Chimica biologica

Programma del corso:
1. L'acqua. Le soluzioni e le sospensioni. Le proprietà colligative.
2. Il carbonio e le molecole organiche: idrocarburi alifatici ed aromatici. Alcoli, aldeidi, chetoni, acidi, eteri, esteri, ammine ammidi.
3. Proteine. Struttura. Solubili e insolubili. Allosterismo. Denaturazione.
4. Collagene ed elastina: struttura e funzione. Vitamine implicate nella sintesi del collagene.
5. Glicoproteine: strutture e funzioni. Esempi: glicocalice e proteine di riconoscimento, mucine, proteoglicani.
6. Proteine plasmatiche: sistema della coagulazione, anticorpi, sistema del complemento.
7. Le membrane biologiche: compartimento lipidico. I glicerofosfolipidi, gli sfingolipidi e glicosfingolipidi, la cardiolipina, il colesterolo. Asimmetria lipidica nelle membrane.
8. Le membrane biologiche: compartimento proteico. Le proteine estrinseche ed intrinseche. Ancore lipidiche per proteine periferiche. Lipid raft e interazioni proteiche. Sistema ABO. Fattore Rhesus.
9. Passaggi attraverso le membrane: diffusione semplice; diffusione facilitata (canali pori trasportatori); trasporto contro gradiente (ATPasi tipo P, V, F e trasportatori ABC); tossine e ionofori.
10. Termodinamica. Reazioni endoergoniche ed esoergoniche. Energia di libera di Gibbs. Velocità di una reazione. Legge di Guldberg-Waage (Keq).
11. Il trasferimento dell'energia mediante reazioni. Legami instabili ad alta energia. Legami fosfato ad alta intermedia e bassa energia, legame tio-estere. I diversi ruoli dell'ATP.
12. Il trasferimento dell'energia nelle ossidoriduzioni. Legge di Nernst. Potenziali semiriduttivi standard delle principali reazioni metaboliche. NAD+/NADH e FAD/FADH2: struttura e funzione.
13. NADH citosolico e mitocondriale: lo shuttle del glicerolo e lo shuttle del malato-aspartato.
14. La fosforilazione ossidativa. Struttura e funzione del complesso I , II, del ubichinone, del complesso III del citocromo C, del complesso IV. Struttura e funzione dell'ATPasi typo F:ATP sintasi. Rapporto P:O. I controlli della fosforilazione ossidativa (disacoppianti endogeni, rapporto NADH/NAD+, rapporto ATP/ADP, presenza di ossigeno e/o ipossia(: Intossicazione da CN e CO. Termogenesi non da brivido.
15. Carboidrati. Struttura: amidi cellulosa glicogeno disaccaridi monosaccaridi. Digestione dei carboidrati. Trasporto dei glicidi e del glucosio.
16. Insulina e glucagone.
17. La glicolisi. Reazioni enzimi e controlli.
18. La glicolisi anaerobica
19. La gluconeogenesi. Reazioni enzimi e controlli.
20. I destini del Piruvato
21. La Piruvico deidrogenasi e la Tiamina Pirofosfato e il lipoato: meccanismo e controlli regolatori.
22. Il ciclo di Krebs. Reazioni enzimi e controlli.
23. La Piruvico carbossilasi e la Biotina: meccanismo e controlli regolatori.
24. Shunt dell'esoso fosfato e ciclo dei pentosi. Glucosio 6P deidrogenasi: meccanismo e regolazione e intervento di NADPH e glutatione. Reazioni del ciclo dei pentosi fosfati e ruolo della Tiamina Pirofosfato.
25. Il NADH e il NADPH regolazione bilancio energetico cellulare.
26. Il glicogeno: struttura. Sintesi del glicogeno: reazioni e regolazione. Glicogeno sintasi epatica e muscolare.
27. Glicogenolisi. Glicogenofosforilasi: meccanismo e Piridossal Fosfato, controlli allosterici e covalenti.
28. Insulina e Glucagone nel controllo della Glicogeno sintesi e glicogeno lisi.
29. I glucuronidi.
30. I lipidi: strutture e funzioni (si rimanda anche alla lezione sulle membrane, punto 7). I trigliceridi e gli acidi grassi.
