CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY

CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY

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Codice
80585
ANNO ACCADEMICO
2017/2018
CFU
9 cfu al 1° anno di 8725 BIOINGEGNERIA (LM-21) GENOVA
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (BIOINGEGNERIA )

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si propone di fornire un'approfondita cultura chimica attraverso lo studio dei principali gruppi funzionali e classi di reazioni in chimica organica. Inoltre fornisce le conoscenze fondamentali su struttura e metabolismo di biomolecole, con particolare attenzione ad aspetti cinetici e termodinamici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento si propone di fornire un'approfondita conoscenza chimica su struttura, reattività e proprietà di molecole complesse, iniziando dalla classificazione e struttura dei principali gruppi funzionali in chimica organica e dai meccanismi di reazione necessari per la interconversione di tali classi di composti. Gli studenti apprenderanno la struttura delle principali macromolecole di sintesi e naturali (lipidi, proteine, carboidrati, nucleotidi) e le loro principali vie anaboliche e cataboliche, con particolare attenzione al ruolo della regolazione enzimatica e a considerazioni cinetiche e termodinamiche.  Gli studenti dovrebbero essere in grado di correlare le vie di segnalazione che attivano diverse risposte metaboliche in diversi organi, con un fuoco sulla integrazione (dis)funzionale tra i diversi organi umani.

Modalità didattiche

Lezioni in aula. Seminari.

PROGRAMMA/CONTENUTO

I gruppi funzionali, nomenclatura JUPAC e classificazioni dei composti organici.

Legami semplici: alcani, alcoli, eteri, ammine. Legami doppi: alcheni, composti carbonilici (aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e derivati), immine. Legami tripli: alchini e nitrili. Composti ciclici saturi e insaturi (cenni). Composti aromatici: il benzene e i suoi principali derivati. Principali composti organici dell’azoto, dello zolfo e del fosforo. Proprietà chimico-fisiche. Isomerie.

Principali meccanismi di reazione organica: sostituzioni nucleofile, addizioni elettrofile, eliminazioni, attacchi nucleofili al carbonile, sostituzione nucleofila acilica, sostituzione elettrofila aromatica.

Polimeri di sintesi: poliaddizioni e policondensazioni, relazioni struttura / proprietà.

Macromolecole di interesse biologico: carboidrati (monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi), amminoacidi e proteine, lipidi. Basi azotate e nucleotidi. Acidi nucleici. I complessi.

Struttura, proprietà strutturali e funzione di amminoacidi e proteine.

Enzimologia. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica. Enzimi allosterici. Proprietà e classificazione degli enzimi. Le vitamine come coenzimi.

Proteine che legano e trasportano ossigeno; mioglobina ed emoglobina: proprietà strutturali e curve di saturazione. Cooperatività.

Principi di bioenergetica e di biosegnalazione.

Ruolo dell'ATP e di altri composti fosforici. Concetti generali di metabolismo, catabolismo, anabolismo.

Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi, gluconeogenesi e loro regolazione. I corpi chetonici. Glicogeno sintesi, glicogeno lisi e loro reciproca regolazione nel muscolo e nel fegato. La via dei pentosi fosfati: fase ossidativa e non ossidativa, significato metabolico e regolazione. Glutatione. Test clinici per il metabolismo glucidico.

Il ciclo dell'acido citrico. Ingresso del piruvato nei mitocondri. Piruvato deidrogenasi. AcetilCoA. Regolazione del ciclo dell'acido citrico.

La fosforilazione ossidativa. Flusso degli elettroni sui complessi della catena respiratoria. Strutture e funzioni dei cofattori implicati nel trasporto degli elettroni. Formazione del gradiente protonico. Accoppiamento chemiosmotico. ATP-sintetasi. Struttura e funzione. Accoppiamento della sintesi di ATP al gradiente protonico ed al consumo di ossigeno.

Metabolismo dei lipidi. Le lipasi e la regolazione del metabolismo dei triacilgliceroli. Acidi grassi: attivazione, meccanismo di trasporto, β-ossidazione. Regolazione. Resa energetica per l’ossidazione del palmitato. Biosintesi degli acidi grassi e dei triacilgliceroli. Test clinici per il metabolismo lipidico.

Catabolismo delle proteine. Transaminazione e deaminazione del glutammato. Amminoacidi chetogenici e glucogenici. Ciclo dell’urea e regolazione. Test clinici per il metabolismo proteico.

Correlazioni metaboliche tra gli organi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Appunti dell'insegnamento, note su aulaweb, testi di consultazione: J.McMurry, Fondamenti di Chimica Organica, Zanichelli; W.Brown, T.Poon, Introduzione alla Chimica Organica, EdiSES; J.G.Smith, Fondamenti di Chimica Organica, McGraw Hill; David L. Nelson, Michael M. Cox, Introduzione alla Biochimica di Lehninger, Ed. Zanichelli.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento, da fissare per via telematica: Elisabetta.Finocchio@unige.it  oppure telefonica: 010.3536040. Ufficio: DICCA, P.le J.F.Kennedy, 1, Pad. D, II piano (Genova)

Ricevimento: Su appuntamento: contattare il Docente via e-mail: santina.bruzzone@unige.it Ufficio: DIMES, Sezione di Biochimica, Viale Benedetto XV, 1 (Genova) Telefono: 0103538161

Commissione d'esame

ELISABETTA FINOCCHIO (Presidente)

SANTINA BRUZZONE (Presidente)

GIANGUIDO RAMIS

GIANLUCA DAMONTE

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni in aula. Seminari.

ESAMI

Modalità d'esame

L’esame dell'insegnamento nel suo complesso può essere sostenuto con un’unica prova orale che verte su tutti gli argomenti del programma, oppure in due prove parziali separate, corrispondenti al programma dei  due moduli. Il voto finale risulta come media pesata dalla valutazione complessiva dei due docenti titolari dei due moduli.

Modalità di accertamento

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito competenze operative e di metodo per l’approccio a problemi relativi a proprietà, struttura e reattività di biomolecole complesse, specialmente in relazione ad applicazioni di interesse tecnologico e medico-biologico. Lo studente sarà in grado di descrivere le correlazioni esistenti tra diverse tematiche dell'insegnamento e tra le diverse vie metaboliche.