ESAME – BIOCHIMICA METABOLICA E MOLECOLARE


Con questo post vado a presentare un altro fondamentale esame per la preparazione di base di un edico.
L’esame “Biochimica Metabolica e Molecolare” permette l’acquisizione, da parte dello studente, della conoscenza delle varie vie metaboliche nell’uomo (applicabilil anche ai mammiferi superiori), i fenomeni correlati all’interno della cellula, la compartimentazione intracellulare dei vari metabolismi, gli organi interessati nella varie vie metaboliche, gli adattamenti metabolici (digiuno, esercizio fisico), gli adattamenti metabolici in caso di patologie (diabete, obesità, ecc.) nonchè la conoscenza delle varie vie di trasduzione anche finalizzate alla variazione del metabolismo cellulare.
L’introduzione alla “biochimica degli ormoni” (che tornerà comoda per l’esame “Fisiologia I”) e la breve introduzione di “Nutrizione Umana” rendono l’esame denso ma estremamente interessante.
La preparazione richiede un serio impegno, dato che è necessario acquisire la conoscenza dei vari metaboliti all’interno delle vie, gli enzimi che catalizzano le reazioni, i controlli dei vari enzimi, ecc.

Riporto di seguito il Programma

Biochimica Metabolica

Generalità sul metabolismo :
Vie metaboliche, loro regolazione e compartimentazione. Catabolismo e
anabolismo.Bioenergetica Fosforilazione a livello del substrato. Fosforilazione
ossidativa. La catena respiratoria e l’ATP sintasi: meccanismo
chemiosmotico della sintesi di ATP. Il controllo respiratorio.
Inibitori e disaccoppianti. Trasportatori di metaboliti nella membrana
interna mitocondriale. La carica energetica cellulare. Utilizzazione
dell’ATP: scissione orto- e pirofosforica. Permeabilità e trasporto di
membrana: trasporto attivo primario e secondario.

Metabolismo glucidico :
I principali glucidi di deposito e strutturali. Schema generale del
metabolismo glucidico e compartimentazione nell’organismo. Metabolismo
del glicogeno: glicogenosintesi e glicogenolisi e loro regolazione. La
glicolisi: reazioni, resa energetica e regolazione. Riossidazione del
NADH glicolitico: acido lattico e shuttles. Ingresso di altri
monosaccaridi nella glicolisi. La gluconeogenesi: reazioni e
compartimentazione. Principali precursori glucogenetici. Ossidazione
del piruvato: la piruvato deidrogenasi. Il ciclo di Krebs: reazioni,
resa energetica, regolazione. Ruolo anfibolico del ciclo. La via dei
pentosi: reazioni, significato biologico, regolazione.

Metabolismo lipidico :
I principali lipidi di deposito e strutturali. Compartimentazione del
metabolismo lipidico nell’organismo. Ruolo delle lipoproteine del
plasma. La lipolisi: lipasi ormone-dipendente e NEFA. La beta-ossidazione
degli acidi grassi: reazioni, compartimentazione, resa energetica.
beta-ossidazione di acidi grassi dispari e insaturi. Altre vie di ossidazione degli acidi grassi.Sintesi e utilizzazione dei corpi chetonici. Acidosi metabolica: cenni
sull’equilibrio acido-basico. Rapporti tra chetogenesi e
gluconeogenesi. La biosintesi degli acidi grassi. Sintesi ex novo,
regolazione e compartimentazione. Allungamento e desaturazione degli acidi grassi.
Biosintesi e catabolismo dei trigliceridi e dei principali lipidi complessi. Biosintesi del
colesterolo, compartimentazione e regolazione. Derivati del
colesterolo: acidi biliari, ormoni steroidi.

