Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022 2022/2023
Docente
ANTONIO RESCIGNO (Tit.)
FRANCESCA PINTUS
Periodo
Annuale 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/76]  BIOTECNOLOGIE [76/20 - Ord. 2018]  Farmaceutico 12 108

Obiettivi

Il corso di Biochimica per la classe di Biotecnologie è finalizzato all’acquisizione di informazioni e concetti fondamentali di biochimica strutturale e metabolica. Pertanto, il Corso fornisce le conoscenze biochimiche basilari per un laureato di primo livello in Biotecnologie, e inoltre risulta propedeutico ai corsi d’insegnamento successivi, che presuppongono la conoscenza di tali fondamenti.
Il Modulo di Laboratorio consolida le abilità manuali già acquisite nei corsi precedenti e ne aggiunge di nuove, in specie la capacità di manipolare soluzioni di proteine ed enzimi, e di effettuare su di essi le più comuni determinazioni analitiche.

Conoscenza e capacità di comprensione:
Capire la logica molecolare della vita e il chimismo abiotico primordiale.
Conoscere le strutture e le proprietà fondamentali dei composti biologici più comuni: protidi, glucidi, lipidi. Essere in grado di rappresentare graficamente le relative strutture molecolari.
Comprendere le caratteristiche strutturali e funzionali di tali sostanze e la loro localizzazione cellulare e tissutale.
Conoscere e comprendere i rapporti struttura-funzione di proteine e la loro modulazione.
Conoscere le modalità di produzione, conservazione, utilizzazione dell'energia metabolica, e comprenderne la termodinamica e l'integrazione.
Conoscere le vie metaboliche fondamentali e gli strumenti molecolari con cui si realizzano: enzimi, coenzimi, cofattori, effettori, inibitori.
Comprendere l'omeostasi metabolica e l'integrazione generale dei metabolismi.
Comprendere le basi teoriche e pratiche per lo studio delle macromolecole.

Capacità applicative:
Lo studente sarà in grado:
- di utilizzare le formule di struttura derivandone i meccanismi di reazione dei principali processi biochimici, sia dal punto di vista della catalisi, sia da quello delle sequenze metaboliche;
- di inquadrare le diverse vie metaboliche nei corretti meccanismi fisiologici, al fine di trarre conclusioni sui bilanci di materia e di energia;
- di applicare le conoscenze acquisite come basi di partenza per lo studio delle discipline biologiche successive quali Biologia Molecolare, Genetica,Fisiologia,Microbiologia;
- di applicare le buone pratiche di laboratorio anche a contesti diversi da quelli biochimici;
- di applicare le conoscenze teorico-pratiche acquisite per analisi standard di matrici biologiche.

Autonomia di giudizio:
Lo studente sarà in grado:
- di discernere tra argomenti fondamentali e complementari, individuando il filo logico sotteso allo studio razionale della Biochimica, ed evitando l'acquisizione meramente mnemonica di definizioni, schemi, equazioni, grafici e formule di struttura;
- di individuare in autonomia vie metaboliche retro-inibite, cicli e cicli futili, reazioni anaplerotiche, e spiegarne la logica sottesa;
- di enucleare i concetti basilari, e tra questi specificamente quelli potenzialmente utili nello studio delle materie successive lungo il Corso di Studi;
- di poter organizzare un esperimento in laboratorio scegliendo la tecnica maggiormente adatta per il tipo di analisi da effettuare;
- di interpretare correttamente i dati analitici di laboratorio ottenuti per trarne conclusioni corrette e coerenti.

Abilità nella comunicazione:
Lo studente sarà in grado di esporre gli argomenti del corso utilizzando linguaggio e lessico tipici della disciplina. Grazie al tutorato esperto sarà anche in grado di interagire proficuamente con i colleghi, formando eventualmente gruppi di studio teorico e di lavoro in laboratorio.

