Medicine and surgery (abilitante all'esercizio della professione di Medico Chirurgo) - Medicina e chirurgia "F"

Obiettivi dell'insegnamento: Alla fine del corso lo studente deve: - conoscere le principali vie metaboliche, la loro regolazione a livello molecolare e cellulare e la loro integrazione; - riconoscere la logica che governa i flussi metabolici intermedi; - essere consapevole che le perturbazioni nelle strutture di macromolecole biologiche, che svolgono reazioni e che sono coinvolte nella regolazione delle vie metaboliche, sono alla base dell'insorgenza di condizioni patologiche cellulari e sistemiche. -- sapere come l’attivazione di specifiche cascate ormonali, attraverso meccanismi recettoriali e di trasduzione del segnale, porti ad un controllo fine del metabolismo a livello di organismo. Introduzione al metabolismo: metabolismo intermedio; omeostasi e stato stazionario. Percorsi single-step vs multistep. Catabolismo e anabolismo. Possibili interconversioni dei tre principali combustibili metabolici nell'uomo. Tipi di percorsi metabolici: lineare, ciclico, a spirale. Il potenziale di trasferimento del gruppo fosfato. Il flusso di gruppi fosforici dai donatori di fosfato ad alta energia, attraverso il sistema ATP-ADP, agli accettori di fosfato a bassa energia. Principi di bioenergetica. Energia e sua conservazione: prima e seconda legge della termodinamica. ATP e il suo ruolo nel metabolismo. Metabolismo dei carboidrati Assorbimento e digestione. Intolleranza al lattosio. Ingresso del glucosio nella cellula: i trasportatori SGLT e GLUT e il loro diverso ruolo nel mantenimento dell'omeostasi del glucosio. Glicolisi (tutti gli step): fase preparatoria (I) e fase di recupero (II). Destini alternativi del piruvato. Altri carboidrati che alimentano la glicolisi (fruttosio, mannosio, galattosio e glicogeno). Esempi di meccanismi catalitico: aldolasi, fosfoglucoisomerasi e mutasi. Fruttosio 2,6-bisfosfato come modulatore allosterico di glicolisi e gluconeogenesi. Metabolismo dell’etanolo e tossicità associata Metabolismo del fruttosio e del galattosio e patologie associate. Fermentazione del lattato. Ciclo di Cori. Glicolisi e cancro: effetto Warburg. Gluconeogenesi (tutti gli step) e substrati che la alimentano. Ciclo del glucosio-alanina. Meccanismo catalitico della piruvato carbossilasi. Glucosio 6-fosfato fosfatasi. La via del pentoso fosfato. e sua regolazione. Fase ossidativa e fase non ossidativa (tutti gli step). Vie metaboliche che richiedono NADPH. Citocromi P450: mitocondriale e microsomiale. Ruolo dell’enzima G6PDH (glucosio 6-phosphato deidrogenasi) negli eritrociti, nella disintossicazione da ROS. Glutatione reduttasi e perossidasi. Carenza di G6PDH e patologie associate. Sintesi e degradazione del glicogeno. Glicogenina. Glicogenolisi: ruolo del glicogeno fosforilasi e PLP nel suo meccanismo. Enzimi ramificante e deramificante. Malattie da deposito di glicogeno: malattia di von Gierke, Cori, McArdle e Pompe. Ossidazione di piruvato e acetil-CoA. Ciclo dell'acido citrico (tutti i passaggi). Piruvato deidrogenasi: coenzimi e ruolo degli enzimi E1, E2 ed E3. Deficit di PDH. Avvelenamento da arsenico. Aconitasi citosolica e mitocondriale e omeostasi del ferro. Esempi di meccanismo catalitico: isocitrato deidrogenasi. I sistemi navetta malato-aspartato e glicerofosfato. Le reazioni anaplerotiche che ricostituiscono gli intermedi del ciclo di Krebs. Trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa: trasduzione dell’energia, teoria chemiosmotica di Mitchell. La catena respiratoria mitocondriale, complessi I-IV (principali gruppi prostetici)Coenzima Q. Struttura del complesso III e ciclo Q.. Agenti disaccoppianti (ionofori e protonofori). DNA mitocondriale. Inibitori della respirazione cellulare. Struttura e meccanismo d’azione della ATP sintasi (complesso V). Il respirosoma. Termogenesi. Lipoproteine, dettagli di struttura e metabolismo. Ossidazione degli acidi grassi. Shuttle della carnitina e beta ossidazione mitocondriale di entrambi, acidi grassi a catena pari e dispari di carbonio. Beta ossidazione nel perossisoma. Metabolismo dei corpi chetonici. Meccanismi regolatori. Sintesi degli acidi grassi. Complesso enzimatico e subunità di FAS. Allungamento e desaturazione. Sintesi di trigliceridi e fosfolipidi. Strategia I e II. Biosintesi di sfingosina. Sintesi dei trigliceridi e ciclo del triacilglicerolo. Glyceroneogenesis. Sintesi del colesterolo e dei suoi derivati. Vitamine liposolubili (A, D, E e K). Vitamina A e meccanismo della visione. Metabolismo dell'azoto. Omeostasi dell’azoto. Digestione di proteine esogene e assorbimento degli amminoacidi. Meccanismo di transaminazione PLP-dipendente (meccanismo dettagliato). PLP e racemizzazione e decarbossilazione di amminoacidi. Transdeaminazione: glutammato deidrogenasi. Ciclo dell'urea. Meccanismi regolatori. Biosintesi di ammine biologiche (neurotrasmettitori: adrenalina, dopamina e serotonina) Metabolismo dettagliato di fenilalanina, cisteina, metionina. Reazioni SAM e di metilazione (sintesi della creatina). Degradazione delle proteine endogene. UPS e autofagia. Metabolismo dell'eme: biosintesi, meccanismo di ALA sintasi, PBG sintasi e schema generale di sintesi dell'eme; porfirie; catabolismo: eme ossigenasi, biliverdina riduttasi. Metabolismo dei nucleotidi Biosegnalazione: classi di ormoni. Famiglie di recettori (GPCR, RTK, NRTK, canali ionici oligomerici) e secondi messaggeri (cAMP, cGMP, IP3, Ca2+). Trasduzione del segnale. Base strutturale dei recettori adrenergici accoppiati a proteine G: il recettore beta-adrenergico. Tossine batteriche e ADP-ribosilazione. Recettore dell’insulina. IRS-1. Ras e cascata delle MAP chinasi. Moduli proteici: SH2 e SH3 Segnalazione mediata dall’ossido nitrico (NO) Regolazione ormonale di glicolisi, gluconeogenesi, metabolismo del glicogeno e metabolismo dei grassi. Protein kinasi AMP-dipendente Trasduzione del segnale nei processi sensoriali: vista, olfatto e gusto. Integrazione del metabolismo: nutrizione, digiuno, digiuno prolungato. Cenni sugli ormoni che controllano sazietà e fame. Adipochine e Incretine. Utilizzano da parte di tessuti / organi diversi dei diversi combustibili anche in relazione allo stato metabolico (dopo pasti / diguino). Diabete di tipo I e di tipo II.

