Indice degli argomenti

  • Biochimica del metabolismo - Prof. Enrico Dainese - a.a. 2014/2015

    Nato il 28 Settembre 1967 a Padova. Professore Associato Confermato di Biochimica presso la Facoltà di Bioscienze e Tecnologie Agro-alimentari e Ambientali dell'Università di Teramo. Presidente del corso di laurea interfacoltà in Biotecnologie. Membro del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Biotecnologie Molecolari e Cellulari. Membro dell’Osservatorio della Ricerca di Ateneo.
    Laurea magistrale in Scienze Biologiche (Università di Padova, a.a.1991/1992), titolo di Dottore di Ricerca (PhD) (Università di Padova, a.a. 1997/1998). Attività di ricerca sulla struttura/funzione di proteine: Université Paris-Sud (Francia) e Università di Mainz (Germania) come vincitore per due tornate concorsuali del "Programma Vigoni" finanziato dalla CRUI-DAAD. Dal 2000 al 2004 ricercatore di Biochimica presso la Facoltà di Medicina Veterinaria.
    Titolare dei seguenti insegnamenti: “Biochimica del Metabolismo", "Biochimica dinamica degli OGM", "Biochimica della nutrizione e applicata".
    Interessi scientifici 1. Struttura e funzione di metallo-proteine e proteine di membrana coinvolte in processi apoptotici, infiammatori e tumorali; 2 nutraceutica e ruolo di lipidi bioattivi sulla salute; 2 sviluppo di nuovi approcci per l'analisi di OGM negli alimenti. Membro dell'Editorial Board di "Frontiers in Membrane Physiology and Biophysics" e di “Biotechnology and Applied Biochemistry”. Ha pubblicato più di 50 lavori su riviste scientifiche internazionali e oltre 60 pubblicazioni comprendenti relazioni a convegni nazionali ed internazionali. E’ autore del testo universitario "Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione" (2006) PICCIN Ed., pp 285. http://scholar.google.it/citations?user=SLHpKr4AAAAJ&hl=it&oi=ao.    

    OBIETTIVI DEL CORSO, PREREQUISITI E PROPEDEUTICITA'

    • Obiettivi formativi generali: Il corso intende trasferire allo studente le conoscenze di base della biochimica del metabolismo. In particolare, per quanto attiene l’importanza dell’omeostasi cellulare e il ruolo di coenzimi, vitamine e composti energetici nel metabolismo. Inoltre, esso si prefigge come principale obiettivo lo studio del metabolismo energetico glucidico, lipido ed aminoacidico di organi, tessuti e sistemi. Infine, nell’ambito del corso verranno analizzati gli elementi generali della regolazione ormonale del metabolismo.
    • Prerequisiti: Conoscenze di chimica organica e  di enzimologia.
    • Propedeuticità: Nessuna, ma fortemente consigliati Chimica Organica e Biochimica.

    INDICATORI DI DUBLINO

    UNITA' DIDATTICA 1: Bioenergetica

    Argomenti: Una visione di insieme del metabolismo. Principi di bioenergetica. Reazioni esoergoniche, endoergoniche ed accoppiate. Energia libera di idrolisi: ATP ed altri composti «altamente energetici». Origine dell’energia biologica: le reazioni redox ed il potenziale redox. La catena respiratoria. La fosforilazione ossidativa. Vitamine e coenzimi. Vitamine idrosolubili e coenzimi. Principi generali di regolazione delle vie metaboliche. Vie di trasduzione del segnale: meccanismi molecolari.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente dovrà acquisire una buona conoscenza e comprensione delle termodinamica applicata agli organismi viventi. Particolare attenzione viene data alla capacità di cogliere gli aspetti fondamentali della bioenergetica per quanto attiene la caratterizzazione dei composti ad alta energia. Esso si prefigge come principale obiettivo lo sviluppare nello studente la capacità di cogliere gli aspetti fondamentali relativi all’utilizzo e alla trasformazione dell’energia da parte degli organismi viventi;

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà acquisire capacità e competenze volte ad essere in grado di traslare le informazioni teoriche e le abilità operative acquisite nell’ambito della bioenergetica ai contesti scientifici e tecnologici al fine di ottenere beni e servizi utili. Lo studente dovrà, quindi, comprendere le applicazioni per la produzione di tali beni e servizi sviluppabili dalle conoscenze in questi ambiti.
    Dovrà, quindi: a) essere in grado di comprendere e operare sui principali parametri termodinamici che governano le reazioni enzimatiche; b) saper intervenire nelle procedure di controllo e nella gestione delle vie metaboliche, valutando le varie fasi di trasformazione enzimatica da un punto di vista termodinamico;