Capacità di apprendere:
L'interazione col docente, i test di autovalutazione, e il materiale didattico (diapositive delle lezioni e istruzioni pratiche per le esperienze di laboratorio) forniranno allo studente gli strumenti necessari all'apprendimento proficuo, ragionato e non mnemonico, della disciplina.

Prerequisiti

Lo studente deve avere una solida conoscenza di base della Chimica Generale e della Chimica Organica. In particolare:
Orbitali atomici e molecolari;
Molecole e ioni, polarità e polarizzabilità;
Legame chimico: ionico, covalente, dativo, coordinativo, a idrogeno;
Acidi e basi nelle varie definizioni, pH, pKa;
Equilibrio chimico, costanti di equilibrio; legge di azione di massa, principio di Le Chatelier;
Entalpia, entropia, energia libera, energia libera standard;
Ossidanti e riducenti, potenziale elettrochimico;
Velocità delle reazioni chimiche, ordine e molecolarità delle reazioni, costanti di velocità;
Fondamenti di chimica organica, composti alifatici e aromatici, mesomeria, effetti I e M; sostituzioni nucleofile, elettrofile, radicaliche, e loro meccanismi.
Principali gruppi funzionali e loro caratteristiche di reattività.
E' obbligatorio aver sostenuto gli esami considerati propedeutici.

Contenuti

Corso diviso in due Moduli (Teoria e Laboratorio).
Primo modulo (48 ore) diviso in due unità didattiche: 1) Biochimica strutturale, e 2) Biochimica funzionale.
Biochimica strutturale (ore totali: 22):
- Logica molecolare della vita, biochimica abiotica: 2 ore;
I costituenti chimici degli organismi viventi. La chimica e la biochimica prebiotiche. Logica molecolare della vita. Cicli biogeochimici;
- Amminoacidi e peptidi, proteine fibrose: 8 ore;
Aminoacidi: Definizioni e classificazioni, proprietà chimico-fisiche generali. Gli aminoacidi essenziali. Peptidi. Proteine: definizioni, classificazioni, struttura tridimensionale. Le principali proteine fibrose.
- Proteine globulari: 4 ore;
Proprietà chimico-fisiche generali ed elettriche. Glicoproteine. Immunoglobuline. Denaturazione.
- Glucidi: 4 ore;
Definizioni e classificazioni, proprietà chimico-fisiche generali. Anomeria, mutarotazione, glicosidi. Mono-, oligo-, e poli-saccaridi.
- Lipidi: 4 ore;
Definizioni e classificazioni, proprietà chimico-fisiche generali. Lipidi semplici e complessi. Isoprenoidi.
Biochimica funzionale (ore totali: 26):
- Emoproteine: mioglobina ed emoglobina: 6 ore;
Porfirine, metalloporfirine, eme, emoproteine e loro proprietà chimico-fisiche generali. Mioglobina ed emoglobine, ossigenazione e deossigenazione, cooperatività e suoi modelli logici. Altre proteine respiratorie.
- Enzimi: 4 ore;
Catalisi e biocatalisi, enzimi. Cenni sulla modulazione dell’attività enzimatica.
Basi chimico-fisiche della catalisi enzimatica.
- Vitamine e coenzimi: 2 ore;
Definizioni e classificazioni. Vitamine idrosolubili. Coenzimi, cofattori e loro meccanismi catalitici.
- Metabolismo e metabolismo energetico: 2 ore;
Definizioni e concetti: metabolismo, anabolismo, catabolismo. Metabolismi aerobi e anaerobi. Vie e cicli, produzione, trasporto, conservazione dell’energia metabolica.
- Metabolismo glucidico: 6 ore;
Generalità, glicolisi, fermentazione lattica e alcolica. Cicli del citrato e del gliossilato.
- Metabolismo lipidico: 2 ore;
Generalità, beta-ossidazione, casi particolari, destino dell’acetil-coenzima A, chetogenesi.
- Metabolismo azotato: 2 ore;
Generalità, trans-deaminazione, destino dell’ammoniaca, cenni sul ciclo dell’ornitina.
- Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa: 2 ore;
Generalità, costituenti, logica della riduzione dell’ossigeno, conseguenze e finalità; ATP sintasi, agenti disaccoppianti.