Metabolismo azotato :
Schema generale del metabolismo degli aminoacidi e altri composti
azotati. Transaminazione degli amminoacidi. Meccanismo delle transaminasi. Deaminazione ossidativa degli amminoacidi. Ciclo dell’alanina.
Destino dell’ammoniaca: ciclo dell’urea e sintesi di glutamina. Destino
dello scheletro carbonioso: aminoacidi glucogenetici e chetogenetici.
Sintesi degli aminoacidi non essenziali. Decarbossilazione degli
aminoacidi: le amine biogene. Il metabolismo dell’unità monocarboniosa:
ruolo dell’FH4. Sintesi e catabolismo dei nucleotidi purinici e
pirimidinici. Vie di recupero delle basi puriniche e pirimidiniche. Sintesi dei
deossiribonucleotidi. Sintesi e catabolismo dell’eme. La bilirubina.

Integrazione metabolica a livello cellulare e tessutale :
Interrelazioni e adattamenti metabolici nei principali stati
fisiologici (alimentazione, digiuno, esercizio muscolare.diabete,obesità).

Cenni sull metabolismo specifico di organi e tessuti : fegato, tessuto muscolare, tessuto adiposo, tessuto nervoso, componenti cellulari e solubli del sangue, tessuto osseo e rene.

Biochimica della Nutrizione

Fabbisogni nutrizionali

Livelli di assunzione raccomandati di energia e nutrienti, calorici ed acalorici.

Principi nutrittivi

Aspetti metabolico-nutrizionali dei principi nutritivi calorici.

Glucidi: digestione, assorbimento ed utilizzazione metabolica. Fattori influenzanti la biodisponibilità dei glucidi. Indice glicemico e carico glicemico. Fibra ed edulcoranti.

Lipidi: digestione , assorbimento ed utilizzazione metabolica. Fattori influenzanti la biodisponibilità dei lipidi. Acidi grassi essenziali e derivati. Colesterolo esogeno. Fattori nutrizionali di controllo dell’ipercolesterolemia e ipertrigliceridemia.

Proteine: digestione, assorbimento ed utilizzazione metabolica. Bilancio dell’azoto. Fattori influenzanti la biodisponibilità delle proteine. Aminoacidi essenziali. Valore nutrizionale delle proteine. Complementarietà proteica.

Alcool: metabolismo dell’etanolo.

Aspetti biochimico nutrizionali dei principi nutritivi acalorici

Acqua: fabbisogno e bilancio idrico. Acqua esogena ed endogena.

Bioelementi: macro e micro elementi: ruolo biochimico e biologico. Fabbisogni, fonti alimentari e fattori influenzanti la biodisponibilità. Regolazione e aspetti biochimico-molecolari dell’omeostasi del Ferro e del Calcio.

Vitamine idrosolubili. Caratteristiche biochimiche, attività coenzimatica. Fabbisogno, fonti alimentari e fattori influenzanti la biodisponibilità. Sindrome da carenza.

Vitamine liposolubili. Caratteristiche biochimiche, ruolo biologico. Fabbisogno, fonti alimentari e fattori influenzanti la biodisponibilità. Sindrome da carenza.

Biochimica degli Ormoni

Generalità sugli ormoni ed altri messaggeri extra-cellulari

Classificazione chimica degli ormoni, fattori di crescita e citochine. Ormoni e regolazione delle proteine. Protein cinasi e fosfatasi. Biosintesi, secrezione e trasporto plasmatico degli ormoni. Recettori ormonali e loro regolazione.

Trasduzione del segnale mediata da recettori nucleari

Recettori nucleari ed elementi di risposta agli ormoni lipofili

Trasduzione del segnale mediata da recettori di membrana

Recettori accoppiati a proteine G eterotrimeriche. Via dell’ AMP ciclico. Diacilglicerolo, Inositolo 1,4,5-trisfosfato e Ca2+ come messaggeri intracellulari. GMP ciclico e ossido nitrico. Recettori dell’insulina e dei fattori di crescita. Proteina Ras e vie della MAP cinasi e della PI 3-cinasi. Recettori dell’ormone della crescita e delle citochine. Via Jak/Stat, attivazione di NF-kB.

