ID:
SCV0403
Durata (ore):
100
CFU:
12
SSD:
BIOCHIMICA
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Annuale (23/09/2024 - 20/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
L’insegnamento di Biochimica e Bioinformatica fa parte del gruppo di insegnamenti del Corso di Studi che fornisce agli studenti le conoscenze scientifiche di base riguardanti gli aspetti molecolari del funzionamento degli organismi viventi e le relazioni tra struttura e funzione a livello molecolare.
Gli obiettivi principali dell’Insegnamento sono:
- fornire le conoscenze di base sulla struttura, proprietà e funzioni delle principali molecole biologiche;
- fornire le conoscenze sui principi chimici e termodinamici generali alla base del metabolismo degli esseri viventi e sulle principali vie metaboliche cellulari;
- descrivere la correlazione tra le principali vie metaboliche e i processi fisiologici e patologici nell’uomo;
- illustrare alcuni esempi dell’utilizzo dei processi biochimici in campo biotecnologico;
- illustrare le principali equazioni e metodi operativi per calcolare alcune grandezze fondamentali delle reazioni biochimiche (ad esempio, equilibrio delle reazioni, parametri termodinamici, parametri cinetici);
- fornire le basi teorico/pratiche per poter utilizzare le principali risorse bioinformatiche (utilizzo di banche dati e di strumenti informatici) utili in campo biotecnologia.
Gli obiettivi principali dell’Insegnamento sono:
- fornire le conoscenze di base sulla struttura, proprietà e funzioni delle principali molecole biologiche;
- fornire le conoscenze sui principi chimici e termodinamici generali alla base del metabolismo degli esseri viventi e sulle principali vie metaboliche cellulari;
- descrivere la correlazione tra le principali vie metaboliche e i processi fisiologici e patologici nell’uomo;
- illustrare alcuni esempi dell’utilizzo dei processi biochimici in campo biotecnologico;
- illustrare le principali equazioni e metodi operativi per calcolare alcune grandezze fondamentali delle reazioni biochimiche (ad esempio, equilibrio delle reazioni, parametri termodinamici, parametri cinetici);
- fornire le basi teorico/pratiche per poter utilizzare le principali risorse bioinformatiche (utilizzo di banche dati e di strumenti informatici) utili in campo biotecnologia.
Prerequisiti
Lo studente deve possedere le conoscenze di base di biologia cellulare, di chimica generale (moli, concentrazioni e calcoli stechiometrici; acidità e basicità, pH e soluzioni tampone; cinetica delle reazioni, reazioni di ossidoriduzione, elettrochimica e termodinamica) e di chimica organica (gruppi funzionali e loro proprietà e reattività). Non sono previsti vincoli di propedeuticità.
Metodi didattici
Lezioni frontali dei docenti: 88 ore
Esercitazioni in presenza del docente: 12 ore
Le lezioni sulla struttura delle macromolecole e sul metabolismo avranno la durata di 2 ore. Gli argomenti oggetto delle lezioni verranno trattati partendo dalla trattazione dei principi di base, illustrando la struttura delle molecole e delle macromolecole biologiche e le loro funzioni, le reazioni metaboliche e la loro regolazione per terminare con alcuni esempi (anche tratti da letteratura recente) sulle potenziali implicazioni biotecnologiche e biomediche degli argomenti trattati. Le lezioni sono supportate dalla proiezione di diapositive in PowerPoint (disponibili anche sulla piattaforma e-learning).
Le esercitazioni avranno una durata di 3 ore e saranno condotte in aula dal docente in modo interattivo.
Le lezioni di bioinformatica avranno una durata di 3 ore ciascuna e saranno svolte nell’aula di informatica. Gli studenti avranno a disposizione dei terminali per sperimentare individualmente le tecniche oggetto delle lezioni.
Esercitazioni in presenza del docente: 12 ore
Le lezioni sulla struttura delle macromolecole e sul metabolismo avranno la durata di 2 ore. Gli argomenti oggetto delle lezioni verranno trattati partendo dalla trattazione dei principi di base, illustrando la struttura delle molecole e delle macromolecole biologiche e le loro funzioni, le reazioni metaboliche e la loro regolazione per terminare con alcuni esempi (anche tratti da letteratura recente) sulle potenziali implicazioni biotecnologiche e biomediche degli argomenti trattati. Le lezioni sono supportate dalla proiezione di diapositive in PowerPoint (disponibili anche sulla piattaforma e-learning).
Le esercitazioni avranno una durata di 3 ore e saranno condotte in aula dal docente in modo interattivo.
Le lezioni di bioinformatica avranno una durata di 3 ore ciascuna e saranno svolte nell’aula di informatica. Gli studenti avranno a disposizione dei terminali per sperimentare individualmente le tecniche oggetto delle lezioni.
Verifica Apprendimento
Sono previste tre prove che rispecchiano i tre macro-settori culturali dell’insegnamento.
