Scuola di Medicina e Chirurgia
Università Magna Graecia di Catanzaro
Università Magna Graecia di Catanzaro
Il Corso ha come obiettivo quello di fornire la preparazione teorica e le basi delle conoscenze scientifiche riguardanti la struttura delle principali macromolecole e del loro ruolo funzionale nel metabolismo cellulare; conoscere le reazioni che coinvolgono le biomolecole e le diverse vie metaboliche fondamentali per la produzione e/o il rilascio e l’utilizzo dell’energia nei diversi sistemi cellulari; studiare la regolazione enzimatica ed i meccanismi che permettono l’integrazione tra le vie metaboliche; conoscere i meccanismi di replicazione e di riparazione del DNA, i diversi livelli di controllo dell’espressione genica e le tecniche di base per lo studio delle biomolecole.
| Modulo | Docente | CFU |
|---|---|---|
| Biochimica | Maria Mesuraca | 4 |
| Biologia | Elvira Immacolata Parrotta | 5 |
| Biologia | Giovanni Cuda | 1 |
| Biochimica | Emanuela Chiarella | 2 |
Conoscenza e capacità di comprensione
Conoscere le basi scientifiche dei fenomeni biologici e biochimici, ed i principi e le tecniche di analisi molecolare; conoscere i meccanismi ed i diversi livelli di controllo dell’espressione genica.
Capacità di applicare conoscenza a comprensione
Saper utilizzare ed applicare le informazioni biologiche nelle problematiche biomediche.
Autonomia di giudizio
Saper analizzare ed integrare, anche attraverso programmi di bioinformatica, le informazioni biologiche ed il possibile impatto di mutazioni e/o modificazioni geniche sui diversi processi che regolano l’espressione genica; saper valutare il conseguente impatto delle modificazioni molecolari sul metabolismo energetico e la corretta funzionalità cellulare.
Capacità di apprendimento
Sviluppo delle capacità di apprendimento in relazione alla necessità dell’aggiornamento scientifico del settore, attraverso la consultazione delle pubblicazioni scientifiche del settore, e delle risorse telematiche a loro disposizione.
Programma di BIOCHIMICA
Introduzione al metabolismo
Biomolecole
- Proteine: amminoacidi, legame peptidico.
- Strutture e domini proteici; esempi di proteine di interesse biologico
- Proteine di trasporto: emoglobina, mioglobina.
- Carboidrati: mono-, di- e polisaccaridi di interesse biologico
- Acidi grassi saturi ed insaturi. Triacilgliceroli, fosfogliceridi e colesterolo
Enzimi
- Natura, nomenclatura e classificazione degli enzimi.
- Meccanismo d’azione degli enzimi. Meccanismi di regolazione dell’attività enzimatica.
- Cinetica enzimatica.
Metabolismo
- Concetti generali: metabolismo, catabolismo ed anabolismo.
- Compartimenti cellulari e regolazione delle principali vie metaboliche.
- Regolazione ormonale del metabolismo.
Metabolismo dei Carboidrati
- Glicolisi, Gluconeogenesi e loro regolazione.
- Glicogenolisi, glicogenosintesi e loro regolazione.
- Ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa.
- Ciclo dei pentosi.
Metabolismo dei Lipidi
- Assorbimento e metabolismo degli acidi grassi: la beta-ossidazione. Corpi chetonici.
- Biosintesi degli acidi grassi, dei triacilgliceroli e del colesterolo.
- Lipoproteine plasmatiche - Vitamine liposolubili
Metabolismo delle Proteine
- Cenni sul metabolismo degli amminoacidi
- Ciclo dell’Urea.
Programma di Biologia
Le basi chimiche della vita e le macromolecole biologiche: legami chimici, reazioni chimiche e macromolecole biologiche: lipidi, carboidrati, acidi nucleici, proteine.
Cellule procariotiche ed eucariotiche: differenze strutturali e funzionali.
Membrana plasmatica, struttura e funzione: architettura molecolare della membrana. Il doppio strato lipidico come unità base delle membrane biologiche. La fluidità del doppio strato lipidico e la temperatura di transizione. Le proteine di membrana e loro interazioni. Asimmetria della membrana. Diffusione dei lipidi e delle proteine di membrana. Trasporto delle piccole molecole attraverso la membrana: trasporto passivo (diffusione semplice, diffusione facilitata (proteine canale e vettrici, simporto e antiporto). Trasporto attivo mediato dalle proteine vettrici accoppiate con una sorgente di energia. Struttura, funzione e regolazione della pompa Sodio/Potassio.
Organizzazione strutturale del nucleo e dell’involucro nucleare.
Nucleo: replicazione semiconservativa del DNA (esperimento di Meselson e Stahl): processo enzimatico della replicazione del DNA; RNA primasi; DNA polimerasi, topoisomerasi e ligasi; estensione dei telomeri da parte della telomerasi; cenni sui meccanismi di riparo del DNA.
Organizzazione del DNA, istoni e nucleosomi: dalla cromatina al cromosoma.
Trascrizione: struttura molecolare del gene nei procarioti e negli eucarioti. RNA polimerasi. RNA messaggeri, ribosomiali e transfer. Fasi del processo di trascrizione. Interazioni tra DNA e proteine. Fattori trascrizionali basali e cooperazione con l’RNA Polimerasi II. Processi di maturazione dell’RNA: capping, splicing, poliadenilazione. Livelli di regolazione dell'espressione dei geni (struttura della cromatina; inizio e termine della trascrizione, enhancers, silencers, elementi in cis e in trans; splicing canonico e splicing alternativo, segnali di stabilità dei messaggeri).