Aspetti biochimici di specifici ormoni e neurotrasmettitori

Struttura, biosintesi ed effetti molecolari e metabolici di alcuni ormoni e neurotrasmettitori con particolare enfasi su ormone della crescita, insulina, glucagone, ormoni tiroidei, glucocorticoidi e catecolamine.

ASPETTI MOLECOLARI NELLA MODULAZIONE DI SEGNALI INTRACELLULARI

Il citoscheletro e il nucleoscheletro come “rete neurale cellulare” per il trasferimento di informazioni dalla superficie cellulare al nucleo.

Dinamiche molecolari dell’omeostasi intracellulare del calcio: azione di IP3 e IP4 su diversi pool intracellulari di calcio,Recettori per la “Ryanodine”, il calcio come secondo messaggero,fluttuazione oscillatoria dei livelli intracellulari del calcio (“Calcium sparks” e “Calcium sparklets”: due nuove entità fondamentali nella generazione dei segnali intracellulari del calcio).

Le protein kinasi come strumento di fosforilazione di substrati: famiglie di protein kinasi C (alfa, beta, delta, epsilon, zeta). Domini strutturali: regioni a “zinc finger”, pseudosusbstrati, moduli C1, C2, C3 e C4. Analogie e differenze tra le diverse isoforme: implicazioni nelle dinamiche molecolari di attivazione. PKC kinasi: Akt/PKB.

Recettori serin-treonin kinasici: “BMP signaling”, Kinasi SMAD (1,2,3,5). SMAD 4, “Common Mediator of SMAD” e attivazione di fattori di fattori di trascrizioni essenziali nella specificazione di architetture cellulari complesse.

“Recettori Frizzled”, agonisiti Wnt e regolazione della crescita e del differenziamento cellulare:Dishevelled”: un nuovo sensore impegnato nel signaling di recettori frizzled: GSK3, APC, Axin, Graucho e attività di Beta-Catenina: conseguenze nella regolazione del differenziamento cellulare.


ARCHITETTURA NUCLEARE ED ESPRESSIONE GENICA

Nuclear lamins, nuclear scaffold, il complesso del poro nucleare (NPC): Microsocpia a forza atomica (AFM) e risoluzione di dinamiche molecolari a livello del NPC. Trasferimento di molecole segnale all’ interno del nucleo. Sequenze NLS, Importine. Ran-TC, una small GTP binding protein che funge da recettore mobile del NPC coinvolto nel traffico nucleare di proteine regolatrici della trascrizione.

Recettori nucleari: Fospolipasi C nucleari. “Nuclear signaling”, struttura e funzione del genoma.

I fattori di trascrizione: Domini funzionali: Zinc Fingers, Nuclear Hormone Receptors, Leucine zippers, Homeodomains.

I fattori di trascrizione regolano l’ espressione genica agendo come pinze molecolari in grado di torcere il DNA: Bending, twisting e writhing: diversi moduli di deformazione del DNA coinvolti nel controllo della velocitˆ trascrizionale.


STRATEGIE DI GENOMICA MOLECOLARE

Nanobiotecnologie del DNA: “Serial analysis of Gene Expression” (SAGE), microSAGE. Analisi su vasta scala dell’ espressione genica: “I trascrittomi”.
DNA chips. DNA chips convenzionali e innovativi. Microsocpia a forza atomica (AFM) e risoluzione “quasi atomica” di strutture subcellulari. AFM e studio dell’espressione genica.
Ricadute biomediche di uno studio globale del genoma eucariotico: cellule staminali e determinazione di architetture cellulari complesse. Cellule embrionali staminali totipotenti e prospettive di terapia cellulare del danno tissutale.

Libri di Testo Consigliati :


“I Principi di Biochimica di Lehninger”
, di Nelson e Cox , Editore “Zanichelli”

“Biochimica per le discipline Biomediche”, di Dominiczak e Baynes, Editore “CEA”

“Biochimica Sistematica Umana”, di Autori Vari, Editore “CLUEB”

“Fondamenti di Nutrizione Umana”, di Cannella – Costantini – Tomassi, Editore “Il pensiero Scientifico”


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