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Oggetto:
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Biochimica strutturale (canale C)

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Structural Biochemistry

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Anno accademico 2024/2025

Codice attività didattica
SME0980A
Docente
Serena Marchiò (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studio
007603 laurea magistrale a ciclo unico in Medicina e Chirurgia ex DM 270/04 - a torino
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
2
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
modulo
Insegnamento integrato
Biochimica (Canale C) (SME0980)
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Questo modulo è parte integrante di Biochimica, un insegnamento che include anche Biochimica metabolica e Biochimica d'organo. L’insegnamento contribuisce all’obiettivo del Corso di Studio di offrire basi scientifiche teoriche utili ad affrontare i problemi di salute delle persone sane o malate nel contesto dell'ambiente chimico-fisico e biologico. Nello specifico, il modulo di Biochimica strutturale ha la finalità di fornire allo studente: (i) un ripasso delle nozioni di Chimica generale e Chimica organica come passo introduttivo allo studio delle molecole della vita, (ii) una panoramica della struttura e funzione delle molecole proteiche, a partire dagli aminoacidi fino ad arrivare alle proteine fibrose e globulari, (iii) un’introduzione alla struttura e funzione dei carboidrati e dei lipidi di interesse nella fisiologia e nella patologia umane, (iv) una descrizione della struttura chimica della membrana cellulare e dei meccanismi di trasporto correlati, (v) un'introduzione alla funzione degli enzimi e ai principi fondamentali della catalisi.

This module is part of Biochemistry, a course that also includes Metabolic Biochemistry and Organ Biochemistry. The teaching contributes to the objective of the Degree Course to offer theoretical scientific foundations useful for addressing the health problems of healthy or sick people in the context of the chemical-physical and biological environment. Specifically, the module of Structural Biochemistry aims to provide the student with: (i) a review of the notions of general chemistry and organic chemistry as an introductory step to the study of the molecules of life, (ii) an overview of the structure and function of protein molecules, starting from amino acids up to fibrous and globular proteins, (iii) an introduction to the structure and function of carbohydrates and lipids of interest in human physiology and pathology, (iv) a description of the chemical structure of the cell membrane and related transport mechanisms, (v) an introduction to the function of enzymes and the fundamental principles of catalysis.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell’insegnamento, lo studente dovrà:

  • acquisire una buona conoscenza degli argomenti trattati nel modulo (si veda il Programma qui di seguito)
  • descrivere l'organizzazione tridimensionale delle proteine con riferimento ai livelli organizzativi a complessità crescente (struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria)
  • descrivere le caratteristiche chimiche e le funzioni dei principali carboidrati e lipidi
  • collegare struttura e funzione delle macromolecole biologiche (proteine, carboidrati, lipidi)
  • contestualizzare le patologie associate a deficit o mutazioni di specifiche macromolecole biologiche
  • utilizzare il linguaggio tecnico proprio delle discipline scientifiche di base applicate alla Medicina

At the end of the course, the student shall:

  • acquire a good knowledge of the topics covered in the module (see the Program below)
  • describe the three-dimensional organization of proteins with reference to organizational levels of increasing complexity (primary, secondary, tertiary, quaternary structure)
  • describe the chemical characteristics and the functions of the main carbohydrates and lipids
  • connect structure and function of the biological macromolecules (proteins, carbohydrates, lipids)
  • contextualize the pathologies associated with deficits or mutations of specific biological macromolecules
  • use the technical language of basic scientific disciplines applied to Medicine
Oggetto:

Programma

Chimica Generale e Chimica Organica

  • Elementi, tavola periodica, atomi, modelli atomici, orbitali, proprietà periodiche
  • Legame chimico, forma delle molecole, reazioni chimiche, termodinamica e cinetica chimica
  • Composti del carbonio e gruppi funzionali
  • Isomeria
  • Idrocarburi, benzene, alcoli, fenoli, eteri, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, ammine, composti poli-funzionali

Biochimica strutturale

Amminoacidi e peptidi

  • Gli amminoacidi: formule di struttura e caratteristiche
  • Isomeria degli amminoacidi
  • Amminoacidi speciali: modificati e non proteici
  • Proprietà acido-base e curve di titolazione
  • Costante di dissociazione, pKa, pI
  • Legame peptidico: caratteristiche chimiche e isomeria
  • Esempi di peptidi e loro funzioni

