ECTS - University of Pisa
Scheda programma d'esame
BIOCHEMISTRY AND BIOLOGY
FRANCESCA RONCA
Academic year2020/21
CourseDENTISTRY AND DENTAL PROSTHODONTICS
Code237EE
Credits9
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
BIOCHIMICABIO/10LEZIONI60
FRANCESCA RONCA unimap
BIOCHIMICA CLINICA E BIOLOGIA MOLECOLARE CLINICABIO/12LEZIONI10
SARA PALUMBO unimap
BIOLOGIA MOLECOLAREBIO/11LEZIONI20
LORELLA MARSELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso è organizzato in tre moduli distinti:

1. BIOCHIMICA (Dott.ssa Francesca Ronca)

2. BIOCHIMICA CLINICA E BIOLOGIA MOLECOLARE CLINICA (Dott.ssa Sara Palumbo)

3. BIOLOGIA MOLECOLARE (Dott.ssa Lorella Marselli)

Il Corso di Biochimica e Biologia consentirà allo studente di acquisire conoscenze sui concetti di base di biochimica, biologia molecolare e biochimica clinica. In particolare, i moduli di biochimica e biologia molecolare consentiranno di acquisire le infomazioni di base per la comprensione degli aspetti biochimico-clinici.
Knowledge

The course is organized in three distinct modules:

1. BIOCHEMISTRY (Dr. Francesca Ronca)

2. CLINICAL BIOCHEMISTRY AND CLINICAL MOLECULAR BIOLOGY (Dr. Sara Palumbo)

3. MOLECULAR BIOLOGY (Dr. Lorella Marselli)

The Biochemistry and Biology Course will allow the student to acquire knowledge on the basic concepts of biochemistry, molecular biology and clinical biochemistry. In particular, the biochemistry and molecular biology modules will allow you to acquire basic information for understanding the biochemical-clinical aspects.  
Modalità di verifica delle conoscenze

Le conoscenze acquisite verranno verificate mediante un esame scritto.
Assessment criteria of knowledge

The acquired knowledge will be verified through a written exam.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Programma di Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica:

Aspetti generali di biochimica clinica. Preanalitica del campione biologico.

Tecniche di laboratorio: spettrofotometriche, ottiche, di citometria a flusso, microbiologiche, elettroforetiche, immunoanalitiche, genetiche.

Bioregolatori: elettroliti e molecole volatili. Alterazione del bilancio idroelettrolitico, significato clinico e metodi di determinazione. Equilibrio acido-base nel sangue, disordini acido-base e metodi di valutazione (emogasanalisi).

Esame emocromocitometrico.

Studio della coagulazione e delle anemie. Carboidrati. Studio di ipo- ed iper- glicemie.

Proteine. Immunoglobuline. Enzimi e isoenzimi di interesse clinico.

Lipoproteine e lipidi. Studio di dislipidemie e disturbi aterosclerotici.