    Autonomia di giudizio: L'autonomia di giudizio viene stimolata mediante lo sviluppo guidato dell’analisi ed interpretazione individuale di elaborati tecnico-scientifici, di seminari ed eventuali risultati sperimentali volti ad evidenziare le applicazioni della bioenergetica nelle biotecnologie. A tale scopo, verranno analizzati per ogni caso scientifico diverse tesi interpretative, sollecitando gli studenti alla discussione;

    Abilità comunicative: Lo studente viene stimolato allo sviluppo delle abilità comunicative mediante l’organizzazione di seminari individuali da presentare in aula ai colleghi in presenza del docente. Inoltre, vengono organizzati lavori di gruppo in cui vengono analizzati alcuni articoli scientifici e presentate delle relazioni strutturate come relazioni tecnico-scientifiche o anche a carattere più divulgativo. Pertanto, lo studente saprà utilizzare tutte le modalità e gli strumenti tecnici ed informatici per la gestione della comunicazione e dovrà conoscere i processi e le logiche per un'efficace comunicazione. Acquisirà, in tal modo, buone capacità relazionali nella gestione della propria attività lavorativa, sapendo lavorare in gruppo con adeguate capacità di inserimento nell'ambiente di lavoro, anche in un contesto internazionale;

    Capacità di apprendimento: Lo studente dovrà aver acquisito non solo competenze e conoscenze adeguate al conseguimento dell’esame, ma soprattutto stimoli, capacità e metodi di apprendimento adeguati per l'aggiornamento e l'innalzamento continuo delle proprie competenze nell’ambito della Bioenergetica. In particolare, viene posta particolare attenzione al saper osservare un organismo vivente da un punto di vista termodinamico.

    UNITA' DIDATTICA 2: Vie cataboliche e anfiboliche

    Argomenti: Vie cataboliche ed anfiboliche. Glucosio ematico e glucosio intracellulare; destini del glucosio. Significato, sede, fasi e varianti della via glicolitica. Le reazioni della glicolisi. Stechiometria e bilanci energetici della glicolisi aerobia ed anaerobia; effetto Pasteur. Passaggi e meccanismi di regolazione della glicolisi. Regolazione della glicolisi nei procarioti e negli eucarioti. Decarbossilazione ossidativa del piruvato: stechiometria, bilancio energetico e regolazione. Enzimi e cofattori della reazione di decarbossilazione del piruvato. Significato, sede, bilancio energetico del ciclo di Krebs e delle vie metaboliche collegate. Significato, sede e fasi della via di ossidazione diretta del glucosio (ciclo dei pentosi-P). Catabolismo di fruttosio, mannosio, e galattosio. Digestione e assorbimento intestinale dei lipidi. Trasporto dei lipidi nel sangue. Lipolisi nei mammiferi. Regolazione della lipolisi. Significato, sedi, fasi e bilancio energetico della beta-ossidazione degli acidi grassi. Formazione e metabolismo dei corpi chetonici. Proteolisi ed enzimi proteolitici. Deaminazione ossidativa degli aminoacidi. Reazioni di transaminazione e principali transaminasi. Meccanismi molecolari delle reazioni di transaminazione. Destini della catena carboniosa nel catabolismo aminoacidico. Aminoacidi glicogenetici e chetogenetici. Meccanismi biochimici di eliminazione dell'ammoniaca dai principali organi e tessuti di mammifero. Significato, sedi, bilancio stechiometrico ed energetico del ciclo dell'urea e delle vie metaboliche collegate. Meccanismi di controllo e regolazione delle vie metaboliche. Carica energetica. Respirazione e fermentazione. Rapporto P/O, disaccoppianti ed inibitori. Meccanismi molecolari della fosforilazione ossidativa. Fosforilazione a livello del substrato. Vie cataboliche. 

    Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente dovrà acquisire una buona conoscenza e comprensione della struttura e funzione degli enzimi metabolici e della loro regolazione nelle vie cataboliche e anfiboliche (glicolisi, ciclo di Krebs, via dei pentoso-fosfati, ecc.), dal livello molecolare a cellulare sino a quello di organi e tessuti. Particolare attenzione viene data alla capacità di cogliere gli aspetti fondamentali dell'integrazione e regolazione dei flussi metabolici, in particolare per quanto attiene l’importanza dell’omeostasi cellulare e il ruolo di coenzimi, vitamine e composti energetici nel metabolismo. Esso si prefigge come principale obiettivo lo sviluppare nello studente la capacità di cogliere gli aspetti fondamentali dell’integrazione e regolazione del metabolismo energetico glucidico, lipidico ed amminoacidico di organi, tessuti e sistemi;