31. La digestione: enzimi e sali biliari.
32. Il trasporto dei lipidi: chilomicroni; LDL; ID; VLDL; HDL e enzimi implicati nel loro metabolismo e nel trasporto.
33. Trasporto degli acili nei mitocondri e beta ossidazione degli acidi grassi saturi, insaturi, con catena a numero pari o dispari di carboni. Reazioni e regolazione. La carbossilazione del proponila coA: Biotina e Cobalamina. Ossidazione perossisomale degli acidi grassi a catena corta e lunga.
34. I corpi chetonici: struttura, reazioni biosintetiche e loro regolazione.
35. Biosintesi lipidi. Uscita del citrato dal citosol, trasporto e regolazione. Citrato liasi: regolazione. Enzima malico. Acetil CoA carbossilasi: regolazione allosterica e covalente. Acido Grasso sintasi: struttura e funzioni del complesso enzimatico. Sintesi del palmitato. Allungamento del palmitato e insaturazioni su ER.
36. Acidi grassi essenziali
37. Sintesi dei trigliceridi, dei glicerofosfolipidi, degli alchil-glicero fosfo lipidi e dei plasmalogeni.
38. Sintesi degli sfingolipidi
39. Sintesi del colesterolo: regolazione di HMGcoA-reduttasi
40. Diabete tipo I e tipo II: alterazioni metaboliche
41. Metabolismo dell'etanolo
42. Le proteine. La digestione delle proteine. enzimi e assorbimento.
43. Biosintesi degli aminoacidi NON essenziali nell'uomo: reazioni e vitamine coinvolte.
44. Le transaminazioni: meccanismo e PLP.
45. La deaminazione ossidativa: meccanismo e controllo.
46. Il catabolismo di alcuni aminoacidi: glutammina, serina treonina cisteina, asparagina treonina, prolina, arginina, leucina, valina, istidina glicina triptofano fenilalanina tirosina.
47. Amine biogene
48. Ciclo dell'Urea. Glutammato deidrogenasi e Glutaminasi. Carbamilfosfato Sintasi . Ciclo dell'urea: reazioni e bilancio energetico.
49. Vitamine. Lipofile e Idrofile. Struttura e principali reazioni catalizzate. Carenze vitaminiche.
50. Energia di attivazione. Struttura generale degli enzimi. Modelli della specificità di substrato (Lock and Key, induced fit, substrate strain). Cinetiche chimiche ed enzimatiche. Derivazione di Michaelis-Menten. Principi della regolazione dell'attività enzimatica e livelli di controllo.
51. Composizione del sangue e eritrociti. Struttura molecolare dell'eme e legame con i gas. Differenze funzionali e strutturali fra mioglobina e emoglobina; allosterismo dell'emoglobina. Modulazione dell'affinità per O2. Genetica di emoglobina, patologia molecolare, HbS, emoglobina fetale e talassemie. Principi di analisi e valori ematologici primari e secondari. HbA1c.
52. Radicali liberi, chimica e meccanismo di propagazione. Ossigeno e Reactive Oxygen Species. Radicali liberi centrati su C e metalli. Ossido nitrico. Scavenging.
53. Ruoli di Ca e fosfato, fabbisogno e distribuzione nell'organismo. Omeostasi, ormoni di controllo, PTH, calcitonina e vitamina D. Osteoporosi. Rimodellamento osseo, osteoblasti e osteoclasti.
54. Porfirine e pigmenti biliari, metabolismo dell'eme e della bilirubina. Metabolismo del ferro, Distribuzione nell'organismo; Transferrina; Ferritina; Meccanismi di assorbimento e escrezione; Regolazione molecolare del metabolismo del ferro; Risposte fisiopatologiche a sovraccarico e deficit di Fe.