ECTS - University of Pisa
Al termine del corso lo studente di Farmacia avrà acquisito conoscenze in merito a struttura e funzione delle proteine e degli acidi nucleici, al loro coinvolgimento nel metabolismo cellulare energetico e tessuto specifico. Sarà data particolare attenzione ai processi di controllo e integrazione metabolica e ormonale.
Nello specifico, lo studente sarà in grado di conoscere le proprietà, la struttura e la funzione delle biomolecole, i componenti delle reazioni delle vie metaboliche, gli enzimi e i coenzimi; saranno riprese anche le principali vitamine e fatti cenni di catalisi enzimatica. Inoltre apprenderà la sede intracellulare e tissutale delle vie metaboliche e il loro significato. Particolare attenzione sarà inoltre rivolta all’integrazione delle conoscenze, anche in riferimento alla regolazione metabolica, ormonale ed epigenetica di specifici tessuti, e alla loro applicazione in ambito salute per la diagnosi, la terapia e il benessere.
Following the course, students will have acquired knowledge about the structure and function of proteins and nucleic acids, and their involvement in the energetic and tissue metabolism. Particular attention will be devoted to the metabolic and hormonal control of the biochemical integrative processes.
Specifically, the student will be able to know the properties, structures and functions of biomolecules, components of the metabolic pathway reactions, enzymes and coenzymes, vitamins and enzymatic catalysis mechanisms. Furthermore, students will learn the intracellular and tissue localization of the metabolic pathways and their significance. Particular attention will be paid to the knowledge integration, also with reference to the metabolic, hormonal and epigenetic regulation in specific tissues.
Durante il corso verranno effettuate valutazioni in itinere, che richiederanno la rapida risoluzione di test a risposta multipla e la stesura di brevi descrizioni di alcuni argomenti riguardanti il programma svolto nelle lezioni. Per gli studenti che abbiano sostenuto positivamente tali prove, l’esame di profitto sarà costituito da uno scrutinio condotto dalla commissione, sulla base dei risultati ottenuti nelle suddette prove, eventualmente integrate da un ulteriore colloquio.
During the course, test in itinere will be carried out; they will require the rapid resolution of multiple choice tests and the drafting of short descriptions, regarding some topic of the course program. For students who have successfully passed these tests, the exam will consist of a commission scrutiny, based on the obtained results, possibly supplemented by a further interview.
Al termine del corso lo studente sarà capace di gestire gli argomenti appresi e di applicarli, al fine della corretta utilizzazione di prodotti per la salute in ambito territoriale e ospedaliero. Sarà inoltre capace di applicare le conoscenze acquisite alle abitudini di vita, comprese quelle alimentari.
Inoltre sarà sviluppata la conoscenza e l'applicazione di strumenti d’indagine bibliografica disponibili, al fine dell'approfondimento di argomenti di interesse scientifico generale e/o riferibili alla professione.
Following the course, students will be able to manage the learned topics and apply them, in order to correctly use health products in territorial and hospital environment. Students will also be able to apply the acquired knowledge to eating habits, as well as to know the available bibliographic investigation tools for the purpose of deepening the scientific topics related to the profession.
Durante le prove in itinere e/o la sessione orale sarà verificata la capacità di spiegare criticamente i collegamenti fra le vie metaboliche, in particolare durante le fasi di digiuno breve/o protratto e dopo pasto e l’abilità di rispondere ad esercizi specifici, relativi all’utilizzo di prodotti per la salute. Le capacità acquisite saranno anche esplorate mediante la richiesta di fornire un approfondimento a scelta dello studente inerente gli argomenti del corso.
During the ongoing tests and/or the oral session, the ability to critically explain the connections among metabolic pathways will be verified, in particular about metabolism occurring during the prolonged, short or post-meal fasting, and the ability to respond to specific exercises related to the use of health products. The skills acquired will also be explored through an in-depth study chosen by the student concerning one of the course topics.
Lo studente dovrà acquisire:
-sensibilità verso l'organizzazione molecolare della vita;
-accuratezza e precisione;
-conoscenza di come si sviluppa il sapere scientifico.
Students must acquire:
- Sensitivity towards the molecular organization of life;
- Accuracy and precision;
- Skills about the scientific knowledge development.
Durante le lezioni frontali verranno proposti quesiti orali agli studenti richiamando i concetti fondamentali del corso.
