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CHIMICA BIOLOGICA METABOLICA

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METABOLIC BIOCHEMISTRY

Codice attività didattica
MFN0324
Docente
Dott. Paola Allegra (Titolare)
Corso di studio
[f008-c501] LM in Biologia Cellulare e Molecolare (Classe LM-06)
Anno
1° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Struttura delle macromolecole biologiche;
Catalisi enzimatica;
Conoscenza delle principali vie metaboliche, delle vitamine idrosolubili e della loro trasformazione in cofattori.
Propedeutico a
Insegnamento consigliato, ma non obbligatorio: Immunopatologia e oncologia (MFN1196);Genetica Forense ed elementi di Medicina Legale(MFN0029); Fisiopatologia (MFN1365); Genetica medica e oncologica(MFN1197).
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Acquisire i principi che governano la generazione e conservazione dell’energia metabolica, il metabolismo di composti di interesse biologico, le principali alterazioni metaboliche, la produzione e l’azione tossica dei radicali liberi dell’ossigeno.
Conoscere i principali sistemi di regolazione coinvolti nel metabolismo del glucosio e del glicogeno.

Acquire the principles that govern the generation and storage of metabolic energy, the metabolism of compounds of biological interest, the main metabolic alterations, the production and the toxic action of
oxygen free radicals.
Know the main regulatory systems involved in the metabolism of glucose and glycogen.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Illustrare il metabolismo nel suo insieme e nelle specifiche vie metaboliche; correlare i diversi metabolismi tra loro e conoscere i sistemi di regolazione delle principali vie metaboliche. Conoscere le leggi termodinamiche alla base dei processi metabolici. Conoscere i sistemi di produzione di energia in assenza ed in presenza di ossigeno.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente dovrà essere in grado di comprendere altre specifiche vie cataboliche o anaboliche seguendo i principi appresi.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Essere in grado di spiegare, in modo critico ed analitico, le principali leggi alla base del metabolismo e fare correlazioni tra le diverse vie metaboliche di assimilazione e produzione delle sostanze nutrienti (carboidrati, acidi grassi, proteine, acidi nucleici), nonchè sui sistemi che neutralizzano i ROS.
ABILITÀ COMUNICATIVE
Capacità di comunicare in modo coerente e corretto su diversi e specifici problemi di metabolismo, e sulla sua regolazione; sulla fosforilazione ossidativa; sui diversi sistemi che combattono le specie radicaliche dell'ossigeno.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Capacità di apprendere autonomamente concetti di biochimica metabolica specialistica e di regolazione, mediante l'utilizzo della letteratura scientifica.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Explain the metabolism as a whole and in its different specific pathways;
correlate the various metabolisms between them and in their control
systems. Knowing the laws of thermodynamics underlying metabolic
processes. Knowing the energy production systems in absence and in
presence of oxygen.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
The student will be able to understand other specific catabolic or anabolic
pathways, following the principles learned.
MAKING JUDGMENTS
Being able to explain, critically and analytically, the main basic laws of
metabolism and make correlations between the different metabolic
pathways of assimilation and production of nutrients (carbohydrates,
fatty acids, proteins, nucleic acids), as well as on systems that neutralize
ROS.
COMMUNICATION SKILLS
Ability to communicate in a consistent and correct way, on different and
specific problems of metabolism and its regulation; on oxidative
phosphorylation; on the various systems that fight reactive oxygen
species.
LEARNING SKILLS
Ability to independently learn concepts of specialistic metabolic
biochemistry and its regulation, through the use of the scientific
literature.

