CdSBIOLOGIA APPLICATA ALLA BIOMEDICINA
Codice159EE
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| BIOCHIMICA FUNZIONALE | BIO/10 | LEZIONI | 48 |
|
Il corso riesaminerà concetti ed argomenti (fenomeni di trasporto, di segnalazione, e di gestione dello stress ossidativo) i cui tratti fondamentali sono generalmente noti agli studenti dai corsi fondamentali, e ne approfondirà la comprensione da un punto di vista meccanicistico e strutturale, per superarne la visione puramente fenomenologica e comprenderne i principi di base.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito a:
- Principali biomolecole e strutture coinvolte
- Correlazioni struttura/funzione per proteine, lipidi, membrane, e complessi supramolecolari che ne determinano la risposta
- Ruolo dell'interazione con altre biomolecole (effetto dell'intorno biochimico) nel modulare la risposta dei sistemi esaminati
- Integrazione di vari percorsi di segnalazione, trasporto, e metabolismo nel fornire una risposta coordinata ad uno stimolo
La comprensione di questi principi di base sarà applicata alla razionalizzazione dei principi molecolari alla base delle patologie e dei meccanismi di azione di approcci terapeutici.
The course will review concepts and thematics (transport, signalling, and response to oxidative stress) that are usally covered, in their most fundamental traits, in undergraduate level courses, and will significantly deepen their understanding on mechanistic and structural bases. This will lead the student to overcome a purely phenomenologic vision of biochemical phenomena.
At the end of the course, the student will acquire knowledge on:
- Main structures and biomolecules involved in these processes
- Structure/activity relation for proteins, lipids, membranes, and supramolecular complexes that determine their response and function
- Role of the interaction with other molecules (effect of the biochemical environment) in modulating the response of the examined systems
Comprehension of these base principles will be applied to the rationalization of molecular principles that determine pathologies and to the action mechanism of the most important therapeutic approaches.
La verifica delle conoscenze acquisite avverrà nel corso dell'esame (cfr. "Modalità di svolgimento dell'esame"). Lo studente dovrà dimostrare di:
- ricordare il ruolo delle biololecole/strutture discusse nella modulazione della risposta biologica, e la loro applicazione agli specifici esempi posti (sufficiente)
- Comprendere il ruolo dei principi cinetici e termodinamici fondamentali, nonché della struttura delle biomolecole, nel determinarne il meccanismo di azione (buono/ottimo)
- Collegare gli effetti e le risposte di vari percorsi e sistemi esaminati, acquisendo e proponendo una visione generale della risposta biochimica dei sistemi viventi ad uno stimolo (ottimo/eccellente)
Knowledge will be verified during the exam (see "Assessment methods"). The student should demonstrate that he/she is able to:
- remember the role of the biomolecules/structures discussed in modulating biologic response, and their application to the example sdiscussed in the cours (sufficient)
- Understand the role ok kinetic and thermodynamic principles, along with structure/activity relation, in determining action mechanism (good/very good)
- Relate effects and responses of the different examined systems, to acquire a general vision of biochemical response of living systems to a given stimulus (very good/excellent)
Lo studente acquisirà la capacità di descrivere, a partire da concetti di base chimici e fisici, il funzionamento e la regolazione dei sistemi studiati. Sarà inoltre in grado di discutere, da una prospettiva molecolare e razionalizzandone il funzionamento, le basi delle patologie e degli approcci terapeutici descritti nel corso.
Al termine del corso lo studente:
- avrà acquisito la capacità di discutere i principi molecolari alla base dei principali fenomeni biologici illustrati (trasporto, segnalazione, gestione dello stress ossidativo)
- potrà acquisire la capacità di prevedere, sulla base di informazioni strutturali dei sistemi biologici, il loro comportamento ed i risvolti metabolici a livello cellulare.
The student will acquire the skill to describe, starting from base physsico-chemical concepts, working principle and regulation of the examined biochemical phenomena. He/she will also be able to discuss molecular bases of pathologies and of therapeutic strategies, from a molecular perspective and with the possibility to rationalize their working principle.
