Biochemistry and analytical biochemistry (2019/2020)

Course code
4S02696
Credits
12
Coordinator
Paola Dominici
Other available courses
Teaching is organised as follows:
Unit Credits Academic sector Period Academic staff
BIOCHIMICA E BIOCHIMICA ANALITICA: BIOCHIMICA 8 BIO/10-BIOCHEMISTRY I semestre Paola Dominici
BIOCHIMICA E BIOCHIMICA ANALITICA: BIOCHIMICA ANALITICA 4 BIO/10-BIOCHEMISTRY See the unit page See the unit page

Learning outcomes

Biochemistry is a branch of life sciences which deals with the study of chemical reactions and their organization in living cells and organisms. It takes into account the studies related to the nature of the chemical constituents of living matter, their transformations in biological systems and the energy changes associated with these transformations. Students will be guided through the course to under-stand the relationships between structure and function of macromolecules, and the regulatory strate-gies, with particular focus on metabolic pathways. The experimental activities are aimed at under-standing the rationale behind the basic biochemical protocols developed to investigate the macromol-ecules and their functions.
The course is designed to provide the basic knowledge of the main biochemical methods used in the separation, identification, characterization and analysis of biomolecules, with particular reference to strategies applied to the study of proteins.

Syllabus

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MM: BIOCHIMICA E BIOCHIMICA ANALITICA: BIOCHIMICA
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Chemistry of biomolecules with emphasis on the bioenergetics and control of metabolic pathways via regulation of specific enzymes. Specific Coverage: I. Proteins, protein structure and mechanism. II. Enzyme mechanism and Enzyme kinetics III. Metabolism: Carbohydrates, conversion of sugars, anaerobic and aerobic metabolism. Fat catabolism. Amino acid degradation. IV. Anabolic Pathways: Carbohydrates, fats and lipids, amino acids and steroids. V. DNA replication.
Formulas for all metabolic pathways.
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MM: BIOCHIMICA E BIOCHIMICA ANALITICA: BIOCHIMICA ANALITICA
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Purificazione delle proteine Proprietà ioniche di amminoacidi e proteine. Punto isoelettrico. Preparazione del campione. Metodi di rottura delle cellule e produzione degli estratti grezzi iniziali. Metodi di solubilizzazione delle proteine. Tamponi salini. Tecniche di frazionamento e precipitazione. Filtrazione, dialisi, concentrazione del campione. Tecniche spettroscopiche. Proprietà della radiazione elettromagnetica. Interazione luce-materia. Stati e processi coinvolti nei fenomeni di assorbimento, emissione e decadimento. Spettroscopia di assorbimento nell’ultravioletto e nel visibile. Aspetti qualitativi e quantitativi dell'assorbimento della luce. Metodi colorimetrici e spettroscopici applicati alla determinazione della concentrazione proteica. Spettrofotometri. Spettroscopia di emissione e fluorescenza. Fluorofori intrinseci ed estrinseci. Proteine fluorescenti (Green fluorescent protein) Spettrofluorimetri. Fluorescence resonance energy transfer (FRET). Dicroismo circolare. Metodi di centrifugazione. Principi fondamentali della sedimentazione. Tipi di centrifuga. Tipi di rotore. Centrifugazione preparativa: differenziale, in gradiente di densità. Applicazioni pratiche della centrifugazione preparativa e frazionamento subcellulare. Centrifugazione analitica e sue applicazioni. Tecniche cromatografiche. Principi della cromatografia. Il cromatogramma. Parametri che determinano le prestazioni cromatografiche. Equazione di Van Deemter. Cromatografia su colonna: scambio ionico, esclusione molecolare, affinità, interazione idrofobica e loro applicazioni. Tecniche elettroforetiche. Principi generali e mobilità elettroforetica. Materiali di supporto. Elettroforesi di acidi nucleici. Elettroforesi di proteine. SDS PAGE. Elettroforesi in condizioni native. Colorazione delle proteine su gel. Blotting delle proteine (western blotting). Isoelettrofocalizzazione. Elettroforesi capillare. Gel elettroforesi bidimensionale. Laboratorio 1. Determinazione della concentrazione di una proteina incognita tramite assorbimento a 280 nm e tramite metodo colorimetrico Bradford. 2. Determinazione dello spettro d’assorbimento del coenzima piridinico NADH (forma ridotta) e determinazione del coefficiente di estinzione molare del NADPH. 3. Determinazione dei parametri cinetici, costante di Michaelis-Menten e numero di turnover, dell’enzima fosfatasi acida utilizzando il metodo di linearizzazione grafica di Lineweaver-Burk. 4. Determinazione del peso molecolare di una proteina incognita mediante cromatografia ad esclusione molecolare. 5. Separazione di proteine mediante elettroforesi in condizioni denaturanti (SDS-PAGE) seguita dalla visualizzazione delle bande mediante colorazione con Blu di Comassie 6. Trasferimento delle proteine su membrana di nitrocellulosa mediante elettroblotting seguita da immunorivelazione delle proteine per l’identificazione di una o più proteina sfruttando la specificità di legame con un anticorpo (WESTERN BLOT).

Assessment methods and criteria

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MM: BIOCHIMICA E BIOCHIMICA ANALITICA: BIOCHIMICA
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The aim of the exam is to test the level of knowledge and deepening of the topics of the course program and the reasoning skills developed by the student on issues related to biochemistry. The assessment is expressed in thirtieths (minimum grade 18). Students in Biotechnology: oral examination on the main topics of the course. Students in Bioinformatics: The exam is written and consists of 11 open questions on the main topics (i.e protein structure, metabolisms and regulation, etc) of the course. Each response value can score up to 3.
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MM: BIOCHIMICA E BIOCHIMICA ANALITICA: BIOCHIMICA ANALITICA
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L’esame finale (scritto) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso e di essere in grado di utilizzare i concetti fondamentali di ogni argomento.

Reference books
Author Title Publisher Year ISBN Note
Jeremy M Berg, John L Tymoczko, Lubert Stryer BIOCHIMICA (Edizione 7) Zanichelli 2012 9788808198730
R.H.Garret; C.M. Grisham BIOCHIMICA Zanichelli  
BERG-TYMOCZKO- STRYER BIOCHIMICA (Edizione 7) ZANICHELLI 2012
CAMPBELL- FARREL BIOCHIMICA EDISES 2012
GARRET- GRISHAM BIOCHIMICA PICCIN 2014
Dean R. Appling - Spencer J. Anthony-Cahill - Christopher K. Mathews Biochimica Molecole e metabolismo - Con Mastering Chemistry™ Pearson ed. 2017
M. C. Bonaccorsi di Patti, R. Contestabile, M. L. Di Salvo Metodologie Biochimiche Casa Editrice Ambrosiana 2012