Modulo di biochimica:
i) prova scritta (90 minuti) inerente le esercitazioni (risoluzione di 3 problemi su soluzioni tampone, cinetica e inibizione enzimatica, termodinamica e potenziali redox) e sulla struttura delle macromolecole biologiche (3 domande a risposta aperta e 6-8 domande a risposta multipla). Per le domande sulla struttura delle macromolecole biologiche, verrà valutata la capacità dello studente di descrivere (anche graficamente) le proprietà strutturali delle molecole biologiche in maniera formalmente corretta e con la giusta terminologia. Per i problemi verrà valutata la correttezza del procedimento adottato e del risultato finale. Ogni esercizio e domanda hanno un punteggio: il voto della prova verrà espresso in trentesimi e sarà paria alla somma dei punteggi dei singoli esercizi e domande. Il punteggio massimo sarà 33/30 (pari a 30 e lode). La prova si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
ii) prova orale (alla quale si può accedere solo dopo superamento della prova scritta) sulla seconda parte delle lezioni frontali: aspetti generali del metabolismo e vie metaboliche. La prova consiste in tre domande nelle quali viene chiesto allo studente di descrivere in modo conciso ma pertinente tutti gli aspetti importanti di una via metabolica (aspetti generali, reazioni biochimiche, regolazione, potenziali implicazioni biotecnologiche/biomediche). Verrà valutata la conoscenza delle reazioni delle vie metaboliche e la capacità dello studente di individuarne i punti chiave (anche in relazione ad eventuali patologie e meccanismi di regolazione). Verrà valutata anche la chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio. La prova è valutata in trentesimi e si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
Modulo di Bioinformatica
i) Gli studenti dovranno aver svolto durante le lezioni esercizi in aula. La verifica dello svolgimento di tale attività avviene attraverso la consegna di un report PDF entro una settimana dalla fine delle lezioni (non contribuisce a determinare il voto).
ii) La prova di bioinformatica consiste in 10 domande a risposta multipla. La prova è valutata in trentesimi e si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
ll voto finale dell'esame sarà la media pesata dell’esito delle singole prove: (0.25 prova scritta, 0.50 prova orale, 0.25 prova bioinformatica). La lode viene conferita solo in caso di votazione di 30L nella prova orale e di prova scritta e di bioinformatica senza errori.
Modulo di biochimica:
i) prova scritta (90 minuti) inerente le esercitazioni (risoluzione di 3 problemi su soluzioni tampone, cinetica e inibizione enzimatica, termodinamica e potenziali redox) e sulla struttura delle macromolecole biologiche (3 domande a risposta aperta e 6-8 domande a risposta multipla). Per le domande sulla struttura delle macromolecole biologiche, verrà valutata la capacità dello studente di descrivere (anche graficamente) le proprietà strutturali delle molecole biologiche in maniera formalmente corretta e con la giusta terminologia. Per i problemi verrà valutata la correttezza del procedimento adottato e del risultato finale. Ogni esercizio e domanda hanno un punteggio: il voto della prova verrà espresso in trentesimi e sarà paria alla somma dei punteggi dei singoli esercizi e domande. Il punteggio massimo sarà 33/30 (pari a 30 e lode). La prova si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
ii) prova orale (alla quale si può accedere solo dopo superamento della prova scritta) sulla seconda parte delle lezioni frontali: aspetti generali del metabolismo e vie metaboliche. La prova consiste in tre domande nelle quali viene chiesto allo studente di descrivere in modo conciso ma pertinente tutti gli aspetti importanti di una via metabolica (aspetti generali, reazioni biochimiche, regolazione, potenziali implicazioni biotecnologiche/biomediche). Verrà valutata la conoscenza delle reazioni delle vie metaboliche e la capacità dello studente di individuarne i punti chiave (anche in relazione ad eventuali patologie e meccanismi di regolazione). Verrà valutata anche la chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio. La prova è valutata in trentesimi e si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
Modulo di Bioinformatica
i) Gli studenti dovranno aver svolto durante le lezioni esercizi in aula. La verifica dello svolgimento di tale attività avviene attraverso la consegna di un report PDF entro una settimana dalla fine delle lezioni (non contribuisce a determinare il voto).
ii) La prova di bioinformatica consiste in 10 domande a risposta multipla. La prova è valutata in trentesimi e si ritiene superata con una votazione di almeno 18/30.
ll voto finale dell'esame sarà la media pesata dell’esito delle singole prove: (0.25 prova scritta, 0.50 prova orale, 0.25 prova bioinformatica). La lode viene conferita solo in caso di votazione di 30L nella prova orale e di prova scritta e di bioinformatica senza errori.
Contenuti
L’insegnamento è articolato in 11 CFU (88 ore) di lezioni frontali e 1 CFU (12 ore) di esercitazioni in aula che trattano i seguenti argomenti:
Modulo di Biochimica (7 CFU, 56 ore)
Parte A: struttura e funzione delle macromolecole biologiche
- La composizione chimica degli organismi viventi
- L'acqua, il pH e i sistemi tampone fisiologici.
- Amminoacidi e proteine: struttura e proprietà chimiche. Il legame peptidico (struttura primaria) e le strutture di ordine superiore delle proteine.
