BIOCHIMICA - BIOCHIMICA APPLICATA

Crediti: 
12
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2020/2021
Responsabile della didattica: 
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

L'insegnamento è suddiviso nei seguenti moduli didattici: 

Obiettivi formativi

BIOCHIMICA:
Al termine dell’attività formativa ci si attende che lo studente dimostri di aver compreso la logica generale del metabolismo, la struttura e la funzione delle macromolecole biologiche e i meccanismi attraverso i quali le reazioni dell’organismo sono svolte, regolate e coordinate. In particolare:
1. Conoscenza e capacità di comprensione:
- conoscere e comprendere la funzione e la struttura delle principali macromolecole biologiche (monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi, amminoacidi, proteine, nucleotidi, polinucleotidi, principali cofattori e gruppi prostetici)
- conoscere e comprendere le principali vie metaboliche trattate nel corso
- conoscere e comprendere nei dettagli molecolari le reazioni enzimatiche trattate nel corso

2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate.
- descrivere le principali caratteristiche strutturali di tutte le proteine e macromolecole
- Risolvere semplici problemi di biochimica

3. Abilità comunicative.
- esporre i contenuti del corso in modo organico e con un linguaggio che faccia uso dell’appropriata terminologia scientifica

4. Capacità di apprendere. Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- apprendere nuovi meccanismi di catalisi sulla base di letteratura scientifica semplificata
- apprendere nuove vie metaboliche, comprendendone la logica metabolica e bioenergetica sottostante, sulla base di testi didattici o sulla base di letteratura scientifica semplificata.

BIOCHIMICA APPLICATA
Al termine dell’attività formative lo studente dovrebbe aver acquisito conoscenze delle principali tecniche di laboratorio biochimico. Dovrebbe essere in grado di affrontare in modo critico un problema di tipo biochimico associandolo alla corretta tecnica per investigarlo. Dovrebbe inoltre essere in grado di analizzare semplici dati ottenuti mediante le tecniche affrontate e di ricavarne informazioni.
1. Conoscenza e capacità di comprensione. Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- Conoscere e comprendere le principali metodologie biochimiche
- Saper descrivere i principi di ciascuna metodologia nei dettagli molecolari
- Conoscere le applicazioni delle tecniche descritte

2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate. Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- Saper individuare la tecnica più adatta per ottenere informazioni strutturali e funzionali di macromolecole
- Saper svolgere semplici problemi che prevedano l’applicazione delle tecniche trattate

3. Abilità comunicative. Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- saper comunicare gli argomenti oggetto dell’esame in modo chiaro, sintetico ed efficace.
- sappia comunicare i risultati scientifici sperimentali

4. Capacità di apprendere. Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- fare collegamenti tra le varie tecniche apprese
- comprendere le potenzialità della ricerca in campo biochimico

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Organica. Per il modulo di Biochimica Applicata, è richiesta la frequenza di quello di Biochimica.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso consiste in due moduli (Biochimica e Biochimica Applicata).

BIOCHIMICA:
Il modulo di biochimica sarà incentrato sulle
macromolecole biologiche (struttura e funzione), la logica generale del metabolismo cellulare, il metabolismo dei carboidrati e dei lipidi, degli amminoacidi delle proteine e degli acidi nucleici.

BIOCHIMICA APPLICATA:
Il modulo tratterà delle principali tecniche del DNA ricombinante e dei metodi utilizzati per l’espressione di proteine in forma ricombinante, la loro purificazione e la loro caratterizzazione.

Programma esteso

BIOCHIMICA:
- La logica degli organismi viventi.
- Componenti molecolari e macromolecolari della cellula.
- Struttura, dinamica e funzione delle proteine.
- Anticorpi.
- Mioglobina ed emoglobina.
- Allosteria e modelli allosterici.
- Enzimi e coenzimi.
- Meccanismi di catalisi, inibizione e regolazione.
- Lipidi e membrane biologiche.
- Carboidrati
- Principi del metabolismo e bioenergetica.
- Glicolisi, gluconeogenesi e loro regolazione.
- Sintesi e degradazione del glicogeno.
- Degradazione e sintesi degli acidi grassi.
- Corpi chetonici.
- Ciclo di Krebs.
- Fosforilazione ossidativa e sintesi di ATP. Via dei pentoso fosfati.
- Degradazione e sintesi degli aminoacidi, ciclo dell’urea.
- Degradazione e sintesi delle basi puriniche e pirimidiniche.
- Principi di biologia dei sistemi.

BIOCHIMICA APPLICATA:
PARTE I: DNA RICOMBINANTE E SUE APPLICAZIONI
-Tecnologia del DNA ricombinante: endonucleasi di restrizione, DNA ligasi, vettori di clonaggio, plasmidi come vettori di clonaggio, organismi ospite, colture batteriche, selezione dei ricombinanti, -complementazione, PCR, RT-PCR, mutagenesi sito-specifica, genoteche genomiche e di cDNA. Sequenziamento del DNA
-Espressione di proteine ricombinanti: vettori di espressione, ceppi cellulari, promotori lac e T7, proteine di fusione. Protein therapeutics: l’insulina e i vaccini ricombinanti.