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà: a) essere in grado di valutare le variabili ed i fattori che influenzano le vie cataboliche ed anfiboliche; b) saper intervenire nel controllo e nella regolazione di tali vie metaboliche; c) essere in grado di traslare le conoscenze del catabolismo ed anabolismo ad applicazioni in campo biotecnologico.
    Le capacità di applicare conoscenza e comprensione si conseguono mediante esercitazioni in aula, in laboratorio, studio di articoli scientifici specifici. Si procederà alla valutazione, anche in sede di esame, di relazioni sulle esercitazioni compiute e sulle esperienze di tirocinio svolte;

    Autonomia di giudizio:L'autonomia di giudizio viene stimolata mediante lo sviluppo guidato dell’analisi ed interpretazione individuale di pubblicazioni e/o brevetti che si basano sull’impiego di enzimi catabolici in ambiti applicativi biotecnologici;

    Abilità comunicative: Lo studente viene stimolato allo sviluppo delle abilità comunicative mediante l’organizzazione di seminari individuali da presentare in aula ai colleghi in presenza del docente. Inoltre, vengono organizzati lavori di gruppo in cui vengono analizzati alcuni articoli scientifici e presentate delle relazioni strutturate come relazioni tecnico-scientifiche o anche a carattere più divulgativo. Pertanto, lo studente saprà utilizzare tutte le modalità e gli strumenti tecnici ed informatici per la gestione della comunicazione e dovrà conoscere i processi e le logiche per un'efficace comunicazione. Acquisirà, in tal modo, buone capacità relazionali nella gestione della propria attività lavorativa, sapendo lavorare in gruppo con adeguate capacità di inserimento nell'ambiente di lavoro, anche in un contesto internazionale;

    Capacità di apprendimento: Lo studente dovrà aver acquisito non solo competenze e conoscenze adeguate al conseguimento dell’esame, ma soprattutto stimoli, capacità e metodi di apprendimento adeguati per l'aggiornamento e l'innalzamento continuo delle proprie competenze nell’ambito della biochimica del metabolismo. In particolare, viene posta particolare attenzione al saper osservare un organismo vivente da un punto di vista biochimico-metabolico, anche fornendogli gli strumenti più idonei (anche di tipo informatico) per l’accesso alle informazioni e ai data base di tipo biochimico-metabolomico. Pertanto, allo studente vengono trasmesse le motivazioni ed i metodi per progredire a livelli di conoscenza sempre più avanzati nell’ambito della biochimica mediante lo sviluppo di una adeguata autonomia operativa.

    UNITA' DIDATTICA 3: Vie anaboliche e regolazione ormonale

    Argomenti: Principali vie anaplerotiche. Ciclo di Cori. Significato, sedi e precursori della gluconeogenesi. Le reazione della gluconeogenesi: bilancio energetico e regolazione della gluconeogenesi. Gli enzimi della glicogeno-sintesi. Regolazione della sintesi  degradazione del glicogeno. Sedi, precursori, stechiometria ed energetica della sintesi degli acidi grassi. Enzimi e complessi enzimatici nelle reazioni di sintesi degli acidi grassi. Regolazione della sintesi degli acidi grassi. Biosintesi dei triacilgliceroli. Principali tappe metaboliche nella sintesi di fosfolipidi e colesterolo. Ruolo del glutammato nella sintesi degli aminoacidi «non essenziali». Principali vie biosintetiche di aminoacidi «non essenziali».  Classificazione e struttura chimica degli ormoni. Vie biosintetiche delle principali famiglie di ormoni. Recettori e bersagli dei principali ormoni. Regolazione ormonale di «cascate» metaboliche. Regolazione ormonale della glicemia. Controllo ormonale del metabolismo glicidico. Controllo ormonale del metabolismo lipidico. Controllo ormonale del metabolismo azotato.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente dovrà acquisire una buona conoscenza e comprensione della struttura e funzione degli enzimi e della loro regolazione nelle vie anaboliche (gluconeogenesi, sintesi di amminocidi, sintesi di lipidi, ecc.). Particolare attenzione viene data alla capacità di cogliere gli aspetti fondamentali dell'integrazione dei flussi metabolici e la regolazione reciproca delle vie cataboliche con quelle anaboliche, anche mediante regolazione ormonale. Esso si prefigge come principale obiettivo lo sviluppare nello studente la capacità di cogliere gli aspetti fondamentali dell’integrazione e regolazione del metabolismo a livello di organi, tessuti e sistemi. Il corso farà in modo che lo studente si impadronisca di alcuni concetti essenziali del metabolismo ed elementi generali della regolazione ormonale nonché degli aspetti applicativi nel settore delle biotecnologie biomediche ed agroalimentari. Tali conoscenze vengono costantemente aggiornate agli aspetti più innovativi ed avanzati nei contesti dell’esercizio della professione del biotecnologo;

