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BIOCHIMICA - Corso A (cognomi A-K)

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BIOCHEMISTRY

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN1171
Docenti
Prof. Gianfranco Gilardi (Titolare del corso)
Dott. Francesca Valetti (Titolare del corso)
Corso di studio
Chimica e Tecnologie Chimiche
Anno
2° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Propedeutico a
Biochimica II (III anno), discipline biologiche previste nelle LM in chimica

Biohcemistry II courses (III year) and biological disciplined in LM in chemistry
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

In accordo con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea questo insegnamento ha lo scopo fornire allo studente della Laurea triennale in Chimica e Tecnologie Chimiche la conoscenze basilari della biochimica descrittiva e dei principali processi enzimatici di funzionamento degli organismi complessi, con focus sul metabolismo  dei carboidrati. L'attenzione verrà focalizzata sulle proprietà delle bio-molecole e delle reazioni catalizzate. Si farà richiamo alle specifiche conoscenze degli studenti di chimica, in modo da valorizzare gli strumenti di approccio che già possiedono, evitando di trattare la materia come "unicum" nel curriculum formativo. Attraverso la trattazione delle vie metaboliche verranno fornite informazioni sulle principali applicazioni industriali delle reazioni implicate nei campi della biocatalisi, della chimica delle fermentazioni e della biodegradazione, fornendo gli elementi basilari per orientarsi professionalmente. Lo studente dovrà essere in grado di orientarsi sui principali argomenti della biochimica dimostrando di conoscere i composti di interesse biologico in termini di struttura e di funzione, con particolare attenzione alla potenzialità che alcune macromolecole dimostrano per le moderne tecnologie in campi professionalmente rilevanti per il laureato in chimica triennale (fermentazioni, green chemistry, gestione degli scarti industriali, nuovi materiali). Lo studente dovrà dimostrare di possedere gli strumenti necessari a interagire con competenza con colleghi che abbiano una formazione in campo biologico (biochimico, microbiologico, biologico molecolare e cellulare), valorizzando le proprie competenze chimiche sulle molecole dei viventi. Il corso ha anche lo scopo di dare le basi indispensabili per affrontare le lauree specialistiche biennali nelle quali compaiano discipline biologiche.
. In line with the general scope, the aim of the course is to give the basics of biochemistry and enzyme catalysis in organisms, as well as introduction to the main metabolic pathways for sugar metabolism and energetic pathways. The attention is focused on biomolecules properties and reactivity, recalling basic chemistry concepts already familiar to chemistry students. Examples of applicative outcomes in chemistry industry and processes will be given, focussing on biocatalysis, biodegradation and fermentation processes. The student should be able to recognise the main biological molecules, their structure and function, with a link to their importance in green chemistry, industrial processes and waste treatment. Basic knowledge in biochemistry is necessary for LM courses in chemistry involving biological disciplines.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente dovrà essere in grado di orientarsi sui principali argomenti della biochimica dimostrando di conoscere i composti di interesse biologico in termini di struttura e di funzione, con particolare attenzione alla potenzialità che alcune macromolecole dimostrano per le moderne tecnologie in campi professionalmente rilevanti per il laureato in chimica triennale (fermentazioni, green chemistry, gestione degli scarti industriali, nuovi materiali).

The student should be able to recognise the main biological molecules, their structure and function, with a link to their importance in green chemistry, industrial processes and waste treatment. Basic knowledge in biochemistry is necessary for LM courses in chemistry involving biological disciplines.

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Programma

1) Gli aminoacidi: Struttura e proprietà generali, I legami peptidici, Classificazione e caratteristiche, le proprietà acido-base, I derivati degli aminoacidi

2) Le proteine: struttura primaria, Purificazione ed analisi dela proteine, Il sequenziamento delle proteine, L'evoluzione delle sequenze proteiche

3) Le proteine: struttura tridimensionale, La struttura secondaria: -elica e foglietto, le proteine fibrose, La struttura terziaria Struttura quaternaria e simmetria, Stabilità delle proteine, Folding, La bioinformatica strutturale

4) La funzione delle proteine: la mioglobina e l'emoglobina, La cooperatività

5) Carboidrati: Monosaccaridi cenni, Polisaccaridi cenni, Le glicoproteine: proteoglicani, pareti cellulari dei batteri le proteine glicosilate, le funzioni degli oligosaccaridi

6) I lipidi e le membrane biologiche, Classificazione di lipidi, I bilayers lipidici, Proteine di membrana, Strutture e assemblaggio delle membrane.

7) Nucleotidi, struttura e funzione degli acidi nucleici.

8) Le vitamine come cofattori della catalisi enzimatica: NAD, FAD, vit C, CoQ, vit E e K, TPP, PLP, vit H, CoA

9) La catalisi enzimatica: Proprietà generali degli enzimi, L'energia di attivazione e la coordinata di reazione, Meccanismi di catalisi, Esempi (proteasi) Cinetica enzimatica, inibizione e regolazione: Analisi dei dati cinetici, Inibizione enzimatica, Regolazione allosterica Introduzione al metabolismo: Le via metaboliche, Il flusso metabolico,

10) I composti ad alta energia, Le reazioni redox: NAD e FAD, l'eq. di Nernst,

11) Metodi di studio del metabolismo Il catabolismo del glucosio: La glicolisi, La fermentazione, Il controllo della glicolisi, Il ciclo dei pentosi Il metabolismo del glicogeno e la gluconeogenesi: Demolizione e sintesi del glicogeno, la gluconeogenesi

12)  Il ciclo dell'acido citrico

13)  Il trasporto di elettroni e la fosforilazione ossidativa:
La catena respiratoria
La fosforilazione ossidativa
Il controllo del metabolismo ossidativo

1) Aminoacids: structure and general properties, peptide bond, aminoacid clòassificatin and characteristics. Acid-base properties, aminoacid derivatives
2) Proteins: primary structure. Purification and analysis of proteins. Protein sequencing. Evolution of protein structure.