Verranno valutate in sede di verifica in itinere/orale l'accuratezza e la precisione raggiunte.
During the lessons, oral questions will be proposed to the students regarding the fundamental concepts of the course.
The achieved accuracy and precision will be assessed during the in itinere/oral examinations
Conoscenze di Chimica Generale, Chimica Organica, Biologia.
General Chemistry, Organic Chemistry, Biology
Il corso si articola in lezioni frontali che riguarderanno:
1) Struttura e funzione delle biomolecole.
La logica molecolare della vita: dalle molecole, ai tessuti e agli organi. Organizzazione strutturale delle proteine: amminoacidi, struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, con particolare riferimento alla cheratina, fibroina della seta, collagene. Mioglobina ed emoglobina in relazione alla loro funzione ed ai meccanismi di risposta a fattori di regolazione. Proprietà degli enzimi e fondamenti di cinetica enzimatica. Equazioni di Michaelis-Menten e Lineawever-Burk, enzimi allosterici e loro regolazione, meccanismi di catalisi (covalente e acido-base). Gli inibitori dell’attività enzimatica (inibitori come farmaci). Coenzimi e vitamine.
Struttura e proprietà della maggior parte delle biomolecole in relazione alla loro funzione biologica: carboidrati (monosaccaridi, polisaccaridi, amido e glicogeno), lipidi, proteine, e acidi nucleici. Recettori di membrana e i meccanismi di trasduzione dei segnali. Nucleotidi purinici e pirimidinici: struttura, funzioni, biosintesi, degradazione, vie di recupero.
Struttura degli acidi nucleici e forme tridimensionali complesse. Superavvolgimento del DNA. Struttura dei cromosomi. Struttura dei nucleosomi e varianti istoniche. Medicina genomica personalizzata. Metabolismo del DNA: replicazione, riparazione e ricombinazione. Metabolismo dell’RNA: sintesi DNA-dipendente e RNA-dipendente. Sintesi del DNA RNA-dipendente. Il codice genetico. RNA transfer e sintesi delle proteine. Targeting e degradazione delle proteine. La regolazione dell’espressione genica. Principi di regolazione genica. Regolazione nei batteri. Regolazione negli eucarioti. Modificazioni post-traduzionali delle proteine. Epigenetica e metabolismo.
2) Metabolismo intermedio e sua regolazione.
Verranno esaminate in dettaglio le principali vie metaboliche di assunzione, sintesi e degradazione dei glucidi, lipidi, amminoacidi, nucleotidi e la loro regolazione metabolica ed ormonale. In particolare: glicolisi e fermentazione, ciclo degli acidi tricarbossilici, catena respiratoria e fosforilazione ossidativa, via dei pentosi, gluconeogenesi, glicogenolisi e glicogeno sintesi in relazione al ruolo del glicogeno nel tessuto muscolare ed epatico; beta-ossidazione degli acidi grassi saturi ed insaturi, chetogenesi, biosintesi degli acidi grassi, sintesi e degradazione dei trigliceridi e dei fosfolipidi, biosintesi e degradazione del colesterolo; metabolismo degli amminoacidi, organicazione della ammoniaca, ciclo dell' urea.
3) Messaggi tra cellule e tessuti
Verranno studiate in maniera integrata le modulazioni esercitate dagli ormoni sui diversi processi metabolici ed in particolare. I meccanismi di rilascio, trasporto e trasduzione del segnale della adrenalina e noradrenalina, degli ormoni tiroidei, dell'insulina, glucagone, degli ormoni ipofisari ACTH, TSH, ossitocina, vasopressina e ormoni glucocorticoidi e la loro azione a livello del metabolismo glucidico, lipidico, proteico sottolineando le differenze a livello dei diversi tessuti interessati.
Concetti generali di biochimica molecolare: genomica, trascrittomica, proteomica e metabolomica.
The course is divided into lessons covering:
1) Structure and function of biomolecules.
The molecular life: from molecules to tissues and organs. The structural organization of proteins: amino acids and primary, secondary, tertiary and quaternary structures, with particular reference to keratin, silk fibroin, collagen. Myoglobin, haemoglobin, and their function. Properties of enzymes, and enzymatic kinetics (Michaelis-Menten and Lineawever-Burk equations, allosteric enzymes and their regulation, catalysis mechanisms (covalent and acid-base). Inhibitors of enzyme activity (inhibitors such as drugs). Coenzymes and vitamins. Structure and properties of biomolecules in relation to their biological function: carbohydrates (monosaccharides, polysaccharides, starch and glycogen), lipids, proteins, and nucleic acids. Membrane receptors and signal transduction mechanisms. Purines and pyrimidines: structures, functions, synthesis, degradation, recovery pathways.
