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Oggetto:
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Biochimica applicata medica - Farmacia

Oggetto:

Applied Biochemistry

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
STF0050
Docenti
Salvatore Adinolfi (Titolare)
Mauro Marengo (Titolare)
Corso di studio
[f003-c503] laurea magistrale in farmacia - a torino
Anno
2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
5
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Consigliata
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
L’esame di Biologia animale, fisiologia cellulare e biologia vegetale è propedeutico. Si richiedono inoltre buone basi di chimica generale e chimica organica.
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire la descrizione delle principali metodologie adottate nei laboratori di biochimica, biochimica clinica e biologia molecolare e nozioni di base sul trasferimento dell'informazione genetica dal DNA alle proteine.

The course covers the fundamental molecular mechanism of the conversion of information contained in DNA to cellular macromolecules (DNA, RNA, protein biosynthesis). The course also aims to provide an overview of the recombinant DNA technology and the basic principles of the methodologies used in the study of proteins, enzymes, nucleic acids, and in clinical biochemistry.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza delle macromolecole biologiche ed apprendimento critico del concetto di relazione struttura-funzione e della biochimica del flusso della informazione genica. Conoscenza delle metodologie di base impiegate nelle analisi biochimiche e nelle tecnologie del DNA ricombinante.

In maggior dettaglio:

CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE Aquisizione di conoscenze teoriche e operative relative alla biochimca di base con specifico riferimento alle tecniche applicate per la ricerca biochimica  

CAPACITA' DI APPLICARE CONSCENZA E COMPRENSIONE Aquisizione della capacita di applicare le conoscenze teoriche relatiove alla biochimica applicata per risolvere esercizi e problemi con specifico riferimento alle tecniche applicate per la ricerca biologica 

AUTONOMIA DI GIUDIZIO Aquisizione di consapevole autonomia di giudizio per valutare problematiche biochimiche in ambito della ricerca farmaceutica 

ABILITA' COMUNICATIVE Aquisire strumenti validi per poter comunicare, a secodna del contesto, le proprie conoscenze  supportate con adeguati riferimenti scientifici. 

CAPACITA' DI APPRENDIMENTO Aquisizione di capacita' autonome di apprendimento che permettino un autovalutazione delle proprie preparazione che permettera' di proseguire gli studi sempre con maggior autonomia  

 

Knowledge of biological macromolecules and critical learning of the concept of structure-function relationship and of the biochemistry of the flow of gene information. Knowledge of the basic methodologies used in biochemical analyzes and in recombinant DNA technologies.

in more detail:

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING Acquisition of theoretical and operational knowledge relating to basic biochemistry with specific reference to applied techniques for biochemical research

APPLYING CONSCIOUSNESS AND UNDERSTANDING Acquisition of the ability to apply theoretical knowledge relating to applied biochemistry to solve exercises and problems with speicphic reference to applied techniques for biological research

MAKING JUDGMENT Acquisition of conscious autonomy of judgment to evaluate biochemical problems in the field of pharmaceutical research

COMMUNICATION SKILLS Acquire valid tools to be able to communicate, according to the context, one's knowledge supported with adequate scientific references.

LEARNING SKILLS Acquisition of autonomous learning skills that allow a self-assessment of one's own preparation that will allow them to continue their studies with greater autonomy

Oggetto:

Programma

Introduzione alle metodologie biochimiche

Biochimica come scienza sperimentale, progettazione di esprimenti.

Le principali metodologie biochimiche

Preparazione e manipolazione di campioni biologici.

Uso e preparazione di soluzioni tampone. Rottura di cellule; preparazione e purificazione di organelli cellulari; centrifugazione: centrifughe, rotori, centrifugazione differenziale e di isodensità all'equilibrio con esempi applicativi (separazione di organelli cellulari, purificazione di acidi nucleici in gradiente di sali). 

Colture cellulari

Colture primarie, secondarie, linee. Metodiche colturali. Tecniche cromatografiche ed elettroforetiche applicate all'isolamento, alla purificazione e all'analisi di sostanze di interesse biochimico e biochimico-clinico.  