At the end of the course the student:
will acquire the skill to discuss that molecular principles that determine the most relevant biologic phenomena discussed in the course.
Might acquire the skill to derive, based on structural information of biologic systems, their behavior and their metabolic impact on cell system.
La verifica delle capacità acquisite dallo studente avverrrà nel corso delle verifiche in itinere o nella prova orale.
La verifica delle capacità acquisite sarà effettuata valutando quanto lo studente sia in grado di applicare i concetti e le conoscenze acquisite ad esempi reali, come casi riportati dalla letteratura.
Assessment of skills will be carried out during the partial examinations or the oral exam.
Assessment will be performed evaluating the ability of the student to apply acquired knowledge to examples, either presented in the course or derived from the literature.
Lo studente che completi con successo il corso potrà:
- Acquisire una comprensione più completa, a partire da basi biochimiche, dei principali fenomeni biologici discussi nel corso
- Razionalizzare, sulla base delle conoscenze e capacità acquisite, nuovi fenomeni ed osservazioni sperimentali
- Essere capace di estrapolare, sulla base delle conoscenze acquisite, la possibile risposta di un sistema biologico a stimoli esterni.
Successful student will:
- acquire a more complete understanding, based on biochemical principles, of the most relevant biologic phenomena discussed in the course
- Rationalize, based on acquired knowledge and skills, new phenomena and experimental observations
- be able to extrapolate basedo nthe acquired knowledge, the possible reaction of a biologic syystem to external stimuli.
I comportamenti saranno verificati nel corso delle prove in itinere e/o della prova orale, verificando la capacità dello studente di padroneggiare i concetti esposti e le loro applicazioni
The assessment of behaviours will be performed during the partial examinations or in the oral exam by verifying the ability of the student to master and correlate concept and applications discussed in the course.
Il corso presuppone una buona conoscenza della biochimica di base, ed in particolare dei tratti generali di argomenti normalmente trattati nei corsi della laurea triennale, inclusi:
- principali processi metabolici (glicolisi, ciclo di Krebs, respirazione mitocondriale)
- struttura delle proteine
- principali proprietà degli amminoacidi
- fondamenti di funzionamento degli enzimi
Nel corso saranno ripresi, quando necessario, alcuni concetti di base di chimica. Tuttavia, la comprensione del corso sarà facilitata da una buona conoscenza di base di alcuni concetti come:
- reattività di base dello zolfo
- concetto idrofobicità ed idrofilia
- caratteristiche e gruppi funzionali che influiscono sull'idrofobicità di una molecola
- energia libera di reazione ed energia di attivazione
E' infine necessaria una conoscenza di base della struttura della cellula e delle principali funzioni e proprietà degli organelli subcellulari.
Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d'Ateneo, Art. 24, comma 3)
The student is expected to possess a good knowledge of fundamental biochemistry. In particular, general aspects of topics normally covered in undergraduate courses should be mastered. This includes:
- main metabolic pathways (glycolysis, Kreb's cycle, mitochondrial respiration)
- Protein structure
- main properties of amino acids
- base principles of enzyme working principles
Some base concepts of chemistry will be briefly summarized, when necessary, in the course. Comprehension of the course will however be improved by a solid base knowledge of some basic topics in chemistry:
- base reactivity of sulfur
- hydrophobicity and hydrophylia
- relation between functional grous and hydrophobicity of a molecule
- free energy of a reaction and activation energy
It is also necessary a base knowledge of cell structure and of the main functions and properties of subcellular organelles
Il corso è tenuto con lezioni frontali con ausilio di slides. Il materiale didattico (slides della lezione) viene normalmente fornito su elearning prima della lezione stessa. Nei giorni successivi alle lezioni viene di norma caricato materiale didattico elaborato dal docente (dispense) relativo alla lezione stessa. Le lezioni sono tenute in lingua italiana, e le dispense fornite dal docente sono anch'esse in lingua italiana. Per favorire una migliore comprensione da parte di studenti non madrelingua, è in atto una progressiva traduzione delle slides in lingua inglese.
