Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022 2022/2023
Docente
ENRICO SANJUST (Tit.)
PAOLO ZUCCA
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/76]  BIOTECNOLOGIE [76/10 - Ord. 2018]  Industriale e Ambientale 11 108

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.
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, con particolare riguardo alla sicurezza sul lavoro;
- 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 retroinibite, 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 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. Interagirà col docente argomentando i punti salienti del programma di studio, col necessario dettaglio. 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, dispense, 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.

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;
- Aminoacidi 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: 2 ore;
Catalisi e biocatalisi, enzimi. Cenni sulla modulazione dell’attività enzimatica.
Basi chimico-fisiche della catalisi enzimatica.
- Vitamine e coenzimi: 4 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, transdeaminazione, 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 (18 ore):
Titolazione degli aminoacidi (2 ore)
Cenni alla biochimica ed enzimologia della degradazione delle lignine. Le laccasi fungine (1 ore);
Purificazione di proteine. Lisi cellulare. Precipitazione frazionata, centrifugazione, dialisi, filtrazione (3 ore);
Principali tecniche cromatografiche. Strato sottile, scambio ionico, esclusione molecolare, affinità, fase inversa/interazione idrofobica, HPLC (5 ore);
Spettrofotometria UV-vis e sue applicazioni in biochimica. Proteine totali e attività enzimatica (4 ore);
Principali tecniche elettroforetiche. N-PAGE, SDS-PAGE, IEF, blotting (3 ore).
Laboratorio (42 ore):
Pipette e micropipette (2 ore);
Tamponi, soluzioni e terreni di coltura per il fungo Pleurotus pulmonarius. Inoculo del fungo e allestimento delle colture liquide (4 ore);
Preparazione e uso di soluzioni di induttori putativi della laccasi e TLC (4 ore)
Saggio fotometrico dell’attività laccasica (4 ore);
Purificazione parziale della laccasi: preparazione e uso del gel di fosfato di calcio (4 ore);
Cromatografia a scambio ionico della laccasi chiarificata (5 ore);
N-PAGE con saggio dell’attività enzimatica sull’elettroferogramma (5 ore);
SDS-PAGE e cromatografia per esclusione molecolare (5 ore);
Immobilizzazione dell’enzima lattasi e produzione del latte ad alta digeribilità (4 ore)
Valutazione del potere antiossidante di prodotti vegetali (5 ore).

Metodi Didattici

"Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, è prevista la possibilità di lezioni in diretta streaming o registrazioni delle stesse disponibili on-line.
Inoltre, le esercitazioni potranno essere svolte mediante forme di interazione a distanza con i supporti informatici disponibili.
l 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.

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 pratiche di laboratorio.
1.2. Modalità
Individuale. Dal generale al particolare, si spazia tra i concetti basilari verso aspetti piú specifici e particolari 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 per esempio di formule, schemi, equazioni.
Qualità relazionali:
Disponibilità allo scambio e all’interazione con il docente durante il colloquio.
Qualità personali:
a) spirito critico;
b) capacità di autovalutazione;
c) capacità di operare anche in gruppo.
Di conseguenza, il giudizio può essere:
a) Sufficiente (da 18 a 20/30)
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 (da 21 a 23)
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 (da 24 a 26)
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 (da 27 a 29)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso, ben approfondito, con 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 di espressione grafica.
e) Eccellente (30)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso e approfondito, eventuali lacune irrilevanti; elevate capacità espressive ed elevata 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.

Testi

Bonaccorsi di Patti et al., “Metodologie Biochimiche”, Ambrosiana, Milano;
De Marco e Cini “Principi di Metodologia Biochimica”, Piccin, Padova
Ninfa e Ballou “Metodologie di base per la Biochimica e le Biotecnologie”, Zanichelli, Bologna
Garrett e Grisham “Principi di Biochimica”, Piccin, Padova
Voet, Voet & Pratt, “Fondamenti di biochimica”, Zanichelli, Bologna
Voet, Voet & Pratt, “Biochemistry”, Wiley and sons
Bonner & Hargreaves "Basic Bioscience Laboratory Techniques", Wiley and Sons

Altre Informazioni

Tutto il materiale didattico (slide, esercitazioni, dispense) sono reperibili nel sito internet del Consorzio UNO https://www.consorziouno.it/biotin/

Questionario e social

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