Lo studente per poter sostenere l’esame di Biochemistry II deve aver superato l’esame di Chimica e Propedeutica Biochimica e la prova idoneativa scritta (Progress test) di Biochemistry I. In mancanza di superamento della prova idoneativa di Biochemistry I lo studente sarà comunque ammesso all’esame ed esaminato sull’intero programma di Biochemistry (I e II)

Libri di testo (consigliati): DL Nelson & MM Cox - Lehninger Principles of Biochemistry (8th edition) D. Voet, JG Voet, CW Pratt - Fundamentals of Biochemsitry- Life at the Molecular Level (5th edition)

Le lezioni verranno svolte in aula come da calendario delle lezioni

La frequenza è obbligatoria

L’esame orale per l’intero corso di Biochemistry II valuterà quanto segue: 1) apprendimento dello studente su specifiche vie metaboliche, trattate nel dettaglio durante il corso, i loro punto di controllo e le patologie associate; 2) ruolo di specifici ormoni nel controllo globale di anabolismo e catabolismo a livello dell’intero organismo o di tessuti specifici; 3) meccanismi di trasduzione del segnale e le interconnessioni tra i diversi metabolismi; 4) capacità di scrivere le strutture chimiche di importanti intermedi del metabolismo per i quali gli studenti ricevono un elenco dettagliato.

