PROGRAMMA DI BIOCHIMICA
Anno Accademico 2000\2001

Prof. Paola Dominici



PARTE PRIMA: COMPONENTI MOLECOLARI DELLE CELLULE

Le proprieta' che caratterizzano i sistemi viventi
Molecole biologiche: le molecole della vita
Gerarchia tra le molecole biologiche: le molecole semplici come unita' di strutture complesse
Acqua, pH ed equilibri ionici
Le proprieta' dell'acqua. Il pH. Le soluzioni tampone. Il particolare ruolo dell'acqua rispetto all'ambiente.
Aminoacidi
Proprieta' acido-base degli aminoacidi. Attivita' ottica e stereochimica degli aminoacidi.
Le proteine: funzioni biologiche e struttura primaria
Legame peptidico. Idrolisi acida delle proteine e analisi aminoacidica
Architettura delle molecole proteiche: i livelli della struttura proteica. Conformazione delle proteine
Come sequenziare una proteina
La struttura tridimensionale delle proteine:
La struttura secondaria:descrizione di eliche e foglietti ripiegati. I grafici di Ramachandran
Proteine globulari: struttura terziaria e diversita' funzionale
Modelli di ripiegamento. Fattori che determinano la struttura secondaria e terziaria :Informazione e termodinamica del riegamento
Cenni di cinetica del ripiegamento : ruolo delle chaperonine.
Movimenti all'interno delle proteine globulari.
Cenni sui metodi di predizione della struttura secondaria.
Struttura quaternaria delle proteine
Proteine di trasporto e deposito dell'ossigeno: il ruolo di emoglobina e mioglobina
Emoglobina: legame cooperativo e allosteria. Modelli per la transizione allosteria nell'emoglobina: il modello simmetrico e il modello sequenziale.
Effettori eterotropici:effetto Bohr; trasporto di anidride carbonica; il bisfosfoglicerato
Evoluzione delle proteine.
Nucleotidi e acidi nucleici.
Basi azotate, nucleosidi e nucleotidi. Acidi nucleici.
Strutture degli acidi nucleici.
Denaturazione e rinaturazione del DNA.
Lipidi e membrane: Acidi grassi. Triacilgliceroli. Membrane:Modello a mosaico fluido
 

PARTE SECONDA : ENZIMI E BIOENERGETICA

La bioenergetica: Concetti termodinamici di base. Energia, calore, lavoro.
Entropia ed energia libera. L'andamento di una reazione, la variazione di energia libera standard. Effetto del pH e della concentrazione sulle energie libere standard.
Termodinamica dei processi irreversibili: la vita sulla via del non equilibrio. L'importanza dei processi accoppiati nei sistemi viventi.
ATP e composti ad alta energia: potenziale di trasferimento di gruppo. La carica energetica.
Gli enzimi: Potere catalitico, specificita' e regolazione.
Cinetica enzimatica: Energia libera di attivazione e azione dei catalizzatori.
L'equazione di Michaelis-Menten. Assunzione dello stato stazionario. I parametri cinetici. Numero di turnover.
Fattori che regolano la velocita' enzimatica.
Inibizione enzimatica: irreversibile e reversibile. Competitiva e non competitiva.
Cinetica delle reazioni che coinvolgono due substrati: Reazioni a spostamento singolo casuali, ordinate, a spostamento doppio.
Meccanismi di controllo dell'attivita' enzimatica.
Coenzimi: Tiamina pirofosfato; Coenzimi nicotinammidici;Coenzimi flavinici;Coenzima A;Piridossal fosfato; Biotina; Acido lipoico
 