Programma di Biochimica

  • Gli ammino acidi: classificazione. Amminoacidi proteici, postsintetici, non proteici. I peptidi. Oligopeptidi e polipeptidi. Struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria delle proteine
  • Ripiegamento delle proteine. Cofattori enzimatici. Chaperoni e chaperonine. Il collagene e l’elastina.
  • La struttura dell'eme. Struttura e funzione della mioglobina e della emoglobina. Il legame dell'ossigeno alla mioglobina e all'emoglobina e cooperativita' di legame. L'effetto Bohr. Emoglobina fetale. Le emoglobinopatie.
  • Introduzione al metabolismo. Enzimi come catalizzatori biologici. Cinetica della catalisi enzimatica. L’equazione di Michaelis-Menten. I fattori che influenzano la velocità di reazione.Coenzimi.
  • Isoenzimi. L'inibizione dell'attività enzimatica: inibitori competitivi e non competitivi. La regolazione dell’attività enzimatica. Enzimi allosterici. La regolazione degli enzimi per modificazione covalente.
  • I glucidi. I monosaccaridi. Principali monosaccaridi naturali. Gli isomeri e gli epimeri. I disaccaridi. Polisaccaridi. basi puriniche e pirimidiniche. I nucleosidi e nucleotidi. Il catabolismo e l'anabolismo: complementarietà. L'ATP, il NADH,NADPH e FADH2. Vitamine B2 e B3. I composti ricchi di energia di idrolisi. Utilizzo e sintesi di ATP.
  • Metabolismo dei glucidi: ingresso del gucosio nelle cellule. Destino metabolico del G-6-P. Glicolisi. Le tappe della glicolisi. Glicolisi aerobica e anaerobica.Bilancio energetico della glicolisi. La lattico deidrogenasi. Il ciclo di Cori.
  • Regolazione allosterica ed ormonale della glicolisi. Regolazione della fosfofruttochinasi-1 e dell' enzima tandem. Catabolismo degli altri esosi.
  • Glicogenolisi e glicogenosintesi. Regolazione allosterica ed ormonale della glicogenolisi e glicogenosintesi. Complesso della piruvato deidrogenasi e sua regolazione. Vitamina B1 e acido pantotenico. Ruolo catabolico del ciclo di Krebs.
  • Ruolo catabolico del ciclo di Krebs. Regolazione del ciclo di Krebs. Ruolo anabolico del ciclo di Krebs e reazioni anaplerotiche.
  • La catena respiratoria: i componenti della catena respiratoria, sequenza dei componenti della catena respiratoria, ossidazione dei substrati, conversione dell'energia durante il flusso elettronico.La fosforilazione ossidativa. Meccanismo della fosforilazione ossidativa. La forza elettromotrice tra la membrana interna mitocondriale. ATP sintasi. Meccanismo della sintesi di ATP. Accoppiamento del trasporto elettronico con la sintesi di ATP. Disaccoppiamento e termogenesi.
  • I lipidi. Acidi grassi, trigliceridi, fosfolipidi e sfingolipidi principali. Utilizzazione metabolica degli acidi grassi. Attivazione degli acidi grassi. La carnitina. Funzione della carnitina. La beta-ossidazione degli acidi grassi.
  • Corpi chetonici, sintesi ed utilizzo. Formazione dei radicali dell' ossigeno e meccanismi di detossificazione.
  • La via del pentosio fosfato e il NADPH: le razioni ossidative irreversibili e le reazioni ossidative reversibili. L’utilizzo del NADPH. La carenza della glucosio-6- fosfato deidrogenasi.La gluconeogenesi. I substrati della gluconeogenesi. Le reazioni esclusive della gluconeogenesi. La regolazione della gluconeogenesi.
  • Lipogenesi. La sintesi di acido palmitico. Allungamento e desaturazione dell' acido palmitico. Acidi grassi essenziali. Sintesi di acido arachidonico. Sintesi e caratterizzazione degli eicosanoidi. Ciclossigenasi e lipossigenasi.
  • Sintesi e degradazione dei trigliceridi. Via del monoacilfosfato. L'anello steroideo. Le cinque fasi della sintesi del colesterolo nell' uomo. Regolazione della sintesi del colesterolo. Sintesi dei derivati del colesterolo. Acidi biliari primari e secondari, circolo enteroepatico. Gli ormoni steroidei e la vitamina D.
  • Metabolismo dell'etanolo nell'uomo. Sistema costitutivo (ADH) e inducibile (MEOS). Aldeide deidrogenasi. Tossicita' cellulare dell'alcol etilico e della acetaldeide. Cyp 450 e detossificazione. Il ruolo dell’acido folico nel catabolismo degli amminoacidi e basi azotate.La vitamina B 12. Biosintesi dell'eme. Sintesi del porfobilinogeno e delle protoporfirine. Formazione dell'eme. Le profirie. Catabolismo dell'emoglobina: formazione dei pigmenti biliari. Gli itteri.
  • Lipoproteine plasmatiche: IDL e LDL. Recettori per le rimanenze dei chilomicroni, IDL e LDL. Regolazione del recettore per le LDL. HDL e apoproteine delle HDL. Trasporto inverso del colesterolo. Omeostasi cellulare del colesterolo libero.
  • Digestione delle proteine. La transaminazione. Il piridossal fosfato. La deaminazione ossidativa. Glutammina sintetasi e arginina sintetasi. Glutamminasi. Ciclo glucosio-alanina. Destino metabolico dell'ammoniaca. Ciclo dell' urea e collegamento con il ciclo di Krebs. Regolazione del ciclo dell'urea. Sintesi delle amine biogene e degli ormoni tiroidei.
  • Insulina, glucagone ed adrenalina. Relazioni metaboliche tra fegato, muscolo, tessuto adiposo e cervello. Il ciclo nutrizione digiuno.