3) 3D structure: the secondary structure: -helix, -strand. Fibrous proteins. The tertiary structure. Quaternary structure and symmetry. Protein stability. Folfing. Bioinformatics for protein structure.

4) Protein function: myoglobin and hemoglobin. Cooperativity.

5) Carbohydrates: Monosaccharides and polisaccharides. Glycoproteins: proteoglycans, bacterial cell wall, glycosylated proteins. Functions of oligosaccharides.
6) Lipids and biological membranes: lipid clsssification. Bilayers. Membrane proteins. Membrane structure and assembly.

7) Nucleotides, nucleic acid structure/function, Bases composition of DNA. The double helix.

8) Vitamins as cofactors for enzyme-based catalysis: NAD, FAD, vit C, CoQ, vit E e K, TPP, PLP, vit H, CoA

9) Enzyme catalysis: general properties of enzymes. The activation energy and reaction coordinate. Enzyme catalysis: mechanism examples (proteases) Enzyme kinetics, inhibition. Kinetic data analysis. Allosteric effects.
10) Introduction to metabolism: the metabolic pathways and flux. High energy compounds. Redox reaction: NAD and FAD. The Nernst equation in biochemistry.How to study metabolism.

11) Glucose catabolism: Glycolysis and fermentation. Glycolysis control. Pentose cycle.
Glycogen metabolism and gluconeogenesis. Glycogen breakdown and synthesis. Gluconeogenesis.

12) The citric acid cycle

13) Electron transport and oxidative phosphorilation: the respiratory chain and oxidative phosphorilation. Control of oxidative metabolism.

 

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Modalità di insegnamento

Lezioni Frontali

Lectures

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame al computer che prevede  domande chiuse e semistrutturate: proteine, altre macromolecole biologiche, metabolismo e due test a domande strutturate o semistrutturate su enzimi e catalisi e sui coenzimi vitaminici. L'esame valuta la conoscenza complessiva su tutti gli argomenti trattati, almeno ad un livello di base, con approfondimenti mirati, in accordo con gli obiettivi di apprendimento specifici. La durata complessiva dell'esame scritto è di 1,5 ore.

L'articolazione dettagliata della prova scritta in parti/argomenti è come segue:

PARTE I (Prof. Valetti):  10 DOMANDE CHIUSE SULLE BIOMOLECOLE + 1 domada specifica su aminoacidi+ 2 DOMANDE semistrutturate sulle Proteine + 1 domanda semistrutturata su altre macromolecole (alternativamente su lipidi, carboidrati, acidi nucleici)   

PARTE II (prof. Valetti): 3 domande semistrutturate SULLE VITAMINE: formule e dettagli sul meccanismo come cofattori  

PARTE III (prof. Gilardi): 10 DOMANDE CHIUSE SUGLI ENZIMI 

PARTE IV (prof. Gilardi):  8 domande a scelta multipla + 2 semistrutturate sui metabolismi

Il voto è calcolato agglomerando le parti come indicato qui di seguito:

PARTE I + II voto su base/30 con peso 50%  (argomenti: proteine: 60%, lipidi, carboidrati, acidi nucleici 40%)

PARTE III voto su base 30 con peso 10%

PARTE III voto su base 30 con peso 10%

PARTE IV voto su base 30 con peso 30%

Computer-based test with closed and open questions on proteins, other macromolecules, metabolism and two tests on enzyme and catalysis and on vitamin cofactors. The written exam aims at checking the overall knowledge of biochemistry principles with specific topics  to be treated in more details in order to reach the required pass level. The overall time assigned to the written test is 1.5 hours.

The  test is divided in parts as follows:

PART I (Prof. Valetti):  10 closed questions on biomolecules (proteins 60%, others 40%)+ 1 question on aminoacids + 2 structured questions on protein + 1 structured question on either lipids, carbohydrates or nucleic acids   

PART II (prof. Valetti): 3 tests on vitamins: formulae and selected details on their mechanism as cofactors  

PART III (prof. Gilardi): 10 closed question on enzymes 

PART IV (prof. Gilardi): 8 closed questions on metabolism + 2 structured question on metabolic cycles

The final marks is obtains as follows:

PART I mark/30 weighted  50%

PART II mark/30 weighted  10%

PART III mark/30 weighted  10%

PART IV mark/30 weighted 30%

 

 

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Testi consigliati e bibliografia

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: http://chimica.campusnet.unito.it/cgi-bin/home.pl Il testo base consigliato per il corso è: 

Biochimica Molecole e metabolismo con MyLab e e Text
di Appling - Cahill - Mathews

Pearson Ed.

 - E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: appunti delle lezioni disponibili sul sito Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: - www.expasy.ch - www.rcsb.org/pdb

Slides are available at: http://chimica.campusnet.unito.it/cgi-bin/home.pl Textbook suggested is: -

Biochimica Molecole e metabolismo con MyLab e e Text
di Appling - Cahill - Mathews

Pearson Ed.

Web sites of interest - www.expasy.ch - www.rcsb.org/pdb

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Ultimo aggiornamento: 04/08/2018 17:19
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