Lezioni frontali con periodico svolgimento in aula di learning tests (per verificare in modo informale l’apprendimento durante lo svolgimento delle lezioni)

Introduzione al metabolismo: metabolismo intermedio; omeostasi e stato stazionario. Percorsi single-step vs multistep. Catabolismo e anabolismo. Possibili interconversioni dei tre principali combustibili metabolici nell'uomo. Tipi di percorsi metabolici: lineare, ciclico, a spirale. Il potenziale di trasferimento del gruppo fosfato. Il flusso di gruppi fosforici dai donatori di fosfato ad alta energia, attraverso il sistema ATP-ADP, agli accettori di fosfato a bassa energia. Principi di bioenergetica. Energia e sua conservazione: prima e seconda legge della termodinamica. ATP e il suo ruolo nel metabolismo. Metabolismo dei carboidrati Assorbimento e digestione. Intolleranza al lattosio. Ingresso del glucosio nella cellula: i trasportatori SGLT e GLUT e il loro diverso ruolo nel mantenimento dell'omeostasi del glucosio. Glicolisi (tutti gli step): fase preparatoria (I) e fase di recupero (II). Destini alternativi del piruvato. Altri carboidrati che alimentano la glicolisi (fruttosio, mannosio, galattosio e glicogeno). Esempi di meccanismi catalitico: aldolasi, fosfoglucoisomerasi e mutasi. Fruttosio 2,6-bisfosfato come modulatore allosterico di glicolisi e gluconeogenesi. Metabolismo dell’etanolo e tossicità associata Metabolismo del fruttosio e del galattosio e patologie associate. Fermentazione del lattato. Ciclo di Cori. Glicolisi e cancro: effetto Warburg. Gluconeogenesi (tutti gli step) e substrati che la alimentano. Ciclo del glucosio-alanina. Meccanismo catalitico della piruvato carbossilasi. Glucosio 6-fosfato fosfatasi . La via del pentoso fosfato. e sua regolazione. Fase ossidativa e fase non ossidativa (tutti gli step). Vie metaboliche che richiedono NADPH. Citocromi P450: mitocondriale e microsomiale. Ruolo dell’enzima G6PDH (glucosio 6-phosphato deidrogenasi) negli eritrociti, nella disintossicazione da ROS. Glutatione reduttasi e perossidasi. Carenza di G6PDH e patologie associate. Sintesi e degradazione del glicogeno. Glicogenina. Glicogenolisi: ruolo del glicogeno fosforilasi e PLP nel suo meccanismo. Enzimi ramificante e deramificante. Malattie da deposito di glicogeno: malattia di von Gierke, Cori, McArdle e Pompe. Ossidazione di piruvato e acetil-CoA. Ciclo dell'acido citrico (tutti i passaggi). Piruvato deidrogenasi: coenzimi e ruolo degli enzimi E1, E2 ed E3. Deficit di PDH. Avvelenamento da arsenico. Aconitasi citosolica e mitocondriale e omeostasi del ferro. Esempi di meccanismo catalitico: isocitrato deidrogenasi. I sistemi navetta malato-aspartato e glicerofosfato. Le reazioni anaplerotiche che ricostituiscono gli intermedi del ciclo di Krebs. Trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa: trasduzione dell’energia, teoria chemiosmotica di Mitchell. La catena respiratoria mitocondriale, complessi I-IV (principali gruppi prostetici)Coenzima Q. Struttura del complesso III e ciclo Q.. Agenti disaccoppianti (ionofori e protonofori). DNA mitocondriale. Inibitori della respirazione cellulare. Struttura e meccanismo d’azione della ATP sintasi (complesso V). Il respirosoma. Termogenesi. Lipoproteine, dettagli di struttura e metabolismo. Ossidazione degli acidi grassi. Shuttle della carnitina e beta ossidazione mitocondriale di entrambi, acidi grassi a catena pari e dispari di carbonio. Beta ossidazione nel perossisoma. Metabolismo dei corpi chetonici. Meccanismi regolatori. Sintesi degli acidi grassi. Complesso enzimatico e subunità di FAS. Allungamento e desaturazione. Sintesi di trigliceridi e fosfolipidi. Strategia I e II. Biosintesi di sfingosina. Sintesi dei trigliceridi e ciclo del triacilglicerolo. Glyceroneogenesis. Sintesi del colesterolo e dei suoi derivati. Vitamine liposolubili (A, D, E e K). Vitamina A e meccanismo della visione. Metabolismo dell'azoto. Omeostasi dell’azoto. Digestione di proteine esogene e assorbimento degli amminoacidi. Meccanismo di transaminazione PLP-dipendente (meccanismo dettagliato). PLP e racemizzazione e decarbossilazione di amminoacidi. Transdeaminazione: glutammato deidrogenasi. Ciclo dell'urea. Meccanismi regolatori. Biosintesi di ammine biologiche (neurotrasmettitori: adrenalina, dopamina e serotonina) Metabolismo dettagliato di fenilalanina, cisteina, metionina. Reazioni SAM e di metilazione (sintesi della creatina). Degradazione delle proteine endogene. UPS e autofagia. Metabolismo dell'eme: biosintesi, meccanismo di ALA sintasi, PBG sintasi e schema generale di sintesi dell'eme; porfirie; catabolismo: eme ossigenasi, biliverdina riduttasi.