Traduzione: codice genetico, esperimenti per la decifrazione del codice genetico e sue proprietà. Struttura e funzione del ribosoma, e dei tRNA nella sintesi delle proteine. L'attivazione degli amminoacidi: reazioni dell'attivazione amminoacidica e amminoacil-tRNA sintetasi. Interazione dell' mRNA, degli rRNA e dei tRNA e ribosomi nella sintesi proteica. Fasi di inizio, allungamento e termine della traduzione. Meccanismi di regolazione traduzionale.
Folding e degradazione delle proteine: Chaperones molecolari, processo di ubiquitinazione.
Il reticolo endoplasmico liscio e rugoso (RER e REL): struttura, composizione chimica e funzione. L'ipotesi del segnale: caratteristiche dei segnali. Inserimento cotraduzionale e posttraduzionale. Segnali di arresto, peptidasi del segnale, proteine monopasso e multipasso. Segnali postinserzionali e ulteriori destinazioni delle proteine sintetizzate nel RE. Il dolicolo e la N-glicosilazione delle proteine sintetizzate nel RER. Il REL e la sintesi dei lipidi di membrana, degli ormoni steroidei e degli acidi biliari. Smistamento delle proteine di secrezione e di membrana dal RE al complesso del Golgi.
Il complesso del Golgi: struttura e composizione chimica delle membrane del complesso del Golgi. Organizzazione sequenziale delle cisterne e vescicole di smistamento. O-glicosilazione delle proteine di secrezione e di membrana, rielaborazione delle catene oligosaccaridiche legate all' N destinate ai lisosomi.
I lisosomi e la digestione intracellulare: struttura , composizione chimica. Tipi di percorso dei materiali da digerire nei lisosomi.
Smistamento e maturazione delle proteine secretorie e di membrana. Secrezione proteica regolata e secrezione costitutiva.
I perossisomi e le reazioni ossidative: Perossisomi, struttura e distribuzione, composizione chimica e permeabilità delle membrane, contenuto enzimatico della matrice e ossidazioni del substrato. Segnali che dirigono le proteine ai perossisomi. Biogenesi.
Mitocondri: struttura e funzione. Origine endosimbiontica. Forma, struttura e distribuzione dei mitocondri nelle cellule.
Organizzazione del citoscheletro
Il ciclo cellulare e sua regolazione: Le fasi del ciclo cellulare (interfase e mitosi) e i loro rapporti causali.
Meiosi: Significato biologico della meiosi. Fasi della meiosi.
Acidi nucleici: DNA ed RNA
Identificazione del materiale genetico.
Chimica degli acidi nucleici.
DNA: struttura primaria, secondaria, terziaria e relative proprietà.
Topologia del DNA.
RNA: struttura e funzioni (ribozimi).
Replicazione del DNA
Caratteristiche ed enzimologia della replicazione del DNA.
Replicazione del genoma delle cellule eucariotiche.
Mutabilità e riparazione del DNA
Errori di replicazione e loro riparazione.
Danni al DNA e potenziali cause: agenti endogeni ed esogeni.
Meccanismi di riparo del DNA danneggiato.
Sintesi di RNA da stampi di DNA: trascrizione
Le RNA polimerasi e le fasi della trascrizione.
Trascrizione nei procarioti .
Trascrizione negli eucarioti.
Maturazione dell'mRNA: splicing; capping; poliadenilazione; editing.
Maturazione di rRNA e tRNA.
Meccanismi di degradazione dell'RNA.
Dall'RNA alle proteine: traduzione
Codice genetico; mRNA; tRNA; ribosomi.
Traduzione nei procarioti: inizio, allungamento, terminazione.
Traduzione negli eucarioti.
Modificazioni post-traduzionali e smistamento delle proteine neosintetizzate.
Chaperon molecolari e folding delle proteine.
Struttura e funzionamento dei geni negli eucarioti superiori
Cromatina; introni.
Principi di regolazione dell'espressione genica.
Regolazione trascrizionale: enhancer; silencer; elementi di risposta nel DNA; fattori di trascrizione gene-specifici e loro regolazione.
Regolazione post-trascrizionale: maturazione, esportazione dal nucleo e stabilità dell'RNA messaggero.
Regolazione traduzionale e post-traduzionale.
Strategie di modulazione dell'espressione genica: microRNA; RNA interference; antisenso; decoy.
Tecnologia del DNA ricombinante
Modulo di Biochimica
Didattica Frontale Ore 48 - Impegno richiesto allo studente per lo studio individuale Ore 102
Modulo di Biologia
Didattica Frontale Ore 48 - Impegno richiesto allo studente per lo studio individuale Ore 102
L'essenziale di biologia molecolare della cellula - Alberts B, Bray D, Hopkin K - Zanichelli
Introduzione alla Biochimica di Lehninger - Nelson D, Cox M - Zanichelli
Possono essere consultati altri testi conformi ai programmi e di recenti edizioni.
Le modalità sono indicate dal Regolamento didattico d’Ateneo.
Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento: test di valutazione
Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento: test di valutazione
Criteri di misurazione dei risultati di apprendimento: il raggiungimento dei risultati di apprendimento è verificato attraverso un colloquio su argomenti vari attinenti ai programmi
Criteri di attribuzione del voto finale: la commissione esaminatrice valuta i risultati del colloquio e formula il voto finale.