L'interruzione delle lezioni con domande per chiarimenti sulla lezione in corso o su quella precedente, o per richieste di approfondimento o curiosità è fortemente incoraggiata.
Gli studenti sono invitati, ogniqualvolta lo desiderino, ad approfittare dello strumento del ricevimento, singolo o di gruppo. Su richiesta sarà possibile organizzare lezioni di riepilogo e revisione generale di interi moduli del corso, per acquisire una visione d'insieme delle tematiche trattate.
Il sito di elearning va considerato un punto centrale del corso per i seguenti scopi:
- scaricamento materiale didattico (dispense e slides)
- comunicazioni studente-docente (possibili anche via email)
- pubblicazione di domande, test, e materiale di approfondimento
- questionari di valutazione
The course is held with frontal lessons using slides. Didactic material (slides) will be usually uploaded on the elearning platform a few days before the lesson. Additional didactic material (lecture notes, in italian language) on the lesson will be usually uploaded within two-three days after the lesson.
Lessons are held in italian language. Most of the slides are in English, to ease comprehension by non mother tongue students.
During the lessons the students are strongly encouraged to interrupt with questions related to the topic being discussed or to that explained in the previous lesson. Requests for additional details or in depth insigths are also welcome during the lesson.
Students are invited to take advantage of additional meetings to be arranged with the teacher, either one to one or group-based. On request, revision lessons on specific topics of the course or on entire modules might be arranged with the entire clessroom.
E-learning site (moodle) should be considered as a pivotal instrument during the course for the following apsects:
- download of didactic material (lecture notes and slides)
- techer-students communications (these are also possible by email)
- publication of questions, tests and additional didactic material
- evaluation forms
- Cenni alla struttura di acidi grassi lipidi, fosfolipidi di membrana. Struttura delle membrane biologiche e ruolo nel signalling cellulare
- Trasporto attivo e passivo. Considerazioni termodinamiche, funzionamento delle principali famiglie di trasportatori attivi e passivi. Stati patologici correlati al malfunzionamento dei sistemi di trasporto.
- La trasduzione del segnale, aspetti generali. Le caratteristiche dei sistemi di trasduzione. I recettori accopiati a proteina G: funzionamento, effetto dell'equilibrio conformazionale, pleiotropismo e regolazione allosterica. Antagonisti biased nei GPCR.
- I recettori RTK, e loro implicazione nella patologia tumorale.
- Biosintesi di fosfolipidi e del colesterolo, gli acidi biliari.
- Assorbimento dei grassi e circolazione dei lipidi, il trasporto del colesterolo e le lipoproteine
- Bilanciamento redox e stress ossidativo in cellula, meccanismi di ossidazione e di regolazione
- Alterazioni metaboliche nel tumore
- Structure -function relation of fatty acids, lipids, membrane phospholipids. Structure of biologic membranes and their role in cell signaling
- Active and passive transport. Thermodynamic aspects, mechanistic principles of active and passive transporters. Pathologies related to dysregulation of transport mechanisms
- Signal transduction: general aspects, working principle and pleiotropism of GPCR. Agonists, antagonists, biased agonists
- Tyrosine kinase receptors: signalling mechanism and role in tumor signaling
- cholesterol and bile acid biosynthesis; traits of lipid metabolism and trafficking
- Fat and lipid adsorption and transport. Cholesterol transport and role of lipoproteins
- Redox balance and oxidative stress in cells. Oxidation and regulation mechanisms
- Metabolc alterations and regulations in tumor and in hypoxia
Nelson and Cox, I principi di biochimica di Lehninger, ed. Zanichelli, Settima edizione.