Tecnologia del DNA ricombinante

Le tecniche di base del clonaggio del DNA. Tecniche per l'identificazione di acidi nucleici e DNA microarray. Amplificazione del DNA mediante Polymerase Chain Reaction (PCR), RT-PCR. Terapia genica.

Procedure preliminari per la purificazione delle proteine

Considerazioni generali (presa di una purificazione), metodi di omogeneizzazione dei tessuti (metodi meccanici e non), precipitazione frazionata delle proteine (salting in and salting out)

Metodologie per la purificazione delle proteine: Tecniche cromatografiche:

Generalità e definizioni. Caratteristiche ed applicazioni delle cromatografie: di scambio ionico, di esclusione dimensionale (con esempi di determinazione del peso molecolare di proteine), di bioaffinità (con esempi di ligandi e strategie generali per il legame covalente dei ligandi alla fase stazionaria), di interazione idrofobica, di chelazione. Esempi di strategie di purificazione di proteine.

Tecniche per l'analisi di proteine: Tecniche elettroforetiche:

Principi generali: concetto di mobilità elettroforetica e relazione tra mobilità, carica, campo elettrico applicato, dimensioni. Relazione tra punto isoelettrico e mobilità delle proteine. Elettroforesi su strisce di acetato di cellulosa e separazione di siero proteine, tracciati patologici; elettroforesi su gel di poliacrilammide (SDS-PAGE). Tecniche di trasferimento di macromolecole dai gel (in particolare la tecnica del Western Blot). Isoelettrofocalizzazione. Elettroforesi bidimensionale (applicazioni allo studio del proteoma). Elettroforesi di acidi nucleici.                                                

Metodi spettrofotometrici

Per lo studio delle molecole biologiche ed in enzimologia: generalità e definizioni. Spettri di assorbimento con esempi di spettri di molecole di interesse biochimico: proteine, acidi nucleici, NAD. Legge di Lambert-Beer e dosaggi quantitativi. Esempi di dosaggi: dosaggio delle proteine e di enzimi: unità di attività enzimatica, attività specifica, fattore di arricchimento durante una purificazione. Saggi enzimatici in cinetica ed a tempo fisso. Dosaggio spettrofotometrico del DNA.

Esempi di purificazione di proteine

Purificazione della DNA polimrasi da Thermus aquaticus, purificazione da Escherichia coli, purificazione usando his-tag, purificazione di proteine da membrana, purificazione da organi e dalle cellule di mammifero HEK293

Saggi immunologici

Nozioni su antigene e anticorpo, anticorpi monoclonali e loro preparazione. Sistemi di dosaggio immunologico basati sulla immunoprecipitazione e sulla marcatura di antigeni od anticorpi con enzimi (ELISA) e (RIA).

La traduzione: codice genetico e sintesi delle proteine

Definizione e caratteristiche del codice genetico. Sintesi delle proteine. Inibitori della sintesi delle proteine: antibiotici, tossine.

Enzimologia e inibizione

Enzimi come catalizzatori biologici e loro caratteristiche chimiche, coenzimi e gruppi prostetici, siti attivi (teorie della chiave serratura e dell'induce fit), barriera energetica, Cineitche enzimatiche di saturazione, ruolo del complesso ES, equazione di Michaelis e Menten, I significati di Km e Vmax, grafici del doppio reciproco, Inibizione competitiva, non competitiva e acompetitiva, ruolo de pH, allosteria

 

MEDICAL APPLIED BIOCHEMISTRY

Program

Introduction to applied biochemistry

Biochemistry as an applied science; experimental planning and design

Biochemical methodologies

How to prepare and use biological samples

Preparation of buffer solutions. Tissue and cell homogenisation; centrifugation and separation of cellular organelles and macromolecules (differential and isopicnic centrifugation with practical examples). How to store biological samples. Mammalian cell culture.