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà: a) essere in grado di valutare le variabili ed i fattori che influenzano le vie anaboliche biosintetiche; b) saper intervenire nel controllo e nella regolazione di tali vie metaboliche; c) essere in grado di traslare le conoscenze di tali vie biosintetiche ad applicazioni in campo biotecnologico.
    Le capacità di applicare conoscenza e comprensione si conseguono mediante esercitazioni in aula, in laboratorio, studio di articoli scientifici specifici. Si procederà alla valutazione, anche in sede di esame, di relazioni sulle esercitazioni compiute e sulle esperienze di tirocinio svolte.

    Autonomia di giudizio: L'obiettivo è quello di perseguire un’autonomia di giudizio dello studente mediante esempi di applicazioni biotecnologica delle conoscenze di biochimica del metabolismo. L’analisi ed interpretazione individuale di elaborati tecnico-scientifici e di eventuali risultati sperimentali consente di raggiungere lo scopo. Verranno analizzati per ogni caso scientifico diverse tesi interpretative, sollecitando gli studenti alla discussione. L'autonomia di giudizio è verificata tramite prove orali o scritte, relative alla capacità di elaborare in modo autonomo ed originale le tematiche di bioenergetica apprese;

    Abilità comunicative: Lo studente viene stimolato allo sviluppo delle abilità comunicative mediante l’organizzazione di seminari individuali da presentare in aula ai colleghi in presenza del docente. Inoltre, vengono organizzati lavori di gruppo in cui vengono analizzati alcuni articoli scientifici e presentate delle relazioni strutturate come relazioni tecnico-scientifiche o anche a carattere più divulgativo. Pertanto, lo studente saprà utilizzare tutte le modalità e gli strumenti tecnici ed informatici per la gestione della comunicazione e dovrà conoscere i processi e le logiche per un'efficace comunicazione. Acquisirà, in tal modo, buone capacità relazionali nella gestione della propria attività lavorativa, sapendo lavorare in gruppo con adeguate capacità di inserimento nell'ambiente di lavoro, anche in un contesto internazionale;

    Capacità di apprendimento: Lo studente dovrà aver acquisito non solo competenze e conoscenze adeguate al conseguimento dell’esame, ma soprattutto stimoli, capacità e metodi di apprendimento adeguati per l'aggiornamento e l'innalzamento continuo delle proprie competenze nell’ambito della biochimica del metabolismo. In particolare, viene posta particolare attenzione al saper osservare un organismo vivente da un punto di vista biochimico-metabolico, anche fornendogli gli strumenti più idonei (anche di tipo informatico) per l’accesso alle informazioni e ai data base di tipo biochimico-metabolomico. Pertanto, allo studente vengono trasmesse le motivazioni ed i metodi per progredire a livelli di conoscenza sempre più avanzati nell’ambito della biochimica mediante lo sviluppo di una adeguata autonomia operativa.

    Libri di testo

    • David L Nelson, Michael M Cox, I principi di biochimica di Lehninger, Zanichelli, 2014, Milano.
    • Cozzani I, Dainese E, Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione, PICCIN, 2006, Padova.
    • Garrett R.H., Grisham C.M, Biochimica, PICCIN, 2014, Padova.
    • Donald Voet, Judith G Voet, Charlotte W Pratt, Fondamenti di biochimica, Zanichelli, 2013, Milano.

    • Hallows et al., Regulation of Glycolytic Enzyme Phosphoglycerate Mutase-1 by Sirt1 Protein-mediated Deacetylation, JBC, Vol. 287, 2012, Da pag 3850 a pag3 858. Link per il download http://www.jbc.org/content/287/6/3850.long.

    PROVE INTERMEDIE

    • Unità didattica 1: Quarta settimana di lezione, Prova scritta (con domande a risposta multipla o V/F);
    • Unità didattica 2: Ottava settimana di lezione , Prova scritta (con domande a risposta multipla o V/F);
    • Unità didattica 3: Dodicesima settimana di lezione , Prova scritta (con domande a risposta multipla o V/F);
    • Unità didattica 1-2-3: Tredicesima settimana di lezione, Analisi articolo scientifico e prova finale orale.

  • Argomento 4

    • Argomento 5

      • Argomento 6

        • Argomento 7

          • Argomento 8

            • Argomento 9

              • Argomento 10