octet rule, the chemical bond, hybridization, structural formulas, resonance. (7 h) 2) Weak intermolecular interactions (van der Waals and London forces, hydrogen bonding); concentration and solution properties: molecular weight and mol, solutions, stoichiometry, colligative properties. (4 h) 3) The chemistry in action-the reactions: kinetics, thermodynamics, chemical equilibrium, catalysis, acids and bases, pH, titration, buffer systems, redox reactions. (4 h) ORGANIC CHEMISTRY 1) Functional groups. (3 h) 2) Stereochemistry. (2 h) 3) Ways in which the reactions take place: reaction mechanisms. (2 h) 4) Classes of compounds and their reactions: alkanes, alkenes and alkynes; aromatic hydrocarbons; alcohol, ethers, and sulfur compounds; aldehydes and ketones; carboxylic acids; amines. (4 h)
Reference texts	Suggested books: Dario Ghigo “Elementi di chimica generale e organica. Per i corsi di area sanitaria.” Libreria Universitaria Bettelheim, Brown, Campbell, Farrell "Chimica e propedeutica biochimica" Edises Slides of lectures and bibliography provided by the teacher.
Educational objectives	The main objective of this course is to provide students with basic knowledge of general and organic chemistry, essential prerequisite for the subsequent deepening in various fields of chemistry and biology, with particular reference to the biochemical processes. KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING - The main knowledge gained will be part of the general chemistry: atomic and molecular structure of matter, chemical reactivity, thermodynamic and equilibrium, the properties of the solutions; in the field of organic chemistry: nomenclature, structure and reactivity of the main functional groups (from hydrocarbons to organic compounds containing hetero atoms), reaction mechanisms by the which the transformations of organic compounds can be rationalized and the basic principles of stereochemistry. The exercises on the lecture topics will offer the student the opportunity to evaluate and verify the knowledge acquired. APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING - At the end of the course students will be able to use the basic concepts of general and organic chemistry for the subsequent development of specific skills in the medical-veterinary field. In particular they will be able to use the knowledge gained to understand at molecular level the cells and animal organism biological mechanisms. The understanding of the reaction mechanisms will allow the student to rationalize the transformations of organic compounds in biochemistry.
Teaching methods	The lessons are organized as follows: Face-to-face lessons (26 hours) on the topics envisaged by the current program, supported by Power Point and blackboard; at the end of each topic are provided examples that are designed to facilitate, increase and improve learning. Practical training (4 hours) which consist in the resolution of questions regarding the stoichiometric calculations applied to solutions, the pH, colligative properties and buffer solutions. It is also planned experiments on some topics of the course performed in the laboratory. Students will be divided into 4 groups, each of 20 students.
Other information	None
Extended program	INTRODUCTION TO CHEMISTRY GENERAL CHEMISTRY 1) Atomic structure of the elements-reactivity and interatomic bonds: atomic structure, orbitals, electronic configuration, periodic properties of the elements, reactivity of the elements and octet rule, the chemical bond, hybridization, structural formulas, resonance. (7 h) 2) Weak intermolecular interactions (van der Waals and London forces, hydrogen bonding); concentration and solution properties: molecular weight and mol, solutions, stoichiometry, colligative properties. (4 h) 3) The chemistry in action-the reactions: kinetics, thermodynamics, chemical equilibrium, catalysis, acids and bases, pH, titration, buffer systems, redox reactions. (4 h) ORGANIC CHEMISTRY 1) Functional groups. (3 h) 2) Stereochemistry. (2 h) 3) Ways in which the reactions take place: reaction mechanisms. (2 h) 4) Classes of compounds and their reactions: alkanes, alkenes and alkynes; aromatic hydrocarbons; alcohol, ethers, and sulfur compounds; aldehydes and ketones; carboxylic acids; amines. (4 h)

INTRODUCTORY BIOCHEMISTRY

Code	GP005390
CFU	3
Teacher	Luca Avellini
Teachers	Luca Avellini
Hours	42 ore - Luca Avellini
Learning activities	Base
Area	Discipline della struttura, funzione e metabolismo delle molecole di interesse biologico
Academic discipline	BIO/10
Type of study-unit	Obbligatorio (Required)
Language of instruction	Italian
Contents	Struttura, caratteristiche chimico-fisiche e reattività dei gruppi funzionali presenti in Glucidi, Lipidi, Proteine ed Acidi nucleici. Le membrane biologiche e i meccanismi di trasporto transmembrana. Enzimi e principi di cinetica enzimatica.
Reference texts	Bettelheim, Brown, Campbell, Farrell "Chimica e Propedeutica Biochimica" EdiSES M.L. Nelson, M.M. Cox "Principi di Biochimica di Lehninger" Zanichelli
Educational objectives	Fornire gli elementi di base per una adeguata conoscenza delle caratteristiche chimico-fisiche e della reattività dei gruppi funzionali presenti nelle molecole di interesse biologico. Alla fine del corso, lo studente possiederà le adeguate basi culturali per comprendere la struttura e la funzione di glucidi, lipidi e proteine, la cinetica enzimatica e la bioenergetica e sarà in grado di discutere in maniera ragionata sulle singole reazioni delle vie metaboliche studiate nel modulo di Biochimica generale ed applicata. Tali conoscenze e abilità verranno certificate dal superamento dell'esame.
Teaching methods	Attività teoriche in aula che tratteranno tutti gli argomenti previsti dal programma del corso. Attività pratiche effettuate sia in aula che presso i laboratori didattici (piano seminterrato edificio centrale) volte all'approfondimento e all'applicazione pratica di temi trattati durante le lezioni teoriche. Gli studenti saranno divisi in 4 gruppi di massimo 15 studenti.
Extended program	LEZIONI TEORICHE: Richiami di chimica organica (3 ore) - reazioni di sostituzione, somma ed eliminazione. Nucleofili ed elettrofili. Stati di ossidazione dell'atomo del carbonio. Basicità delle ammine. Glucidi (7 ore) - Monosaccaridi e serie steriche: aldosi e chetosi, strutture cicliche e reazioni di emiacetalizzazione, condensazione alcolica, tautomeria cheto-enolica e interconversione degli osi; formazioni di acetali e legame glicosidico, di- e poli-saccaridi. Lipidi (3 ore) - Acidi grassi saturi, mono- e poli-insaturi, essenziali; reattività del gruppo carbossilico, esteri, tioesteri, glicerolipidi. Steroidi. Modello di membrana biologica - molecole anfipatiche, micelle e doppi strati, mesomorfismo termotropico, concetto di fluidità di membrana (1 ora). Poteine (8 ore) - Amminoacidi e loro reazioni: lo zwitterione, decarbossilazione, deaminazione, formazione di emiamminali e di basi di Shiff, ruolo del piridossalfosfato. Il legame peptidico (legame amidico), i 4 livelli di struttura delle proteine, modificazioni conformazionali, denaturazione e rinaturazione. Nucleotidi - le basi puriniche e pirimidiniche, nucleosidi e legame N-glicosidico, ribosio e desossiribosio, i legami fosfoanidridici (2 ore). Trasporti attraverso le membrane (diffusione semplice e facilitata, proteine vettrici e canale, trasporto attivo primario e secondario, affinità, specificità e velocità massima), la compartimentazione cellulare (2 ore). LEZIONI PRATICHE lezione di tipo supervised impostata per favorire la discussione e l'allineamento degli studenti relativamente agli argomenti di chimica organica, gruppi funzionali e loro reattività (2 ore) Utilizzazione di modelli molecolari per la costruzione di molecole semplici e chirali e per la comprensione delle strutture dei monosaccaridi (2 ore).