Architettura delle cellule procariote ed eucariote. Macromolecole biologiche: proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, lipidi. Proteine. Struttura, stereochimica e proprietà acido-base degli amminoacidi. Legame peptidico. Struttura primaria, secondaria (α-elica, foglietti β, ripiegamento β), terziaria e quaternaria delle proteine. Grafico di Ramachandran. Indice idropatico. Ripiegamento delle proteine. Denaturazione e rinaturazione delle proteine (esperimento di Anfinsen). Struttura del collageno. Anticorpi. Funzioni del sistema immunitario. Struttura degli anticorpi e loro ruolo nella difesa immunitaria. Legame antigene-anticorpo. Produzione degli anticorpi e loro impiego nella ricerca biochimica e nel settore analitico. (6 ore) Mioglobina ed emoglobina. Struttura e funzione. Struttura e ruolo del gruppo prostetico. Cooperatività del legame dell’ossigeno all’emoglobina. Effetto Bohr. Effettori allosterici dell’emoglobina. Alcune patologie molecolari dell’emoglobina. Proteine allosteriche. Modello simmetrico e modello sequenziale dell’allosteria. (4 ore) Lipidi e membrane. Classificazione dei lipidi. Struttura e organizzazione delle membrane biologiche. Proteine di membrana. Ionofori. Proteine trasportatrici. Sistemi di traslocazione: uniporto, simporto, antiporto. Trasporto del glucosio. Trasporto attivo guidato da ATP: sodio-potassio ATPasi. (4 ore) Enzimi. Nomenclatura e classificazione degli enzimi. Specificità di substrato, regiospecificità, stereospecificità, specificità prochirale. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica reversibile e irreversibile. Esempi di meccanismi catalitici (proteasi a serina, anidrasi carbonica). Regolazione dell’attività enzimatica nelle vie metaboliche: controllo della biosintesi dell’enzima, controllo dell’attività enzimatica, effettori allosterici, inibizione retroattiva, regolazione ormonale. (4 ore) Metabolismo. Vie cataboliche ed anaboliche. Principi della termodinamica applicati al metabolismo. Le reazioni accoppiate. ATP e trasferimento del gruppo fosforico. Approcci sperimentali allo studio del metabolismo. Metabolismo dei carboidrati. Glicolisi: meccanismi delle reazioni e della via glicolitica. Fermentazione omolattica e fermentazione alcoolica. Complesso multienzimatico piruvato deidrogenasi. Via del pentosio fosfato. Gluconeogenesi. Degradazione e biosintesi del glicogeno. Controllo allosterico e ormonale del metabolismo del glicogeno. Metabolismo dei lipidi. Degradazione dei triacilgliceroli e degli acidi grassi. Meccanismo d’azione delle lipasi. Biosintesi degli acidi grassi e dei lipidi. Steroidi: biosintesi e funzioni nell’organismo (cenni). Ciclo dell’acido citrico. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Sistemi-navetta di trasporto mitocondriali. Sintesi dell’ATP. Meccanismi di regolazione delle vie metaboliche. Metabolismo degli amminoacidi. Enzimi piridossale-5’-fosfato (PLP)-dipendenti: meccanismo d’azione delle transaminasi. Serina-idrossimetil transferasi. Deamminazione ossidativa degli amminoacidi. Ciclo dell’urea. (30 ore)

D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt: “Fondamenti di Biochimica” Zanichelli, Ed.; C.K. Matthews, K.E. van Holde: “Biochimica” Casa Editrice Ambrosiana; J. Berg, J.L. Tymozsko, L. Stryer: “Biochimica” Zanichelli, Ed. D.L. Nelson, M.M: Cox: “Introduzione alla Biochimica di Lehninger” Zanichelli, Ed.

NELLA PRIMA PARTE DEL CORSO (circa 24 ore), dopo una breve introduzione, verranno sviluppati i temi della struttura delle proteine e della relazione con la funzione biologica, con particolare attenzione al trasporto dell’ossigeno e soprattutto alla catalisi enzimatica inoltre si esaminerà la struttura delle membrane biologiche con le loro funzioni. Nello specifico: Architettura delle cellule procariote ed eucariote. Macromolecole biologiche: proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, lipidi. Proteine. Struttura, stereochimica e proprietà acido-base degli amminoacidi. Legame peptidico. Struttura primaria, secondaria (α-elica, foglietti β, ripiegamento β), terziaria e quaternaria delle proteine. Grafico di Ramachandran. Ripiegamento delle proteine. Denaturazione e rinaturazione delle proteine. Proteine fibrose :alfa cheratina, collageno. Mioglobina ed emoglobina. Struttura e funzione. Struttura e ruolo del gruppo prostetico. Cooperatività del legame dell’ossigeno all’emoglobina. Effetto Bohr. Effettori allosterici dell’emoglobina. Alcune patologie molecolari Proteine allosteriche. Modello simmetrico, modello sequenziale dell’allosteria. Enzimi. Nomenclatura e classificazione degli enzimi. Specificità di substrato, stereospecificità. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica reversibile e irreversibile. Esempi di meccanismi catalitici (proteasi a serina, carbossipeptidasi, anidrasi carbonica . Regolazione dell’attività enzimatica nelle vie metaboliche: controllo della biosintesi dell’enzima, controllo dell’attività enzimatica, effettori allosterici, inibizione retroattiva, regolazione ormonale. Lipidi e membrane. Classificazione dei lipidi. Struttura e organizzazione delle membrane biologiche. Proteine di membrana. Proteine trasportatrici. Sistemi di traslocazione: uniporto, simporto, antiporto. Trasporto del glucosio. Trasporto attivo guidato da ATP: sodio-potassio ATPasi. Nella SECONDA PARTE DEL CORSO (circa 24 ore) si esamineranno i principi di bioenergetica e le principali vie metaboliche con particolare attenzione ai meccanismi catalitici delle reazioni e le strategie di regolazione delle vie metaboliche Nel dettaglio: Metabolismo. Vie cataboliche ed anaboliche. Principi della termodinamica applicati al metabolismo. Le reazioni accoppiate. ATP e trasferimento del gruppo fosforico. Approcci sperimentali allo studio del metabolismo. Metabolismo dei carboidrati. Glicolisi: meccanismi delle reazioni e della via glicolitica. Fermentazione omolattica e fermentazione alcolica. Complesso multienzimatico piruvato deidrogenasi. Via del pentosio fosfato. Gluconeogenesi. Degradazione e biosintesi del glicogeno. Controllo allosterico e ormonale del metabolismo del glicogeno. Metabolismo dei lipidi. Degradazione dei triacilgliceroli e degli acidi grassi. Biosintesi degli acidi grassi e dei lipidi. Steroidi: biosintesi e funzioni nell’organismo (cenni). Ciclo dell’acido citrico. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Sistemi-navetta di trasporto mitocondriali. Sintesi dell’ATP. Meccanismi di regolazione delle vie metaboliche. Metabolismo degli amminoacidi. Enzimi piridossale-5’-fosfato (PLP)-dipendenti: meccanismo d’azione delle transaminasi. Serina-idrossimetiltransferasi. Deamminazione ossidativa degli amminoacidi. Ciclo dell’urea.

D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt: “Fondamenti di Biochimica” Zanichelli, Ed.. C.K. Matthews, K.E. van Holde: “Biochimica” Casa Editrice Ambrosiana. J. M. Berg, J.L.Tymoczko, L. Stryer: “Biochimica” Zanichelli, Ed. D.L.Nelson, M.M. Cox” I principi di Biochimica di Lehninger” Zanichelli, Ed.