Prerequisiti: Lo studente per poter sostenere l’esame deve aver superato l’esame di Chimica e Propedeutica Biochimica e la prova idoneativa scritta (Progress test) di Biochemistry I. In mancanza di superamento della prova idoneativa di Biochemistry I lo studente sarà comunque ammesso all’esame ed esaminato sull’intero programma di Biochemistry (I e II)

Libri di testo (consigliati): DL Nelson & MM Cox - Lehninger Principles of Biochemistry (7th edition) D. Voet, JG Voet, CW Pratt - Fundamentals of Biochemsitry- Life at the Molecular Level (5th edition)

Frequenza obbligatoria

Modalità di valutazione: L’esame orale per l’intero corso di Biochemistry II valuterà quanto segue: 1) conoscenza dello studente di vie metaboliche trattate nel dettaglio durante il corso, i loro punto di controllo e le patologie associate; 2) ruolo di specifici ormoni nel controllo globale di anabolismo e catabolismo a livello dell’intero organismo o di tessuti specifici; 3) meccanismi di trasduzione del segnale e le interconnessioni tra i diversi metabolismi; 4) capacità di scrivere le strutture chimiche di importanti intermedi del metabolismo per i quali gli studenti ricevono un elenco dettagliato.

Modalità di svolgimento dell’insegnamento: Lezioni frontali e svolgimento in aula di learning tests (per verificare in modo informale l’apprendimento durante lo svolgimento delle lezioni)

Programma del modulo Biochimica: Introduzione al metabolismo: metabolismo intermedio; omeostasi e stato stazionario. Percorsi single-step vs multistep. Catabolismo e anabolismo. Possibili interconversioni dei tre principali combustibili metabolici nell'uomo. Tipi di percorsi metabolici: lineare, ciclico, a spirale. Il potenziale di trasferimento del gruppo fosfato. Il flusso di gruppi fosforici dai donatori di fosfato ad alta energia, attraverso il sistema ATP-ADP, agli accettori di fosfato a bassa energia. Principi di bioenergetica. Energia e sua conservazione: prima e seconda legge della termodinamica. ATP e il suo ruolo nel metabolismo. Metabolismo dei carboidrati Assorbimento e digestione. Intolleranza al lattosio. Ingresso del glucosio nella cellula: i trasportatori GLUT e il loro ruolo nel mantenimento dell'omeostasi del glucosio. Glicolisi (tutti i passaggi): fase preparatoria (I) e fase di erogazione (II). Destini alternativi del piruvato. Altri carboidrati che alimentano la glicolisi (fruttosio, mannosio, galattosio e glicogeno). Esempi di meccanismo catalitico: aldolasi, fosfogluco-isomerasi e mutasi. Fruttosio 2,6-bisfosfato come modulatore allosterico di glicolisi e gluconeogenesi. Metabolismo del fruttosio. Metabolismo del galattosio. Fermentazione del lattato. Ciclo di Cori. Glicolisi e cancro: effetto Warburg. Gluconeogenesi (tutti i passaggi) e substrati che la alimentano. Ciclo del glucosio-alanina. Meccanismo catalitico della piruvato carbossilasi. Le reazioni anaplerotiche che ricostituiscono gli intermedi del ciclo di Krebs. Glucosio 6-fosfato fosfatasi. La via del pentoso fosfato: le 4 modalità di azione. Regolazione. Fase ossidativa e fase non ossidativa (tutti i passaggi). Vie metaboliche che richiedono NADPH. Citocromi P450: mitocondriale e microsomiale. Ruolo dell’enzima G6PDH (glucosio 6-phosphato deidrogenasi) negli eritrociti, nella disintossicazione da ROS. Glutatione reduttasi e perossidasi. Carenza di G6PDH e patologie associate. Sintesi e degradazione del glicogeno. Glicogenina. Glicogenolisi: ruolo del glicogeno fosforilasi e PLP nel suo meccanismo. Enzimi ramificante e deramificante. Malattie da deposito di glicogeno: malattia di von Gierke, Cori, McArdle e Pompe. Ossidazione di piruvato e acetil-CoA. Ciclo dell'acido citrico (tutti i passaggi). Piruvato deidrogenasi: coenzimi e ruolo degli enzimi E1, E2 ed E3. Deficit di PDH. Avvelenamento da arsenico. Aconitasi citosolica e mitocondriale e omeostasi del ferro. Esempi di meccanismo catalitico: isocitrato deidrogenasi. I sistemi navetta malato-aspartato e glicerofosfato. Trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa: trasduzione dell’energia, teoria chemiosmotica, postulato di Mitchell, pompe protoniche primarie e secondarie, agenti disaccoppianti (ionofori e protonofori). DNA mitocondriale. Coenzima Q. La catena respiratoria mitocondriale, complesso I-V (gruppi prostetici principali). Inibitori della respirazione cellulare. Struttura del complesso III e ciclo Q. Struttura ATP sintasi, elementi essenziali del meccanismo rotante. Lipoproteine, dettagli di struttura e metabolismo. Ossidazione degli acidi grassi. Shuttle della carnitina e beta ossidazione mitocondriale di entrambi, acidi grassi a catena pari e dispari di carbonio. Beta ossidazione nel perossisoma. Metabolismo dei corpi chetonici. Meccanismi regolatori. Sintesi degli acidi grassi. Complesso enzimatico e subunità di FAS. Allungamento e desaturazione. Sintesi di trigliceridi e fosfolipidi. Strategia I e II. Biosintesi di sfingosina. Sintesi dei trigliceridi e ciclo del triacilglicerolo. Glyceroneogenesis. Sintesi del colesterolo e dei suoi derivati. Vitamine liposolubili (A, D, E e K). Vitamina A e meccanismo della visione. Metabolismo dell'azoto. Omeostasi dell’azoto. Digestione di proteine esogene e assorbimento degli amminoacidi. Meccanismo di transaminazione PLP-dipendente (meccanismo dettagliato). PLP e racemizzazione e decarbossilazione di amminoacidi. Transdeaminazione: glutammato deidrogenasi. Ciclo dell'urea. Meccanismi regolatori. Biosintesi di ammine biologiche (neurotrasmettitori: adrenalina, dopamina e serotonina) Metabolismo dettagliato di fenilalanina, cisteina, metionina. Reazioni SAM e di metilazione (sintesi della creatina). Degradazione delle proteine endogene. UPS e autofagia. Metabolismo dell'eme: biosintesi, meccanismo di ALA sintasi, PBG sintasi e schema generale di sintesi dell'eme; porfirie; catabolismo: eme ossigenasi, biliverdina riduttasi. Programma modulo Biologia Molecolare: Biosegnalazione: classi di ormoni. Famiglie di recettori (GPCR, RTK, NRTK, canali ionici oligomerici) e secondi messaggeri (cAMP, cGMP, IP3, Ca2+). Trasduzione del segnale. Base strutturale dei recettori adrenergici accoppiati a proteine G: il recettore beta-adrenergico. Tossine batteriche e ADP-ribosilazione. Recettore dell’insulina. IRS-1. Ras e cascata delle MAP chinasi. Moduli proteici: SH2 e SH3 Segnalazione mediata dall’ossido nitrico (NO) Regolazione ormonale di glicolisi, gluconeogenesi, metabolismo del glicogeno e metabolismo dei grassi. Protein kinasi AMP-dipendente Trasduzione del segnale nei processi sensoriali: vista, olfatto e gusto. Integrazione del metabolismo: nutrizione, digiuno, digiuno prolungato. Cenni sugli ormini che controllano sazietà e fame. Adipochine e Incretine. Utilizzano da parte di tessuti / organi diversi dei diversi combustibili anche in relazione allo stato metabolico (dopo pasti / diguino). Diabete di tipo I e di tipo II

Prerequisiti: Lo studente per poter sostenere l’esame deve aver superato l’esame di Chimica e Propedeutica Biochimica e la prova idoneativa scritta (Progress test) di Biochemistry I. In mancanza di superamento della prova idoneativa di Biochemistry I lo studente sarà comunque ammesso all’esame ed esaminato sull’intero programma di Biochemistry (I e II)

DL Nelson & MM Cox - Lehninger Principles of Biochemistry (7th edition) D. Voet, JG Voet, CW Pratt - Fundamentals of Biochemsitry- Life at the Molecular Level (5th edition)

obbligatoria

Modalità di valutazione: L’esame orale per l’intero corso di Biochemistry valuterà quanto segue: 1) apprendimento dello studente su specifiche vie metaboliche, trattate nel dettaglio durante il corso, i loro punto di controllo e le patologie associate; 2) ruolo di specifici ormoni nel controllo globale di anabolismo e catabolismo a livello dell’intero organismo o di tessuti specifici; 3) meccanismi di trasduzione del segnale e le interconnessioni tra i diversi metabolismi;

didattica frontale tradizionale con lezioni da 2 ore, esercitazioni con test in aula