Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia - sede di Torino

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.

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

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

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.

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.