Cell culture

Primary and secondary cultures, cell lines. Culture methodologies.

Recombinant DNA technology

DNA cloning. Techniques for identification of nucleic acids and DNA microarray. DNA amplification by Polymerase Chain Reaction (PCR). RT-PCR. Gene therapy.

Protein purification methodology 

General principals, approaches for tissue homogenisation, fractional precipitation of proteins (salting in and salting out)  

Protein purification: Chromatography

General principles and definitions. Main features and applications of chromatography. Ion exchange chromatography. Size-exclusion chromatography (for the determination of protein molecular weight). Affinity and metal-chelate affinity chromatography. Hydrophobic interaction chromatography. Examples of protein purification strategies by chromatographic approaches.

Protein Analysis: Electrophoresis

General principles of electrophoresis, isoelectric point and protein mobility (charge, size, electric field). Separation of serum proteins by cellulose acetate electrophoresis, pathologic tracings. SDS PAGE and isoelectrofocusing. Two-dimensional electrophoresis. Nucleic acid electrophoresis.

Spectrophotometrical methods for studies on proteins, enzymes and nucleic acids

General principles and definitions. Lambert-Beer law. Examples of absorption spectra of proteins, nucleic acids, NAD, hemoproteins. Functions and catalytic mechanisms of cytochrome P-450 (absorbance at 280 nm, Lowry and biuret methods). Enzymatic assays: rate of enzyme-catalyzed reactions and enzyme concentration, units of enzymatic activity, specific activity. Examples of enzymatic assays: cytochrome c reductase, malate dehydrogenase, maltase, proteases, aminotransferases. Spectrophotometrical quantification of DNA.

Protein purification examples  

DNA polymerase purification from Thermus aquaticus and from E. coli, his-tag carrier. Purification of proteins from membrane or cell organelles.

Immunoassays

Antibodies and antigens, production of monoclonal antibodies. Immunoassay: immunoprecipitation, RIA and ELISA assays (based on antigen radiolabelling or enzyme-conjugated antibodies).

Translation: genetic code and protein synthesis

Definition and features of the genetic code. Protein synthesis. Protein synthesis inhibition: antibiotics, toxins.

Enzymology and inhibition 

Enzymes: general principals, coenzymes and prosthetic groups, active sites (different theories), energetic barrier, enzymatic kinetics of saturation, ES complex role, Michaelis and Menten equation. Km and Vmax, competitive, non-competitive and acompetitive inhibition, enzymatic activity and pH, allosteric regulation. 

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

L'insegnamento si articola in 40 ore di lezioni frontali non obbligatorie. Sono previsti momenti di interazione e confronto con gli studenti/studentesse in presenza, o qualora fosse richiesto, in remoto. Le presentazioni delle lezioni frontali sono rese disponibili come supporto allo studio agli studenti e alle studentesse.Come supporto vi e l'accesso alle slides delle lezioni.

 

Teaching is delivered through lectures (40 hours), which involve the extensive use of graphical material. Lecture presentations are made available to students.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova finale consiste in un esame orale in cui le conoscenze acquisite dagli studenti e dalle studentesse saranno verificate attraverso 3 domande sugli argomenti trattati a lezione. 

 

The final oral exam includes 3 questions on the topics presented to students during the lectures. 

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Biochimica applicata
Anno pubblicazione:  
2017
Editore:  
EdiSES
Autore:  
Stoppini M, Bellotti V
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

Bonaccorsi di Patti MC, Contestabile R, Di Salvo ML, 2016, Metodologie biochimiche, Casa Editrice Ambrosiana

Campbell MK, Farrell SO, McDougal OM, 2019, Biochimica, EdiSES.

Nelson DL, Cox MM, 2022, I principi di biochimica di Lehninger, Zanichelli

Lewin B, Krebs JE, Goldstein ES, Kilpatrick ST, 2012, Il Gene X, Zanichelli.

 

Saranno a disposizione le slides del corso fornite dal docente 



Registrazione
  • Aperta
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 10/07/2023 14:45

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