Modulo di laboratorio (60 ore):
Frontale (24 ore):
Purificazione di proteine. Preparazione di omogenati. Precipitazione frazionata con solfato d’ammonio, con solventi organici, al calore. Centrifugazione. Dialisi e ultrafiltrazione (4 ore).
Tecniche cromatografiche: principi generali. Cromatografia a scambio ionico, ad esclusione molecolare, per interazioni idrofobiche e di affinità. HPLC (6 ore).
Spettrofotometria di assorbimento UV e visibile: principi, strumentazione ed applicazioni. Legge di Lambert-Beer. Spettrofotometri. Spettrofluorimetro: caratteristiche e principi di funzionamento (6 ore).
Tecniche elettroforetiche: principi generali. Principali tecniche elettroforetiche: PAGE, SDS-PAGE. Metodi di rilevazione e valutazioni quantitative. Focalizzazione isoelettrica (IEF). Western Blot (8 ore).

Laboratorio (36 ore):
Determinazione della concentrazione proteica in soluzione mediante l’utilizzo del saggio di Bradford (5 ore).
Analisi elettroforetica di campioni proteici mediante elettroforesi SDS-PAGE e calcolo del peso molecolare di una proteina (6 ore).
Elettroforesi in condizioni non denaturanti. Saggio dell’attività enzimatica su gel (5 ore).
Zimografia (5 ore).
Attività enzimatiche mediante saggi spettrofotometrici e calcolo dei parametri cinetici quali Km e IC50. Substrati cromogeni (10 ore).
Saggio per la valutazione del potere antiossidante di miscele (5 ore).

Metodi Didattici

Ogni modulo del corso ha una durata di circa 12 settimane con 48 ore di lezioni frontali (4 settimanali) e 60 di laboratorio (5 settimanali).
Le lezioni vengono svolte utilizzando diapositive realizzate con Power Point, che permettono anche di avvalersi di animazioni per la visualizzazione dei meccanismi di reazione, e modelli molecolari.
La didattica verrà erogata contemporaneamente sia in presenza sia online, delineando dunque una didattica mista che possa essere fruita nelle aule universitarie ma al contempo anche a distanza. Ogni studente, all'inizio del semestre può optare, con scelta vincolante, per la didattica in presenza o a distanza. In funzione della disponibilità delle aule e del numero di studenti che opteranno per la modalità in presenza, potrà essere prevista comunque una turnazione per l'effettivo accesso in aula.
Per quanto riguarda le attività di laboratorio, sulla base delle condizioni di contesto legate alla pandemia Covid-19, potranno essere previste turnazioni e/o attività sostitutive on-line.