Proteine e loro struttura

  • Classificazione in base alla funzione
  • Gruppo prostetico
  • Struttura primaria: sequenza
  • Struttura secondaria: α elica, foglietto β, ripiegamento β
  • Struttura super-secondaria: motivo, dominio
  • Struttura terziaria: interazioni che la stabilizzano
  • Struttura quaternaria: esempi
  • Carica, polarità, solubilità
  • Acquisizione della forma nativa
  • Denaturazione, rinaturazione

Proteine fibrose

  • Fibroina
  • Filamenti intermedi
  • Cheratina
  • Miosina e tropomiosina
  • Fibrina
  • Collagene: tipi e struttura. Malattie correlate: osteogenesis imperfecta, Sindrome di Ehlers-Danlos
  • Elastina: struttura. Malattie correlate: Sindrome di Marfan, enfisema polmonare

Proteine globulari: mioglobina ed emoglobina

  • Trasporto dell’ossigeno negli organismi superiori
  • Mioglobina ed emoglobina: struttura e funzioni
  • Il gruppo eme e i legami di coordinazione del Ferro
  • Cinetiche di ossigenazione
  • Regolazione da pO2: esercizio fisico
  • Struttura quaternaria dell’emoglobina: forme R e T, modelli
  • Regolazione da effettore allosterico: il 2,3-BPG
  • Regolazione da pH e CO2: effetto Bohr
  • Trasporto della CO2 nel sangue
  • Malattie correlate: anemie, talassemie

Carboidrati

  • Struttura, isomeria e proprietà chimico/fisiche dei monosaccaridi
  • Formule di struttura: proiezioni di Fisher, proiezioni di Haworth, configurazione a sedia e a barca
  • Monosaccaridi modificati
  • Disaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi
  • Malattie correlate: intolleranza al lattosio

Lipidi

  • Classificazione dei principali tipi di lipidi
  • Acidi grassi: saturazione, nomenclatura, isomeria
  • Acilgliceroli, trigliceridi
  • Glicerofosfolipidi: acidi fosfatidici, fosfatidati
  • Glicerofosfolipidi: plasmalogeni
  • Sfingolipidi: ceramide, sfingomieline
  • Glicosfingolipidi: cerebrosidi, globosidi, gangliosidi
  • Malattie correlate: malattie da accumulo
  • Steroidi: colesterolo
  • Lipoproteine

Organizzazione della membrana cellulare e trasporto

  • Proteine, carboidrati e lipidi della membrana cellulare
  • Permeabilità della membrana
  • Trasporto passivo: diffusione semplice, diffusione facilitata, osmosi
  • Trasporto attivo primario e secondario
  • Pompa Na+/K+
  • Potenziale di membrana
  • Potenziale d'azione
  • Endocitosi, esocitosi

Enzimi e introduzione al metabolismo

  • Funzione, classificazione, meccanismi di azione
  • Equazione di Michaelis-Menten
  • Inibitori enzimatici
  • Regolazione degli enzimi
  • Gli enzimi in medicina
  • Introduzione al metabolismo
  • Composti ad alta energia: ATP e NADH
  • Utilizzo dell’ATP

General Chemistry and Organic Chemistry

  • Elements, periodic table, atoms, atomic models, orbitals, periodic properties
  • Chemical bond, molecule shape, chemical reactions, thermodynamics and chemical kinetics
  • Carbon compounds and functional groups
  • Isomerism
  • Hydrocarbons, benzene, alcohols, phenols, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, amines, poly-functional compounds

Structural Biochemistry

Amino acids and peptides

  • Amino acids: structural formulas and characteristics
  • Isomerism of amino acids
  • Special amino acids: modified and non-protein
  • Acid-base properties and titration curves
  • Dissociation constant, pKa, pI
  • Peptide bond: chemical characteristics and isomerism
  • Examples of peptides and their functions

Proteins and their structure

  • Classification by function
  • Prosthetic group
  • Primary structure: sequence
  • Secondary structure: α helix, β sheet, β folding
  • Super-secondary structure: motive, domain
  • Tertiary structure: interactions that stabilize it
  • Quaternary structure: examples
  • Charge, polarity, solubility
  • Acquisition of the native form
  • Denaturation, renaturation

Fibrous proteins

  • Fibroin
  • Intermediate filaments
  • Keratin
  • Myosin and tropomyosin
  • Fibrin
  • Collagen: types and structure. Related diseases: osteogenesis imperfecta, Ehlers-Danlos syndrome
  • Elastin: structure. Related diseases: Marfan syndrome, pulmonary emphysema

Globular proteins: myoglobin and hemoglobin

  • Oxygen transport in higher organisms
  • Myoglobin and hemoglobin: structure and functions
  • The heme group and the Iron coordination bonds
  • Kinetics of oxygenation
  • pO2 regulation: physical exercise
  • Quaternary structure of hemoglobin: R and T forms, models
  • Regulation by allosteric effector: the 2,3-BPG
  • pH and CO2 regulation: Bohr effect
  • Transport of CO2 in the blood
  • Related diseases: anemia, thalassemia

Carbohydrates

  • Structure, isomerism and chemical / physical properties of monosaccharides
  • Structural formulas: Fisher projections, Haworth projections, chair and boat configuration
  • Modified monosaccharides
  • Disaccharides, oligosaccharides, polysaccharides
  • Related diseases: lactose intolerance

Lipids

  • Classification of the main types of lipids
  • Fatty acids: saturation, nomenclature, isomerism
  • Acylglycerols, triglycerides
  • Glycerophospholipids: phosphatidic acids, phosphatidates
  • Glycerophospholipids: plasmalogens
  • Sphingolipids: ceramide, sphingomyeline
  • Glycosphingolipids: cerebrosides, globosides, gangliosides
  • Related diseases: storage diseases
  • Steroids: cholesterol
  • Lipoproteins

Cell membrane organization and transport

  • Cell membrane proteins, carbohydrates and lipids
  • Membrane permeability
  • Passive transport: simple diffusion, facilitated diffusion, osmosis
  • Primary and secondary active transport
  • Na + / K + pump
  • Membrane potential
  • Action potential
  • Endocytosis, exocytosis

Enzymes and introduction to metabolism

  • Function, classification, mechanisms of action
  • Michaelis-Menten equation
  • Enzyme inhibitors
  • Regulation of enzymes
  • Enzymes in medicine
  • Introduction to metabolism
  • High energy compounds: ATP and NADH
  • Use of ATP
Oggetto:

Modalità di insegnamento

L’insegnamento del modulo di Biochimica Strutturale verrà erogato in lezioni frontali di 2 ore ciascuna. E' previsto che le lezioni si svolgano in presenza. Occasionalmente alcune lezioni potrebbero tenersi in modalità telematica sulla piattaforma Webex e le registrazioni saranno rese disponibili sulla piattaforma Moodle.

The teaching of the Structural Biochemistry module will be delivered in 2-hours lessons that are expected to take place in class. Some lessons may occasionally be held on the Webex platform and the recordings will be made available on the Moodle platform.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento della parte introduttiva (Chimica Generale e Chimica Organica) sarà verificato mediante un esonero scritto costituito da 30 domande del tipo risposta multipla, vero/falso, o simile. L'apprendimento della parte successiva sarà invece valutato al termine dell'insegnamento in un esame che comprenderà anche gli altri due moduli. L’esame sarà costituito da un test scritto (30 domande come sopra) e da un’interrogazione orale.

Learning of the introductory part (General Chemistry and Organic Chemistry) will be verified by means of a written test consisting of 30 questions of the multiple choice, true/false, or similar type. The learning of the next part will instead be assessed at the end of the course in an exam that will also include the other two modules. The exam will consist of a written test (30 questions as above) and an oral interrogation.

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
I principi di biochimica di Lehninger
Anno pubblicazione:  
2018
Editore:  
Zanichelli
Autore:  
David L. Nelson, Michael M. Cox
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Biochimica
Anno pubblicazione:  
2020
Editore:  
Zanichelli
Autore:  
Jeremy M. Berg, John L. Tymozcko, Gregory J. Gatto, Lubert Stryer
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Registrazione
  • Chiusa
    Apertura registrazione
    01/10/2022 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 29/08/2024 10:08
    Location: https://medchirurgia.campusnet.unito.it/robots.html
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