Mathews, van Holde, Appling, Anthony-Cahill, Biochimica, ed. Piccin, Quarta edizione
Per consolidare basi pregresse di chimica (necessarie per comprendere molti meccanismi descritti): McMurry, "Chimica organica: un approggio biologico" ed. Zanichelli
Ulteriore materiale bibliografico fornito dal docente (dispense disponibili su elearning)
Nelson and Cox, Lehninger principles of biochemistry
Mathews, van Holde, Appling, Anthony-Cahill, Biochemistry
McMurry, "Organic chemistry: a biologic approach" can be a useful source to strenghten and refres fundamental concepts of chemistry and organic chemistry
Additional didactic material provided by the teacher (lecture notes available on e-learning)
Il programma e le modalità di esame per i non frequentanti sono identici a quelli per i frequentanti.
I non frequentanti sono invitati a trarre il massimo vantaggio possibile dal materiale caricato su elearning (dispense e slides) e ad approfittare dello strumento del ricevimento, anche nel corso dell'anno, per chiarire eventuali concetti di difficile assimilazione.
Program and exam modality is identical for attending and non-attending students.
Non-attending students are strongly encouraged to exploit at its maximum didactic material uploaded on elearnin (lecture notes and slides), and to take advantage of meetings with the teacher during the year. This will help in clarifying some concepts that might be difficult to understand.
L'esame si può svolgere con due modalità alternative, a discrezione dello studente:
- orale
- due prove in itinere scritte eventualmente integrate da un orale
Le prove in itinere (facoltative) consisteranno in un numero limitato (3-5) di domande a risposta aperta dove sarà valutata la comprensione e la capacità di analizzare e collegare le conoscenze acquisite. Sarà inoltre valutata, ai fini di una valutazione ottima/eccellente,la capacità di applicare in maniera libera ma rigorosa le conoscenze acquisite a casi reali tratti dalla letteratura.
L'esame orale consisterà in 2-4 domande sul programma trattato, eventualmente integrate dalla richiesta di applicare quanto studiato a casi reali, per una valutazione eccellente.
Sia nelle prove in itinere che nell'esame orale (o nell'integrazione orale delle prove in itinere) le valutazioni saranno basate sui seguenti criteri:
- valutazione sufficiente: capacità di descrivere i fenomeni e le basi delle situazioni fisio-patologiche discussi nel corso
- valutazione buona: comprensione dei meccanismi e dei principi che governano i fenomeni discussi nel corso, incluse le considerazioni termodinamiche e cinetiche eventualmente illustrate
- valutazione ottima: Capacità di analizzare e collegare il funzionamento di diverse componenti dei sistemi biologici (piccole molecole, membrane, proteine) comprendendo come queste interagiscano interagiscano nei processi di segnalazione, trasporto, e metabolismo
- valutazione eccellente: capacità di formulare e proporre ipotesi realistiche, basate sui concetti assimilati nel corso, relativamente a problemi non precedentemente discussi
The student can choose between two alternative exam modalities:
oral exam
two intermediate written tests that can be discretionally integrated by an oral evaluation
The intermediate test (optional) are structured with a small number (3-5) of open-answer questions. Comprehension of the topics and capability to analyse and correlate acquired knowledges will be evaluated. An excellent score will be obtained by demonstrating capability of applying acquired knowledges to real cases derived from the literature in a free, yet rigogorus way.
Oral exam will involve 2-4 questions on the program, that might involve, to achieve an excellent score, application of acquired skills and knowledge to real cases from the literature.
In both cases, evaluation criteria are as follows:
- sufficient: capability to describe phenomena and bases of the physiopathologic cases discussed in the course
- good: understanding of mechanisms and principles that rule the examples discussed in the course, including thermodynamic and kinetic considerations
- very good: capability to analyse and correlate working principles of different components of biologic systems (small molecules, membranes, proteins) understanding their interaction in signalling, transport, and metabolic processes.
- excellent: capability to elaborate and propose realistic hypotheses based on the concepts acquired in the course, applying them to new problems
Presidente: Giovanni Signore
Membri: Francesco Balestri, Simone Allegrini, Francesca Felice, Maria Grazia Tozzi, Antonella Del Corso, Rossella Mosca
Presidente supplente: Francesco Balestri
Due membri supplenti: Roberta Moschini, Mario Cappiello