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Programma


Principi di bioenergetica: Studio del metabolismo. L’ATP, la variazione di energia libera, il potenziale di energia di trasferimento, il NAD+, il FAD, il CoA.
Le funzioni mitocondriali. La catena di trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa. Inibitori e disaccoppianti; la termogenina.
Meccanismi di regolazione metabolica: disponibilità del substrato, modificazioni covalenti, controllo allosterico, controllo a feed-back, controllo ormonale, ciclo futile. La carica energetica. Il rendimento energetico del metabolismo.
Meccanismi di trasduzione del segnale.
Biochimica ormonale: insulina, glucagone.
Metabolismo dei carboidrati: glicolisi aerobia e anaerobia; fermentazione lattica e alcolica; shuttle del DHAP-glicerofosfato e del malato-aspartato.
Rendimento energetico della glicolisi. La glicolisi in diversi tessuti: cervello, muscolo, adipocita, epatocita ed eritrocita. Regolazione della glicolisi epatica e muscolare. La carica energetica. Inibitori della glicolisi.
Metabolismo del fruttosio e del galattosio. Rendimento energetico.
Via dei pentosi fosfati. Metabolismo del glicogeno: struttura e funzione metabolica. Ciclo di Cori, ciclo dell’alanina. La gluconeogenesi.
Il ciclo degli acidi tricarbossilici. Regolazione del ciclo degli acidi tricarbossilici; vie anaplerotiche. Rendimento energetico.
Metabolismo dei lipidi. Meccanismi di controllo nel metabolismo lipidico.
Demolizione dei trigliceridi nel tessuto adiposo e destino degli ac. grassi nel muscolo e nel fegato. Ossidazione degli ac. grassi, rendimento energetico; chetogenesi. Trasporto del citrato. Biosintesi degli acidi grassi. Spola del citrato.
Biosintesi dei nucleotidi. Meccanismi di regolazione e sintesi di nucleotidi purinici e pirimidinici attraverso le vie ex-novo, di interconversione e di recupero. Cause di sovraproduzione di acido urico.
Degradazione degli aminoacidi e ciclo dell’urea. Reazioni di deaminazione, transdeaminazione; glutamico deidrogenasi, glutamina sintetasi. Meccanismo di controllo a “feedback sequenziale”. Aminoacidi glucogenetici e chetogenetici. Ureogenesi: via di produzione, regolazione e connessioni con il metabolismo dei carboidrati.
Processi di detossificazione cellulare. Glutatione. Principali funzioni; GSH perox; GSH reduttasi. Chimica dei radicali liberi; azione tossica dei radicali liberi sui sistemi biologici; ossigeno tripletto e ossigeno singoletto; specie radicaliche dell’O2. Fonti biologiche dei radicali liberi dell’O2. Produzione dei radicali liberi a livello mitocondriale: semiriduzione dell’ossigeno; formazione dell’anione superossido e del
radicale idroperossile; formazione del radicale idrossile: reazione di Haber-Weiss e reazione di Fenton. Produzione dei radicali liberi a livello microsomiale, ruolo del cit P450. Sistemi di difesa contro il danno ossidativo. Radiolisi dell’acqua e azione 'scavenger' del GSH. Danni causati dal radicale idrossile sui lipidi di membrana; perossidazione degli acidi grassi polinsaturi, ruolo della vit.E, del colesterolo e della vit.C; danni sugli acidi nucleici.

Generation and storage of metabolic energy. Metabolism, basic concepts
and design. Strategy of metabolism.
The metabolic pathways and control sites in the following metabolisms:
glycolysis, citric acid cycle, oxidative phosphorylation, pentose phosphate
pathway, gluconeogenesis, glycogen metabolism; fatty acid metabolism,
degradation and biosynthesis; amino acid degradation, urea cycle;
biosynthesis of nucleotides. Hormonal regulators of fuel metyabolism.
Oxydative phposphorylation and ATP synthase.
Oxidative stress and ROS production, chemical and biological effects.
Antioxidant and defense systems.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale con discussione scritta del metabolismo.

Oral exam with written discussion of metabolism.

Esame orale con discussione scritta del metabolismo.

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Attività di supporto

Il docente è a disposizione su appuntamento per ulteriori chiarimenti.

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Testi consigliati e bibliografia

I testi base consigliati per il corso sono:
I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER- D.L. Nelson, M.M. Cox, 6° ed., Zanichelli Editore, 2014- Bologna.
BIOCHIMICA MEDICA –M.Lieberman and A.D.Marks, 2010 ed CEA
BIOCHIMICA – C.K. Mathews, K.E. van Holde, 2° ed. Casa Editrice Ambrosiana, 1998 – Milano.
E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:
1. Martinez-Cayuela M. - Oxygen free radicals and human disease. Biochimie. 1995;77(3):147-61. Review.
2. Storz G, Imlay JA. - Oxidative stress. Curr Opin Microbiol. 1999 Apr;2 (2):188-94. Review.
3. Costa V, Moradas-Ferreira P. - Oxidative stress and signal transduction in Saccharomyces cerevisiae: insights into ageing, apoptosis and diseases. Mol Aspects Med. 2001 ; 22: 217-46. Review.

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito:
http://lmbiologia.campusnet.unito.it/do/didattica.pl/Quest?corso=f882

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Note

Gli studenti degli anni precedenti al 2015/16 si devono rivolgere alla prof.ssa Allegra entro il 29/04/2016.

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 04/06/2019 12:36
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