ADVANCED BIOLOGICAL CHEMISTRY

L’insegnamento ricade tra le attività formative di base del corso di laurea magistrale in Chimica e Tecnologie Sostenibili (Classe LM-54), indirizzo "Biomolecular Chemistry" e ha lo scopo di fornire agli/alle studenti/studentesse delle conoscenze avanzate di chimica biologica.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: i) comprendere e analizzare in modo critico il funzionamento e comprendere la regolazione delle principali vie metaboliche; ii) favorire e stimolare l’utilizzo di un ragionamento logico per effettuare connessioni tra le diverse vie metaboliche; iii) sviluppare la capacità di esporre concetti scientifici in maniera formale e utilizzando un linguaggio appropriato.

i) Conoscenza e comprensione
• Conoscere le modalità di funzionamento delle principali vie metaboliche e comprenderne i meccanismi di regolazione;
• Saper effettuare connessioni logiche tra le diverse vie metaboliche.

ii) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
• Saper impiegare i concetti appresi per comprendere ed interpretare in modo logico il funzionamento e la regolazione delle principali vie metaboliche;
• Saper utilizzare le conoscenze apprese per effettuare connessioni tra le diverse vie metaboliche in maniera logica e deduttiva.

iii) Capacità di giudizio
• Utilizzare le conoscenze acquisite per effettuare un’analisi critica e quantitativa delle modalità di funzionamento e regolazione delle principali vie metaboliche;
• Saper riconoscere eventuali errori tramite un’analisi critica del metodo applicato e saper formulare e argomentare semplici ipotesi alternative.

iv) Abilità comunicative
• Saper comunicare le conoscenze apprese utilizzando una terminologia appropriata;
• Saper interagire con il docente e con i compagni in modo rispettoso e costruttivo.

v) Capacità di apprendimento
• Saper prendere appunti, selezionando e raccogliendo le informazioni secondo la loro importanza e priorità;
• Saper esporre concetti scientifici in maniera formale e utilizzando un linguaggio appropriato.

Le tematiche affrontate durante il corso presuppongono una buona conoscenza della chimica bio-organica, possibilmente (ma non necessariamente) avendo superato l’esame di tali insegnamenti.

i) Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato
Glicolisi: fase preparatoria e fase di recupero energetico. Il ruolo dell’ATP e del NADH nella glicolisi. Le vie di alimentazione della glicolisi. Il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. La gluconeogenesi e l’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato.

ii) Principi di regolazione metabolica
Regolazione delle vie metaboliche. Analisi del controllo metabolico. Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi. Il metabolismo del glicogeno negli animali. Regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno.

iii) Il ciclo dell’acido citrico
Produzione di acetil-CoA. Reazioni del ciclo dell’acido citrico. Regolazione del ciclo dell’acido citrico.

iv) Il catabolismo degli acidi grassi
Digestione, mobilizzazione e trasporto degli acidi grassi. Ossidazione degli acidi grassi. I corpi chetonici.

v) Ossidazione degli amminoacidi e produzione dell’urea
Destino metabolico dei gruppi amminici. Escrezione dell’azoto e ciclo dell’urea. Vie di degradazione degli amminoacidi.

vi) Fosforilazione ossidativa e fotofosforilazione
Il flusso degli elettroni nei mitocondri. La sintesi dell’ATP. Regolazione della fosforilazione ossidativa. I mitocondri nella termogenesi, nella sintesi degli steroidi e nell’apotosi. I geni mitocondriali: la loro origine e gli effetti delle mutazioni. Caratteristiche generali della fotofosforilazione. L’assorbimento della luce. L’evento fotochimico centrale: il flusso di elettroni indotto dalla luce. Sintesi di ATP accoppiata alla fotofosforilazione. Evoluzione della fotosintesi ossigenica.

vii) Biosintesi dei carboidrati nelle piante e nei batteri
Sintesi fotosintetica dei carboidrati. La fotorespirazione e le vie C4 e CAM. Biosintesi dell’amido e del saccarosio. Sintesi dei polisaccaridi della parete cellulare: cellulosa delle piante e peptidoglicani dei batteri. Integrazione del metabolismo dei carboidrati nelle cellule vegetali.

viii) Biosintesi dei lipidi
Biosintesi degli acidi grassi e degli eicosanoidi. Biosintesi dei trigliceridi. Biosintesi dei fosfolipidi di membrana. Colesterolo, steroidi e isoprenoidi: biosintesi, regolazione e trasporto.

ix) Biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate
Metabolismo dell’azoto. Biosintesi degli amminoacidi. Molecole derivate dagli amminoacidi. Biosintesi e degradazione dei nucleotidi.

x) Ingegneria metabolica e biologia sintetica: concetti e applicazioni.

Come supporto allo studio, ogni testo universitario contenente le nozioni di base della chimica biologica è accettabile. Si suggeriscono tuttavia i seguenti testi:
• D.L. Nelson, M.M. Cox: I principi di biochimica di Lehninger, VII ed., Zanichelli.
• A. Hofmann and S. Clokie. Wilson and Walker’s Principles and Techniques of Biochemistry. VIII ed., Cambridge University Press

La verifica dell’apprendimento avviene per mezzo di una prova orale. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare e valutare: i) il livello di conoscenza dei temi affrontati a lezione, ii) la capacità di ragionamento critico e iii) l’abilità di compiere collegamenti tra i vari contenuti del corso.
Saranno oggetto di valutazione il grado di accuratezza delle risposte e la proprietà del linguaggio scientifico utilizzato. La partecipazione costante ed attiva alle lezioni saranno considerati elementi positivi di valutazione.
Nello specifico la prova orale consiste di domande aperte riguardanti tutte le parti del programma riportato nella sezione “Contenuti”. Gli/le studenti/studentesse devono in tal modo dimostrare sia l’apprendimento degli argomenti svolti a lezione sia la capacità di esporli in maniera formale e concisa utilizzando un linguaggio scientifico appropriato;
Durante la prova non sono ammessi l’utilizzo di appunti, libri di testo, supporti elettronici e altro, pena l’esclusione dalla prova.
La valutazione è espressa in trentesimi. Gli appelli avverranno all’interno delle date stabilite dal calendario accademico.

L’insegnamento è organizzato in lezioni teoriche frontali. Le lezioni si svolgono mediante l’utilizzo combinato della lavagna tradizionale e delle diapositive su PowerPoint. Il materiale didattico è presente e scaricabile dalla piattaforma e-learning Moodle di Ateneo.

Inglese

Inglese

orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale umano, salute, educazione" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile