Scuola di Medicina e Chirurgia

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza della struttura chimica e funzione delle principali macromolecole biologiche e dei meccanismi molecolari inerenti il metabolismo cellulare e tissutale con relativa regolazione. Possedere conoscenze dei meccanismi alla base della trasmissione e identificazione dei geni associati a patologie ereditarie e fornire la base culturale necessaria alla comprensione delle malattie genetiche ed alla modalità di intervento su di esse.

Programma

PROGRAMMA DI BIOCHIMICA

 

Proteine: amminoacidi; legame peptidico; concetto di struttura e di dominio; ruolo biologico delle interazioni deboli nella struttura proteica.

Proteine fibrose: alfa-cheratina, collageno. 

Proteine muscolari;  struttura del sarcomero; miosina, actina, proteine leganti l’actina.

Proteine di trasporto: emoglobina, mioglobina.

Enzimi: classificazione, definizione di sito catalitico e sito allosterico. Coenzimi. Isoenzimi.  Cinetica enzimatica di Michaelis-Menten.  Inibitori enzimatici.  Meccanismi di regolazione enzimatica. 

Bioenergetica: energia libera, reazioni esoergoniche ed endoergoniche. ATP. Concetti generali di metabolismo: catabolismo ed anabolismo. Compartimentalizzazione e  regolazione delle principali vie metaboliche cellulari. 

Metabolismo dei carboidrati: digestione ed assorbimento.  Metabolismo aerobio ed anaerobio.   Glicolisi e sua regolazione.  Piruvato deidrogenasi.  Ciclo di Krebs e sua regolazione.  Reazioni anaplerotiche. Glicogenolisi, glicogenosintesi e relativa regolazione.  Via del pentosio fosfato e sua regolazione.   Gluconeogenesi e sua regolazione.  Correlazioni cliniche: intolleranza al lattosio; diabete mellito; acidosi lattica.

Metabolismo dei lipidi: digestione ed assorbimento. Chilomicroni e lipoproteine. Lipolisi e sua regolazione.  Attivazione degli acidi grassi e loro trasporto carnitina-mediato nei mitocondri.  Beta-ossidazione degli acidi grassi e sua regolazione.  Corpi chetonici.  Biosintesi degli acidi grassi.   Biosintesi del colesterolo.  Correlazioni cliniche: obesità; chetoacidosi diabetica. 

Fosforilazione ossidativa: Il trasporto dei metaboliti e degli ioni attraverso la membrana mitocondriale.  I componenti e le reazioni della catena respiratoria. Teoria chemiosmotica e forza motrice protonica. Il complesso  dell’ATP sintasi e meccanismo di sintesi dell’ATP.

Metabolismo degli amminoacidi:  digestione ed assorbimento delle proteine.  Amminoacidi essenziali e non essenziali.  Catabolismo degli amminoacidi: ciclo dell’urea. Correlazioni cliniche: iperammoniemia e coma epatico; deficit di enzimi del ciclo dell’urea; fenilchetonuria.   

Metabolismo dei nucleotidi: biosintesi ex novo di purine e pirimidine.  Catabolismo delle purine e  pirimidine.  Via di recupero delle purine.  Inibitori della biosintesi purinica e pirimidinica come agenti chemioterapici.  Correlazioni cliniche: gotta, sindrome di Lesch-Nyhan.

Trasduzione del segnale: ormoni, fattori di crescita, recettori di membrana, recettori nucleari. Meccanismi di  trasduzione del segnale dell’insulina, glucagone, adrenalina ed ormoni steroidei.

Principali tecniche e metodologie biochimiche: Frazionamento cellulare. Centrifugazione. Tecniche spettroscopiche, cromatografiche, elettroforetiche, immunochimiche. Spettrometria di massa.

 

 

PROGRAMMA DI BIOLOGIA MOLECOLARE

 

Acidi nucleici: struttura e funzione.

Replicazione del DNA, riparazione e mutagenesi. 

Trascrizione di RNA: regolazione e splicing.  Trascrittasi inversa. 

Traduzione  proteica e modificazioni post-traduzionali.

Epigenoma ed epigenomica.

Tecniche di biologia molecolare: Reazione a catena della polimerasi (PCR).  Sequenziamento del DNA.  Clonaggio del DNA e vettori d’espressione eucariotica.  Metodi d’analisi di acidi nucleici: Southern blotting, Northern blotting, ChIP.

 

 

PROGRAMMA DI GENETICA MEDICA

 

Introduzione allo studio della Genetica. Il genoma umano.

Genetica formale

Le leggi di Mendel: principio della segregazione e principio dell'indipendenza. Alberi genealogici. Ereditarietà dominante ed ereditarietà recessiva.  La consanguineità.  Penetranza ed espressività. Ereditarietà legata al cromosoma X. Ereditarietà mitocondriale. Dominanza incompleta. Alleli multipli. La consulenza genetica e il teorema di Bayes. Geni associati e frequenza di ricombinazione. Mappatura dei geni. Marcatori genetici. L'analisi di linkage ed il metodo del LOD score. 

Genetica dei caratteri complessi

Caratteri quantitativi. Ereditabilità e fenotipo. Identificazione di geni di suscettibilità.

Genetica delle popolazioni

La legge di Hardy-Weinberg. La mutazione. La migrazione. La deriva genetica. La selezione naturale.

Mutazioni  geniche

Mutazioni missense, mutazioni nonsense, mutazioni frame-shift, mutazioni nei siti di splicing. Espansioni di triplette. Cenni di mutagenesi.  Metodi molecolari di ricerca delle mutazioni.

Citogenetica

I cromosomi ed il cariotipo umano. Il bandeggio dei cromosomi. Le aberrazioni cromosomiche e le aneuploidie; meccanismi di generazione e conseguenze patologiche. Cenni di citogenetica molecolare.

Epigenetica

Metilazione del DNA. Modificazioni post-traduzionali degli istoni. RNA non codificanti. I microRNA. L'inattivazione del cromosoma X. L’imprinting genomico.

Ingegneria genetica

Il clonaggio dei geni. Le cellule staminali. Modelli animali transgenici e knock-out. Il sistema CRISPR/Cas9.  La terapia genica.

Stima dell’impegno orario richiesto per lo studio individuale del programma

Il corso di Biochimica e Biologia Molecolare è di 13 CFU.

1 CFU corrisponde a 25 h di studio, di cui 13 h di didattica frontale e 12

ore di studio individuale. Pertanto, il corso di Biochimica e Biologia Molecolare richiede per lo studio individuale 12 ore x 13 CFU= 156 ore.

Risorse per l'apprendimento

- Lehninger, A. L., Nelson, D. L., and Cox, M. M. Principi di Biochimica, Ed. Zanichelli,  Bologna.

- Stryer, L. Biochimica, Ed. Zanichelli, Bologna.

- Devlin, T. M. Biochimica, Ed. Gnocchi, Napoli.

Diapositive usate per le lezioni frontali, domande di autovalutazione.

- Mathews C. K., Van Holde K. E. , Ahern, K. G. Biochimica, Casa Editrice Ambrosiana s.r.l., Milano

- R. Garrett, C. Grisham Principi di Biochimica Ed. Piccin, Padova.

- Amaldi F., Benedetti P., Pesole G., Plevani P. Biologia Molecolare. Seconda Edizione. Casa Editrice Ambrosiana, Milano

- Karp G. Biologia Cellulare e Molecolare, EdiSES s.r.l., Napoli

- Neri G, Genuardi M. Genetica umana e medica. Masson.

- Thompson & Thompson. Genetica in medicina. EdiSES.

Attività di supporto

Attività seminariali su ricerche bibliografiche di gruppo coordinate dai docenti.

Modalità di frequenza

Le modalità sono indicate dal Regolamento didattico d’Ateneo.

Modalità di accertamento

L'esame consiste in una prova scritta, comprendente domande sull'intero programma del corso ed una verifica orale facoltativa.

Test di 35 domande, ogni domanda con 4 risposte, di cui una esatta.

 

Numero domande per disciplina:

Biochimica: 18 domande da 1 punto per risposta esatta (soglia superamento: punteggio 11 equivalente a 60% risposte esatte) + 1 domanda (per ottenere la lode)

Biologia molecolare: 8 domande da 1 punto per risposta esatta (soglia superamento: punteggio 5 equivalente a 60% risposte esatte)

Genetica: 8 domande da 0.5 punti per risposta esatta (soglia superamento: punteggio 2  equivalente al 50% risposte esatte).

La valutazione totale è la somma dei punteggi: voto massimo 30 e lode (punteggio 35); voto minimo 18 (punteggio 18).

Per accedere all’esame orale è richiesta la soglia di 23 risposte esatte. L’esame orale consiste in 3 domande (1 per disciplina) con punteggio di 1 per domanda.

Il punteggio assegnato all’orale è in base a + 1 oppure  - 1 (per domanda esatta oppure sbagliata) da sommare al punteggio dello scritto.