 

Programma di Biologia Molecolare 

  • Struttura e funzione degli acidi nucleici. Struttura del gene. Il Progetto Genoma Umano: definire i dettagli del genoma. Il progetto ENCODE: analisi funzionale del genoma.
  • La tecnologia del DNA ricombinante. Tipologie di vettori: plasmidi, fagi, cosmidi, BAC e YAC. Le librerie a DNA e a cDNA. La PCR. Sistemi di sequenziamento di nuova generazione.
  • Struttura e organizzazione del genoma. Sequenze codificanti e intergeniche. Sequenze uniche, mediamente e altamente ripetute.
  • Variabilità genetica e polimorfismi.
  • Concetto di alleli di rischio o di suscettibilità alle malattie. Studi di associazione casi-controlli. Studi di associazione su scala genomica. Selezione dei geni candidati. Metodi di genotipizzazione. PCR-RFLP, PCR-ARMS, PCR-HRM.
  • Eredità epigenetica. Metilazione del DNA. Rimodellamento della cromatina. Studio del metiloma.
  • Cenni di farmacogenetica. Principi di terapia genica.
Syllabus

Clinical Biochemistry and Clinical Molecular Biology Program:
General aspects of clinical biochemistry. Pre-analysis of the biological sample.
Laboratory techniques: spectrophotometric, optical, flow cytometry, microbiological, electrophoretic, immunoanalytical, genetic.
Bio-regulators: electrolytes and volatile molecules. Alteration of the hydroelectrolytic balance, clinical significance and methods of determination. Acid-base balance in the blood, acid-base disorders and assessment methods (blood gas analysis).
Blood count test.
Study of coagulation and anemias. Carbohydrates. Study of hypo and hyperglycemia.
Protein. Immunoglobulin. Enzymes and isoenzymes of clinical interest.
Lipoproteins and lipids. Study of dyslipidaemias and atherosclerotic disorders.   Biochemistry program
• Amino acids: classification. Protein, postsynthetic, non-protein amino acids. The peptides. Oligopeptides and polypeptides. Primary, secondary, tertiary, quaternary structure of proteins
• Protein folding. Enzymatic cofactors. Chaperoni and chaperonine. Collagen and elastin.
• The structure of the heme. Structure and function of myoglobin and hemoglobin. The binding of oxygen to myoglobin and hemoglobin and binding cooperativity. The Bohr effect. Fetal hemoglobin. Hemoglobinopathies.
• Introduction to metabolism. Enzymes as biological catalysts. Kinetics of enzymatic catalysis. Michaelis-Menten's equation. The factors influencing the reaction rate. Coenzymes.
• isozymes. Inhibition of enzymatic activity: competitive and non-competitive inhibitors. The regulation of enzymatic activity. Allosteric enzymes. Regulation of enzymes by covalent modification.
Carbohydrates. Monosaccharides. Main natural monosaccharides. Isomers and epimers. Disaccharides. Polysaccharides. purine and pyrimidine bases. Nucleosides and nucleotides. Catabolism and anabolism: complementarity. ATP, NADH, NADPH and FADH2. Vitamins B2 and B3. Hydrolysis energy rich compounds. Use and synthesis of ATP.
• Carbohydrate metabolism: entry of gucose into cells. Metabolic fate of G-6-P. Glycolysis. The stages of glycolysis. Aerobic and anaerobic glycolysis. Energy balance of glycolysis. Lactic dehydrogenase. The Cori cycle.
• Allosteric and hormonal regulation of glycolysis. Regulation of phosphofructokinase-1 and tandem enzyme. Catabolism of the other exiles.
• Glycogenolysis and glycogenosynthesis. Allosteric and hormonal regulation of glycogenolysis and glycogenosynthesis. Pyruvate dehydrogenase complex and its regulation. Vitamin B1 and pantothenic acid. Catabolic role of the Krebs cycle.
• Catabolic role of the Krebs cycle. Regulation of the Krebs cycle. Anabolic role of the Krebs cycle and anaplerotic reactions.
• The respiratory chain: the components of the respiratory chain, sequence of components of the respiratory chain, oxidation of the substrates, conversion of energy during the electronic flow. Oxidative phosphorylation. Mechanism of oxidative phosphorylation. The electromotive force between the internal mitochondrial membrane. ATP synthase. Mechanism of ATP synthesis. Coupling of electronic transport with ATP synthesis. Decoupling and thermogenesis.
• Lipids. Main fatty acids, triglycerides, phospholipids and sphingolipids. Metabolic use of fatty acids. Activation of fatty acids. Carnitine. Carnitine function. Beta-oxidation of fatty acids.
• Ketone bodies, synthesis and use. Formation of oxygen radicals and detoxification mechanisms.                   2085/5000       • The pentose phosphate pathway and NADPH: irreversible oxidative rations and reversible oxidative reactions. The use of the NADPH. Glucose-6- phosphate dehydrogenase deficiency. Gluconeogenesis. The substrates of gluconeogenesis. The exclusive reactions of gluconeogenesis. The regulation of gluconeogenesis.
• Lipogenesis. The synthesis of palmitic acid. Elongation and desaturation of palmitic acid. Essential fatty acids. Synthesis of arachidonic acid. Synthesis and characterization of eicosanoids. Cyclooxygenase and lipoxygenase.
• Synthesis and degradation of triglycerides. Via the monoacylphosphate. The steroid ring. The five stages of the synthesis of cholesterol in humans. Regulation of cholesterol synthesis. Synthesis of cholesterol derivatives. Primary and secondary bile acids, enterohepatic circulation. Steroid hormones and vitamin D.
• Ethanol metabolism in humans. Constitutive system (ADH) and inducible (MEOS). Aldehyde dehydrogenase. Cellular toxicity of ethyl alcohol and acetaldehyde. Cyp 450 and detoxification. The role of folic acid in the catabolism of amino acids and nitrogen bases. Vitamin B 12. Biosynthesis of heme. Synthesis of porphybilinogen and protoporphyrins. Heme formation. The profiries. Hemoglobin catabolism: formation of bile pigments. Jaundices.
• Plasma lipoproteins: IDL and LDL. Receptors for the remnants of chylomicrons, IDL and LDL. LDL receptor regulation. HDL and apoproteins of HDL. Reverse transport of cholesterol. Cellular homeostasis of free cholesterol.
• Protein digestion. Transamination. Pyridoxal phosphate. Oxidative deamination. Glutamine synthetase and arginine synthetase. Glutamminasi. Glucose-alanine cycle. Metabolic fate of ammonia. Urea cycle and connection with the Krebs cycle. Regulation of the urea cycle. Synthesis of biogenic amines and thyroid hormones.
• Insulin, glucagon and adrenaline. Metabolic relationships between liver, muscle, adipose tissue and brain. The fasting nutrition cycle.     Molecular Biology Program
• Structure and function of nucleic acids. Gene structure. The Human Genome Project: defining the details of the genome. The ENCODE project: functional analysis of the genome.
• Recombinant DNA technology. Types of vectors: plasmids, phages, cosmids, BAC and YAC. DNA and cDNA libraries. PCR. New generation sequencing systems.
• Structure and organization of the genome. Coding and intergenic sequences. Unique sequences, on average and highly repeated.
• Genetic variability and polymorphisms.
• Concept of risk alleles or disease susceptibility. Case-control association studies. Association studies on a genomic scale. Selection of candidate genes. Genotyping methods. PCR-RFLP, PCR-ARMS, PCR-HRM.
• Epigenetic inheritance. DNA methylation. Chromatin remodeling. Study of the methyloma.
• Introduction to pharmacogenetics. Gene therapy principles.    
Bibliografia e materiale didattico