- Carboidrati: nomenclatura e principali carboidrati biologici (mono, oligo e polisaccaridi).
- Lipidi: Acidi grassi, trigliceridi, glicerofosfolipidi e sfingolipidi. Ruolo dei lipidi nelle membrane biologiche. Colesterolo, acidi biliari e ormoni steroidei.
- Nucleotidi e acidi nucleici.
- Gli enzimi.
Parte B) Le principali vie metaboliche
- Principi base delle reazioni del metabolismo (termodinamica ed equilibrio).
- Molecole ad alta energia di trasferimento. L'ATP. Le ossidazioni biologiche.
- Metabolismo dei carboidrati: glicolisi, fermentazione alcolica e lattica, metabolismo del glicogeno, via dei pentosi fosfati. Regolazione reciproca delle vie metaboliche trattate.
- Il ciclo degli acidi tricarbossilici e la fosforilazione ossidativa.
- La fotosintesi.
- Metabolismo dei lipidi: digestione e assorbimento. Beta-ossidazione degli acidi grassi saturi e corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi. Cenni sul metabolismo del colesterolo.
- Metabolismo delle proteine: catabolismo degli amminoacidi. II ciclo dell'urea.
- Principali meccanismi di regolazione del metabolismo. Il ciclo alimentazione-digiuno.
- Metabolismo informazionale: replicazione, trascrizione e traduzione del DNA.
Esercitazioni in aula (1 CFU, 12 ore):
- sistemi tampone;
- determinazione dei parametri cinetici e dell’inibizione enzimatica.
- calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo e reazioni redox;
Modulo di Bioinformatica (4 CFU, 32 ore):
- Introduzione alle principali banche dati biologiche e strategie di ricerca.
- Ricerca e analisi di sequenze di macromolecole.
- Il confronto di due o più sequenze.
- Utilizzo di BLAST per la ricerca di sequenze in banche dati.
- Costruzione di alberi filogenetici.
Modulo di Biochimica (7 CFU, 56 ore)
Parte A: struttura e funzione delle macromolecole biologiche
- La composizione chimica degli organismi viventi
- L'acqua, il pH e i sistemi tampone fisiologici.
- Amminoacidi e proteine: struttura e proprietà chimiche. Il legame peptidico (struttura primaria) e le strutture di ordine superiore delle proteine.
- Carboidrati: nomenclatura e principali carboidrati biologici (mono, oligo e polisaccaridi).
- Lipidi: Acidi grassi, trigliceridi, glicerofosfolipidi e sfingolipidi. Ruolo dei lipidi nelle membrane biologiche. Colesterolo, acidi biliari e ormoni steroidei.
- Nucleotidi e acidi nucleici.
- Gli enzimi.
Parte B) Le principali vie metaboliche
- Principi base delle reazioni del metabolismo (termodinamica ed equilibrio).
- Molecole ad alta energia di trasferimento. L'ATP. Le ossidazioni biologiche.
- Metabolismo dei carboidrati: glicolisi, fermentazione alcolica e lattica, metabolismo del glicogeno, via dei pentosi fosfati. Regolazione reciproca delle vie metaboliche trattate.
- Il ciclo degli acidi tricarbossilici e la fosforilazione ossidativa.
- La fotosintesi.
- Metabolismo dei lipidi: digestione e assorbimento. Beta-ossidazione degli acidi grassi saturi e corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi. Cenni sul metabolismo del colesterolo.
- Metabolismo delle proteine: catabolismo degli amminoacidi. II ciclo dell'urea.
- Principali meccanismi di regolazione del metabolismo. Il ciclo alimentazione-digiuno.
- Metabolismo informazionale: replicazione, trascrizione e traduzione del DNA.
Esercitazioni in aula (1 CFU, 12 ore):
- sistemi tampone;
- determinazione dei parametri cinetici e dell’inibizione enzimatica.
- calcolo della variazione di energia libera associata a reazioni del metabolismo e reazioni redox;
Modulo di Bioinformatica (4 CFU, 32 ore):
- Introduzione alle principali banche dati biologiche e strategie di ricerca.
- Ricerca e analisi di sequenze di macromolecole.
- Il confronto di due o più sequenze.
- Utilizzo di BLAST per la ricerca di sequenze in banche dati.
- Costruzione di alberi filogenetici.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
I docenti sono disponibili a fornire informazioni sull’organizzazione del corso e sulle tematiche trattate di persona (previo appuntamento richiesto mediante e-mail scrivendo a luciano.piubelli@uninsubria.it o a gianluca.molla@uninsubria.it) o direttamente tramite e-mail. Le e-mail devono provenire dall’indirizzo dello studente sul dominio @studenti.uninsubria.it. I docenti sono inoltre disponibili ad incontri di approfondimento o di chiarimento sugli argomenti trattati sia teorici, sia riguardanti le esercitazioni per gruppi di studenti, sempre previo appuntamento richiesto mediante e-mail.
Corsi
Corsi
BIOTECNOLOGIE
Laurea
3 anni
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Persone
Persone (2)
Docenti di ruolo di Ia fascia
Docenti di ruolo di IIa fascia
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