PARTE II: PURIFICAZIONE DI PROTEINE ED ELETTROFORESI
- Purificazione di proteine: tecniche di estrazione; tecniche centrifugative; ultrafiltrazione, dialisi, diafiltrazione; metodi di frazionamento; cromatografia (interazione idrofobica, scambio ionico, esclusione dimensionale, affinità).
-Tecniche elettroforetiche: principi e applicazioni alle macromolecole biologiche. Elettroforesi di proteine (nativa, SDS-PAGE e loro applicazioni). Elettroforesi bidimensionale. Elettroforesi di DNA con cenni di analisi di restrizione e delle sue applicazioni.

PARTE III: CARATTERIZZAZIONE ED IDENTIFICAZIONE DI PROTEINE
-Spettroscopia d’assorbimento: principi e strumentazione. Legge di Lambert-Beer. Cromofori di interesse biologico. Spettri di assorbimento di proteine. Determinazione della concentrazione di proteine.
-Spettroscopia d’emissione di fluorescenza: principi (emissione di fluorescenza, shift di Stokes, resa quantica di fluorescenza), strumentazione e applicazioni (fluorofori di interesse biologico).
-Dicroismo circolare: principi (radiazione linearmente polarizzata, radiazione circolarmente polarizzata, radiazione elitticamente polarizzata ed elitticità). Applicazioni allo studio della struttura delle proteine.
- Saggi d’attività enzimatica: metodi continui e metodi discontinui. Saggi diretti, indiretti e accoppiati. Substrati cromogenici.
- Tecniche immunochimiche: gli anticorpi (struttura, specificità, marcatura). Produzione di anticorpi monoclinali e policlonali. Immunodosaggi: RIA ed ELISA. Applicazioni: test di gravidanza e test per l'identificazione di infezioni virali da HIV e Covid-19. Tecniche di blotting
- cenni di proteomica

Bibliografia

Per entrambi i moduli, il materiale impiegato durante le lezioni sarà fornito dai docenti sulla piattaforma Elly.

Testi di riferimento:

BIOCHIMICA:
- Nelson e Cox - I PRINCI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER
Zanichelli
- Appling, Anthony-Cahill e Mathews - BIOCHIMICA: Molecole e Metabolismo
Pearson

BIOCHIMICA APPLICATA
- Metodologie Biochimiche. A cura di Carmela Bonaccorsi di Patti, Roberto Contestabile e Martino Luigi di Salvo. Zanichelli
- Metodologie Biochimiche e Biomolecolari. Mauro Maccarrone. Zanichelli
- Biochimica e biologia molecolare. Principi e tecniche. Wilson & Walker. Raffaello Cortina Editore.

Metodi didattici

Il corso si svolgerà nelle modalità previste dall’Ateneo per il secondo semestre in ottemperanza alle disposizioni governative che saranno in vigore per il contenimento di COVID-19 (in presenza, online sincrona, online asincrona, o mista).

BIOCHIMICA:
L’insegnamento si svolgerà prevalentemente con lezioni teoriche mediante l’ausilio di diapositive e altro materiale multimediale che sarà reso disponibile sulla piattaforma Elly.

BIOCHIMICA APPLICATA:
L’insegnamento si svolgerà con lezioni integrate da sessioni di esercizi in aula finalizzati al miglioramento delle capacità dello studente di applicare a problemi pratici le nozioni teoriche apprese.
Le lezioni si svolgeranno con l’ausilio di diapositive che verranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly.
Il docente mostrerà, quando possibile, filmati relativi alle tecniche illustrate, in modo da fornire agli studenti indicazioni pratiche utili alla comprensione delle potenzialità applicative dei metodi.

Modalità verifica apprendimento

L'esame consiste negli esami parziali di Biochimica (scritto e orale) e Biochimica Applicata (orale). Il voto finale è la media della votazione conseguita per i due moduli, entrambi i quali devono essere superati con almeno 18/30. L’esame dei due moduli deve essere sostenuto nel medesimo appello.

Nel dettaglio:

BIOCHIMICA:
L’esame consiste di una prova scritta seguita, a distanza di circa una settimana, da un colloquio orale. Se le normative per il contenimento della pandemia di Covid-19 lo consentiranno, l’esame sarà effettuato in presenza. La prova scritta consiste in 3-4 domande a risposta aperta da svolgersi in 30 minuti. Le domande richiedono risposte schematiche volte a chiarire la conoscenza delle macromolecole biologiche, dei meccanismi di reazione enzimatica e delle reazioni delle vie metaboliche. Sarà valutata anche la capacità del candidato di risolvere un problema biochimico. La prova orale, cui si accede solo con la piena sufficienza della prova scritta, verte su tutto il contenuto del corso. Il voto finale per il modulo di Biochimica (espresso in trentesimi) sarà dato dalla valutazione complessiva delle due prove.

BIOCHIMICA APPLICATA:
L’esame è orale e si svolge nello stesso appello dell'esame di Biochimica che deve essere sostenuto prima e superato. Se le normative per il contenimento della pandemia di Covid-19 lo consentiranno l’esame sarà effettuato in presenza.
L’esame riguarderà tutti gli argomenti trattati nel programma e consisterà di domande aperte e di un problema.
La valutazione, in scala 18-30, terrà conto del livello di approfondimento, della capacità di applicare in modo critico le conoscenze acquisite, dell’appropriatezza del linguaggio scientifico e dell’autonomia nella discussione.

Agli studenti con diagnosi di disturbi specifici di apprendimento (DSA), certificati ai sensi della legge n° 170/2010, saranno concesse le agevolazioni previste per legge.