Verifica dell'apprendimento

Descrizione:Colloquio.
1.1.Obiettivi
Valutazione corretta e oggettiva del grado di preparazione raggiunto:
a)acquisizione di nozioni correlate, generali e basilari, dettagliate e specifiche
b)integrazione logica delle nozioni acquisite, loro comprensione e interpretazione
c)capacità di sviluppare le conoscenze acquisite per studio,lavoro o professione
d)capacità di effettuare,comprendere e spiegare le esperienze di laboratorio
1.2.Modalità
Individuale.Dal generale al particolare,si spazia tra i concetti basilari verso aspetti piú specifici dell’argomento.
2.3.Giudizio finale
Il voto finale tiene conto di vari fattori:
Qualità delle conoscenze, abilità, competenze possedute e/o manifestate:
a)appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze
b)appropriatezza, correttezza e congruenza delle abilità
c)appropriatezza, correttezza e congruenza delle competenze
Modalità espositiva:
a)Capacità espressiva
b)Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della disciplina
c)Capacità logiche e consequenzialità dei contenuti
d)Capacità manuali e pratiche
e)Capacità di collegare differenti argomenti trovando i punti comuni e istituire un disegno generale coerente ossia curando struttura, organizzazione e connessioni logiche del discorso espositivo
f)Capacità di sintesi anche mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma ad es.di formule,schemi.
Qualità relazionali:
Disponibilità allo scambio e interazione con il docente durante il colloquio.
Qualità personali:
a)spirito critico;b)capacità di autovalutazione;c)capacità di operare anche in gruppo.
Il giudizio può essere:
a)Sufficiente(da18a20)
Il candidato dimostra poche nozioni acquisite, livello superficiale, molte lacune. capacità espressive modeste ma comunque sufficienti a sostenere un dialogo coerente;capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di livello elementare; scarsa capacità di sintesi e capacità di espressione grafica piuttosto stentata; scarsa interazione con il docente durate il colloquio
b)Discreto(da21a23)
Il candidato dimostra discreta acquisizione di nozioni, ma scarso approfondimento,poche lacune; capacità espressive piú che sufficienti a sostenere un dialogo coerente;accettabile padronanza del linguaggio scientifico;capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di moderata complessità;più che sufficiente capacità di sintesi e capacità di espressione grafica accettabile
c)Buono(da24a26)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni piuttosto ampio, moderato approfondimento, con piccole lacune; soddisfacenti capacità espressive e significativa padronanza del linguaggio scientifico; capacità dialogica e spirito critico ben rilevabili; buona capacità di sintesi e capacità di espressione grafica piú che accettabile
d)Ottimo(da27a29)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso,ben approfondito, lacune marginali; notevoli capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico;notevole capacità dialogica, buona competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica; elevate capacità di sintesi e espressione grafica
e)Eccellente(30)
Il candidato mostra un bagaglio di nozioni molto esteso e approfondito,eventuali lacune irrilevanti;elevate capacità espressive e padronanza del linguaggio scientifico;ottima capacità dialogica, spiccata attitudine a effettuare collegamenti tra argomenti diversi;ottima capacità di sintesi e grande dimestichezza con l’espressione grafica
La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media e i cui eventuali limiti nozionistici, espressivi, concettuali, logici risultino nel complesso del tutto irrilevanti.
Poiché la situazione relativa alla pandemia è in continuo divenire,le modalità indicate potranno essere sostituite da modalità di verifica differenti

Testi

Testi di riferimento
Le indicazioni si riferiscono sempre allultima edizione.
Testi di base:
1) Abeles, Frey, Jencks. Biochimica. Piccin
2) Baynes, Dominiczac. Biochimica per le discipline biomediche. Ambrosiana
3) Berg, Tymoczco, Stryer. Biochimica. Zanichelli
4) Voet, Voet. Pratt. Fondamenti di Biochimica. Zanichelli
5) Campbell, Farrell. Biochimica. EdiSES
6) Garrett, Grisham. Principi di Biochimica. Piccin
7) Nelson, Cox. I Principi di Biochimica di Lehninger. Zanichelli
8) Ninfa, Ballou. Metodologie di base per la biochimica e la biotecnologia. Zanichelli
Per approfondimento:
1) Voet, Voet. Biochemistry. Wiley
2) Branden, Nooze. Introduzione alla struttura delle proteine. Zanichelli
3) Leuzzi, Bellocco, Barreca. Biochimica della nutrizione. Zanichelli

Testi di Metodologia:
Bonaccorsi di Patti et al., Metodologie Biochimiche, Zanichelli;

Altre Informazioni

Le diapositive delle lezioni e d eventuali dispense preparate dal docente su argomenti specifici sono a disposizione degli studenti sulla Home page del docente presso il sito istituzionale di Unica.

Questionario e social

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