PARTE TERZA : IL METABOLISMO E LA SUA REGOLAZIONE

Il metabolismo: Aspetti generali. Le vie metaboliche centrali e il metabolismo energetico. Esistenza di vie degradative e biosintetiche indipendenti. Le ossidazioni come fonte di energia metabolica. Principali meccanismi di controllo del metabolismo:controllo dei livelli enzimatici,dell'attivita' enzimatica, compartimentazione, regolazione ormonale.
La glicolisi . L'importanza delle reazioni accoppiate nella glicolisi.
I destini metabolici del NADH e del piruvato
Il ciclo degli acidi tricarbossilici: La fase di collegamento: la decarbossilazione ossidativa del piruvato.Le reazioni del ciclo.Il ciclo dei TCA come fonte di intermedi per le vie biosintetiche. Le reazioni anaplerotiche.
Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Potenziali di riduzione. I complessi della catena di trasporto degli elettroni.
L'approccio termodinamico all'ipotesi dell'accoppiamento chemioosmotico. I sistemi navetta per il trasporto di NADH citosolico nei mitocondri.
Gluconeogenesi, metabolismo del glicogeno e via dei pentosi fosfati: Gluconeogenesi e sua regolazione. Catabolismo e sintesi di glicogeno. Controllo del metabolismo del glicogeno: regolazione ormonale. La via dei pentosi fosfati:reazioni ossidative e non ossidative.
Il catabolismo degli acidi grassi : La b -ossidazione degli acidi grassi a numero di atomi di C pari, dispari; di acidi grassi mono- e poliinsaturi. I corpi chetonici.
La biosintesi dei lipidi : Confronto tra vie di biosintesi e di degradazione. Le reazioni della biosintesi dei lipidi.
Metabolismo degli aminoacidi e ciclo dell'urea :
Aminoacidi : destino dello scheletro carbonioso e del gruppo aminico. Reazioni di transaminazione, deaminazione ossidativa e deaminazione non ossidativa. Ciclo dell'urea.
 

PARTE QUARTA: L'INFORMAZIONE GENETICA

Duplicazione e riparazione del DNA.
L'enzimologia della duplicazione. Caratteristiche generali e meccanismo della duplicazione.
Cenni sui meccanismi molecolari della riparazione del DNA.

Esercitazioni di Laboratorio: Relazioni sulle singole esercitazioni .
 


PROGRAMMA DI BIOCHIMICA VEGETALE
Anno Accademico 2000\2001

Dott. Massimo Crimi

Introduzione al corso.

  0) il pianeta verde: l'importanza della biochimica vegetale.

Nozioni generali.

  1. la cellula vegetale, strutture caratteristiche: parete cellulare, vacuolo, perossisoma, cloroplasto/plastidio.
  2. compartimentazione: le membrane ed il trasporto. La diffusione semplice, trasporto passivo ed attivo. Il flusso di ioni attraverso la membrana, Il canale del potassio.
  3. Struttura delle proteine di membrana: predizione della struttura secondaria delle proteine e della topologia di membrana, profili di idropatia.
Bioenergetica.
  1. la produzione di energia: i cloroplasti ed i mitocondri, struttura e funzione.
  1. La catena di trasporto degli elettroni mitocondriale: teoria chemiosmotica, fosforilazione ossidativa. Il bc1 ed il ciclo del coenzima Q (Q-cycle). La F0F1-ATPasi e la sintesi di ATP. Particolarità dei mitocondri vegetali: complesso I e ossidasi alternativa;
  2. Biogenesi del cloroplasto, struttura delle membrane fotosintetiche. I pigmenti fotosintetici. Assorbimento della luce e trasferimento dell'energia di eccitazione. Trasporto elettronico nei centri di reazione fotosintetici: RC batterico, PSII e PSI. Fotofosforilazione lineare e ciclica, sintesi di NADPH. Sistemi di fotoprotezione.
Vie di biosintesi.
  1. Ciclo di Calvin e fotorespirazione. La Rubisco e la Rubisco-attivasi. Meccanismi alternativi di fissazione della CO2, metabolismo C4 e CAM. Regolazione della fotosintesi: la tioredossina.
  2. Metabolismo dei carboidrati: biosintesi e degradazione dell'amido. Oligosaccaridi e saccarosio, regolazione source\sink.
  3. Fissazione ed organicazione dell'azoto: ciclo dell'azoto, riduzione nitrato, nitrito e fissazione simbiontica dell'azoto molecolare, la nitrogenasi.
  4. Organicazione dello zolfo.
  5. Biosintesi degli aminoacidi. Degradazione delle proteine e sintesi\mobilizzazione delle proteine di riserva.
  6. Metabolismo secondario delle piante. I terpeni, i fenoli e gli alcaloidi. Biosintesi dei pigmenti fotosintetici.
  7. Gli ormoni vegetali: vie di biosintesi.
  8. Il fitocromo.
LABORATORIO (parte integrante del corso):

Sono previste 5 Esercitazioni di Laboratorio ognuna della durata di 4 ore circa. Ogni candidato dovrà presentare in sede d'esame una relazione (personale e non di gruppo) sulle esperienze di laboratorio.
 

Testi consigliati: