BIOCHIMICA

Introduzione
Elementi chimici dei sistemi biologici; rappresentazione simbolica delle molecole; modelli molecolari tridimensionali; le interazioni reversibili tra le molecole biologiche e l'acqua. I legami ionico ed idrogeno, le attrazioni idrofobiche.
Struttura e funzioni delle proteine
Gli amminoacidi: proprietà fisico-chimiche; curve di titolazione. Il legame peptidico: rigidità e planarità, idrolisi chimica ed enzimatica del legame peptidico. Ripiegamenti delle catene polipeptidiche: strutture regolari (a elica e struttura b) e strutture irregolari. Livelli di struttura nell'architettura delle proteine : struttura secondaria, terziaria e quaternaria. I legami chimici nell'organizzazione tridimensionale delle proteine: legami idrogeno, ionici, idrofobici, disolfuri. Denaturazione delle proteine. Agenti denaturanti fisici: calore, radiazioni. Agenti denaturanti chimici irreversibili e reversibili. Proteine semplici e coniugate. Le proteine che legano l'ossigeno: mioglobina ed emoglobina. Organizzazione strutturale delle emoproteine: chimica e ruolo funzionale dell'eme. Curva di ossigenazione della mioglobina e dell'emoglobina. Legame cooperativo. Effetto del pH, della temperatura e dell'anidride carbonica sulla curva di ossigenazione dell'emoglobina. Effetto del difosfoglicerato. Emoglobina adulta (Hb A), emoglobina fetale (Hb F). Cenni sulle emoglobine patologiche. Gli enzimi quali catalizzatori biologici. Cenni sulla classificazione degli enzimi. Cinetica enzimatica: effetto pH, temperatura, concentrazione del substrato. Il modello di Michaelis-Menten. Inibitori competitivi e non competitivi. Enzimi allosterici, regolatori allosterici. Coenzimi e vitamine.
Metabolismo delle proteine e degli amminoacidi
Digestione delle proteine: enzimi digestivi (pepsina, chimotripsina, tripsina, carbossipeptidasi, amminopeptidasi), meccanismi di attivazione, specificità di idrolisi. Assorbimento e trasporto degli amminoacidi. Catabolismo degli amminoacidi: deaminazione ossidativa e transaminativa; decarbossilazione. Ruolo del piridossalfosfato. Ruolo dei coenzimi flavinici. Formazione di perossido di idrogeno e suoi effetti tossici. Eliminazione del perossido di idrogeno: catalasi, glutatione perossidasi. Radicali liberi dell'ossigeno e sistemi di protezione: superossido dismutasi e "scavengers" biologici dei radicali (glutatione, acido urico). Formazione dell'ammoniaca. Effetti tossici dell'ammoniaca. Eliminazione dell'ammoniaca: ciclo dell'urea. Organicazione dell'ammoniaca: sintesi di asparagina e glutammina. Anabolismo degli amminoacidi: la sintesi proteica (cenni).
I carboidrati
Monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi. Zuccheri semplici e complessi (glicoproteine). L'amido ed il glicogeno quali riserve reversibili di glucosio. Digestione dei polisaccaridi: amilasi salivare e pancreatica; enzimi deramificanti. Glicolisi e sintesi di ATP. Fosforilazione a livello di substrato, resa energetica della glicolisi. Ossidazione del glucosio mediante il ciclo del pentoso fosfato: formazione di NADPH e ribosio 5-fosfato. Controllo dei flussi ossidativi del glucosio nella glicolisi e nel ciclo dei pentosi. Sintesi del glicogeno e glicogenolisi: controlli ormonali e mediatori intracellulari (AMPc); l'amplificazione del segnale chimico mediante reazioni a cascata, proteinchinasi e proteinfosfatasi, proteine G. Alcune malattie genetiche nel metabolismo del glicogeno. La gluconeogenesi: ammino acidi gluco e lipogenetici. Conversione del piruvato in acetil-CoA: il ruolo della tiamina ed effetti patologici in carenza di vitamina B1. Ciclo degli acidi tricarbossilici: trasporto di elettroni sui coenzimi piridinici e flavinici; regolazione del ciclo mediante attivatori ed inibitori allosterici. La sintesi di ATP mediante fosforilazione ossidativa.
I lipidi
Classificazione dei lipidi. Digestione dei trigliceridi. Assorbimento degli acidi grassi e del glicerolo. Ossidazione degli acidi grassi. Bilancio energetico. Formazione dei corpi chetonici. Sintesi degli acidi grassi:la proteina trasportatrice di acili, la richiesta di NADPH, accoppiamento tra ciclo dei pentosi e sintesi di acidi grassi.
Biochimica dei tessuti connettivi
Le principali proteine dei connettivi. Il collageno: composizione amminoacidica, la presenza di amminoacidi inusuali, gli zuccheri legati, struttura del tropocollageno, gli eventi maturativi, la rimozione dei telopeptidi, la formazione di legami trasversi. Difetti genetici ed acquisiti nella formazione del collageno: ruolo della vitamina C e degli ioni rame. I geni del collageno e distribuzione tissutale. La demolizione del collageno: le collagenasi specifiche e le collagenasi batteriche. L'elastina: anologie e differenze rispetto al collageno. Le elastasi ed altri enzimi proteolitici demolitori dell'elastina. Gli inibitori biologici delle elastasi. Patologie molecolari legate alla rapida demolizione dell'elastina. I proteoglicani: la componente glicidica e la componente proteica. Ruolo funzionale dei proteoglicani. Le mucopolisaccaridosi:analisi di patologie molecolari. La fibronettina e la laminina.
Calcio fosforo fluoro
Calcio: assorbimento, complessi, contenuto nel plasma, nei tessuti molli, nelle ossa, nei denti. La regolazione ormonale della concentrazione del calcio ematico. Il calcio come secondo messaggero cellulare: contrazione muscolare, attivazione di enzimi. Pompe del calcio. Fosforo: assorbimento, contenuto ematico e tissutale. Regolazione ormonale della concentrazione del fosforo. Il complesso calcio fosforo nei tessuti ossificati: l'idrossiapatite. Il fluoro: contenuto nelle acque e negli alimenti. Assorbimento e distribuzione del fluoro nei tessuti umani.
Biochimica del dente e della saliva
Composizione chimica del dente e dell’ambiente buccale: smalto, dentina, cemento, osso, saliva, placca dentaria e tartaro. Biochimica dello smalto: proteine dello smalto, componenti organici ed inorganici dello smalto maturo. Curve di solubilità dello smalto e della dentina in ambiente acido. I prodotti acidi generati dalla fermentazione batterica in presenza di residui di cibo. Effetti di ioni fluoruro sui sistemi enzimatici e tossicità del fluoro. Aspetti biochimici della carie e delle malattie paradontali.

BIOLOGIA MOLECOLARE

Nozioni di Biologia Cellulare
Colture di cellule e tessuti:
colture microbiche
colture di cellule animali
separazione di cellule
conservazione delle cellule tramite congelamento

Principi e Tecniche di Biologia Molecolare I
introduzione: struttura degli acidi nucleici
estrazione di DNA ed RNA da sorgenti biologiche (sangue periferico, cellule, batteri)
analisi di restrizione dei frammenti di DNA,
enzimi utilizzati in biologia molecolare: endonucleasi di restrizione, ligasi
vettori di clonaggio
sequenziamento del DNA
isolamento di sequenze specifiche di acidi nucleici: retrotrascrizione, librerie di cDNA e di DNA genomico

Tecniche di Biologia Molecolare II
reazione a catena della polimerasi (PCR): fasi della PCR; progettazione degli inneschi per la PCR; DNA stampo per l'amplificazione mediante PCR; sensibilità ed applicazioni della PCR; espressione di geni (produzione di proteine ricombinanti)
mutagenesi
applicazioni della biologia molecolare: ibridizzazione e sonde geniche; screening di librerie geniche; applicazioni del clonaggio genico.
promotori e geni reporter
sistemi di trasfezione di linee cellulari di mammifero, espressione transiente e stabile

Tecniche elettroforetiche
principi generali
elettroforesi di acidi nucleici
metodi di trasferimento di acidi nucleici; costruzione di sonde geniche marcatura delle sonde di DNA.