Modulo di Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica:

- presentazioni power point delle lezioni

- dispensa fornita dal docente

 

Modulo di Biochimica:

- presentazioni power point delle lezioni

-fotocopie integrative

 

Modulo di Biologia Molecolare:

- presentazioni power point delle lezioni

- reviews indicate dal docente
Bibliography

Clinical Biochemistry and Clinical Molecular Biology Module:

- power point presentations of the lessons

- handout provided by the teacher

 

Biochemistry Module:

- power point presentations of the lessons

- additional photocopies

 

Molecular Biology Module:

- power point presentations of the lessons

- reviews indicated by the teacher  
 
Modalità d'esame

Esame di Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica: esame scritto composto da una domanda teorica preanalitica/analitica/postanalitica, l'interpretazione di un referto biochimico clinico e verifica della conoscienza dei valori di riferimento relativi a misurazioni analitiche su sangue venoso, arterioro e urine.
Assessment methods

Clinical Biochemistry and Clinical Molecular Biology Exam: written exam consisting of a theoretical pre-analytical / analytical / post-analytical question, the interpretation of a clinical biochemical report and verification of the knowledge of the reference values relating to analytical measurements on venous, inner and urine blood.
Altri riferimenti web

Registro delle lezioni Dott.ssa Sara Palumbo:

https://unimap.unipi.it/registri/dettregistriNEW.php?re=3299725::::&ri=021881
Updated: 08/09/2020 10:51