Structures of Nucleic acids and 3D forms. DNA supercoiling. Chromosome structures. Nucleosome structures and histone variants. Personalized genomic medicine. DNA metabolism: duplication, repair and recombination. RNA metabolism: DNA- and RNA- dependent synthesis. DNA RNA-dependent synthesis. Genetic code. RNA transfer and protein synthesis. Protein targeting e degradation. Gene expression control. Principles of gene expression regulation: in bacteria and in eukaryotes. Introduction to post-translational modifications of proteins. Epigenetics and metabolism.
2) Intermediate metabolism and its regulation.
The main metabolic pathways of assumption, synthesis and degradation of glucides, lipids, amino acids, nucleotides and their metabolic and hormonal regulation will be examined in detail. Glycolysis and fermentation, tricarboxylic acid cycle, respiratory chain and oxidative phosphorylation, pentose pathway, gluconeogenesis, glycogenolysis and glycogen synthesis in relation to the role of glycogen in muscle and liver tissue. Beta-oxidation of saturated and unsaturated fatty acids, ketogenesis, fatty acid biosynthesis, synthesis and degradation of triglycerides and phospholipids, biosynthesis and cholesterol degradation; metabolism of amino acids, ammoniacation, urea cycle.
3) Messages between cells and tissues
The modulations carried out by hormones on the metabolic processes will be studied in an integrated manner. The mechanisms of signal release, transport and transduction of adrenaline and norepinephrine, thyroid hormones, insulin, glucagon, pituitary hormones ACTH, TSH, oxytocin, vasopressin and glucocorticoid hormones and their action in terms of glucose, lipid and protein metabolism, emphasizing the differences in the different tissues involved.
D.L. Nelson, M.M. Cox “Introduzione alla Biochimica di Lehninger” Sesta Edizione. ed. Zanichelli (2018).
D.L. Nelson, M.M. Cox “I principi di Biochimica di Lehninger” Settima Edizione. ed. Zanichelli (2018).
D. Voet, J.G. Voet, C. W. Pratt “Fondamenti di Biochimica” Quarta Edizione. Ed. Zanichelli. (2017)
Tettamanti, "Biochimica Medica-Strutturale, metabolica e funzionale" Piccin (2019)
J N Berg, J M Berg, J L Tymoczko, L. Stryer "Biochimica" Settima Edizione, ed. Zanichelli (2012) (specialmente per la parte mioglobina e emoglobina) )
Materiale didattico consiste nel libro di testo "Introduzione alla Biochimica di Lehninger", che può essere integrato con gli altri libri di testo riportati e con materiale reperito on-line in siti scientificamente accreditati, indicati volta per volta dal docente.
D.L. Nelson, M.M. Cox “Biochemical Principles of Lehninger”, 7 ed. Zanichelli (2018).
(D. Voet, J.G. Voet, C. W. Pratt “Fondamenti di Biochimica” Quarta Edizione. Ed. Zanichelli. (2017).; Tettamanti "Biochimica Medica-Strutturale, metabolica e funzionale" Piccin (2019); J N Berg, J M Berg, J L Tymoczko, L. Stryer "Biochimica" Settima Edizione, ed. Zanichelli (2012) (especially for myoglobin and haemoglobin) )
Durante il corso verranno effettuate valutazioni in itinere, che richiederanno la rapida risoluzione di test a risposta multipla e la stesura di brevi descrizioni di alcuni argomenti riguardanti il programma svolto nelle lezioni. Per gli studenti che abbiano sostenuto positivamente tali prove, l’esame di profitto sarà costituito da uno scrutinio condotto dalla commissione, sulla base dei risultati ottenuti nelle suddette prove, eventualmente integrate da un ulteriore colloquio.
During the course, test in itinere will be carried out; they will require the rapid resolution of multiple-choice tests and the drafting of short descriptions, regarding some topic of the course program. For students who have successfully passed these tests, the exam will consist of a commission scrutiny, based on the obtained results, possibly supplemented by a further interview
