ID:
500191
Durata (ore):
45
CFU:
6
SSD:
BIOCHIMICA
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (30/09/2024 - 20/01/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Obiettivi formativi: L'obiettivo principale del corso è studiare gli aspetti di base e più avanzati della biochimica. Particolare enfasi sarà data agli aspetti più strettamente legati alla biochimica applicata a contesti bioingegneristici.
Contenuti: Il corso fornirà agli studenti le caratteristiche strutturali delle macromolecole più rilevanti, tra cui proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici, per comprendere le relazioni struttura-funzione delle biomacromolecole. Descriverà i principi chiave della struttura, cinetica e regolazione degli enzimi. Illustra le basi per la comprensione dei meccanismi molecolari delle macromolecole cellulari. Saranno illustrati i meccanismi molecolari del riconoscimento biologico. Inoltre saranno illustrati i principali meccanismi di segnalazione e di stimolazione fisica che coinvolgono adesione e proliferazione cellulare. Un focus sarà dedicato alla biologia, fisiologia e patologia del tessuto osseo e ai trattamenti terapeutici nell'ambito della ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa. Infine l’attività di laboratorio completerà la preparazione dello studente.
Contenuti: Il corso fornirà agli studenti le caratteristiche strutturali delle macromolecole più rilevanti, tra cui proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici, per comprendere le relazioni struttura-funzione delle biomacromolecole. Descriverà i principi chiave della struttura, cinetica e regolazione degli enzimi. Illustra le basi per la comprensione dei meccanismi molecolari delle macromolecole cellulari. Saranno illustrati i meccanismi molecolari del riconoscimento biologico. Inoltre saranno illustrati i principali meccanismi di segnalazione e di stimolazione fisica che coinvolgono adesione e proliferazione cellulare. Un focus sarà dedicato alla biologia, fisiologia e patologia del tessuto osseo e ai trattamenti terapeutici nell'ambito della ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa. Infine l’attività di laboratorio completerà la preparazione dello studente.
Prerequisiti
I prerequisiti fondamentali per potere seguire il corso di Biochmimica e comprenderne a pieno il significato sono il superamento degli esami di Chimica Generale e Inorganica e di Chimica Organica.
Metodi didattici
Le lezioni frontali sono costituite da presentazioni in power point sia in italiano sia in lingua inglese. Inoltre sono iforniti anche dei video illustrativi dei concetti fondamentali della biochimica. Infine l'esperienza ottenuta con brevi esercitazioni di laboratorio consentono allo studente di cominciare a comprendere i setup sperimentali in ambito biologico
Verifica Apprendimento
Esame scritto composto da domande inerenti sia le lezioni frontali sia l'esperienza di laboratorio. Non vi sono prove in itinere.
Il test si considera superato con un voto NON inferiore a 18/30.
Per gli studenti che rientrano nelle categorie dei Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) e dei Bisogni Educativi Speciali (BES) verranno prese le opportune disposizioni per lo svolgimento del test.
Il test si considera superato con un voto NON inferiore a 18/30.
Per gli studenti che rientrano nelle categorie dei Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) e dei Bisogni Educativi Speciali (BES) verranno prese le opportune disposizioni per lo svolgimento del test.
Testi
-Le basi della biochimica. Con Contenuto digitale (fornito elettronicamente) (Italiano)
di Denise R. Ferrier, Zanichelli;
-I principi di biochimica di Lehninger. Con e-book
David L. Nelson,Michael M. Cox, zanichelli;
-Fondamenti di biochimica. Con e-book
Donald Voet,Judith G. Voet,Charlotte W. Pratt, Zanichelli;
-Harper's. Biochimica illustrata. Ediz. illustrata
Robert K. Murray,David A. Bender,Kathleen M. Botham, EMSI
di Denise R. Ferrier, Zanichelli;
-I principi di biochimica di Lehninger. Con e-book
David L. Nelson,Michael M. Cox, zanichelli;
-Fondamenti di biochimica. Con e-book
Donald Voet,Judith G. Voet,Charlotte W. Pratt, Zanichelli;
-Harper's. Biochimica illustrata. Ediz. illustrata
Robert K. Murray,David A. Bender,Kathleen M. Botham, EMSI
Contenuti
Il modulo di Biochimica ( 6 CFU) del corso integrato di Chimica e Organica e Biochimica ( 9 CFU), è diviso in 3 parti, ciascuna da 2CFU svolte da 3 differenti docenti.
Inoltre è prevista anche un'attività di laboratorio sperimentale basata sulla estrazione di proteine da colture cellulari, dosaggio delle proteine e loro separazione mediante elettroforesi SDS-PAGE.
-Prof. LIVIA VISAI
• LE CARATTERISTICHE CHIMICHE, LE FUNZIONI, LA STRUTTURA E IL RUOLO METABOLICO DELLE PRINCIPALI BIOMOLECOLE (zuccheri, lipidi, aminoacidi, proteine, acidi nucleici, e loro derivati);
• I MECCANISMI DI PRODUZIONE DELL'ENERGIA METABOLICA E L’OMEOSTASI ENERGETICA E STRUTTURALE DEL VIVENTE (Aspetti generali, anabolismo e catabolismo, reazioni accoppiate, composti ad alta energia. Principi di bioenergetica. Struttura e funzione dell’ATP, i meccanismi di produzione dell’ATP. I principali coenzimi coinvolti nelle vie metaboliche. Anaerobiosi e aerobiosi. Il ruolo dell’ossigeno nel metabolismo. I ROS (produzione delle specie reattive dell’ossigeno e sistemi di difesa dell’organismo); Il glutatione.
• LE INTERRELAZIONI METABOLICHE CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALL’AMBITO BIO-MEDICO (Inter-relazioni metaboliche tra i vari organi. Ciclo digiuno-alimentazione. Regolazione ormonale. Meccanismo d’azione degli ormoni proteici e steroidei. Il significato dei secondi messaggeri. Aspetti biochimici di patologie umane: il diabete, l’ipercolesterolemia, il cancro (cenni); La matrice extracellulare).
-Dr NORA BLOISE
• Trasduzione del segnale:
• Fasi del processo di trasduzione del segnale
• Le caratteristiche fondamentali dei sistemi di trasduzione del segnale
• I principali sistemi di trasduzione del segnale
• Il recettore accoppiato alle proteine G e trasduzione (effettori e secondi messaggeri)
• I recettori enzimatici
• I canali ionici controllati
• I recettori intracellulari
• Interazione cellule - fattori fisici:
• I recettori di adesione e loro caratteristiche principali
• Interazione cellule - fattori biofisici: meccanismo di trasduzione del segnale.
• I meccanosensori: integrine e trasduzione del segnale
• Stimoli fisici e meccanici e loro applicazioni nella medicina rigenerativa e ingegneria tissutale
• Principali tecniche biochimiche per lo studio della trasduzione del segnale
-Prof. JEROEN EYCKMANS ( university of Boston, MA, USA)
1) Introduction to bone biology (2hrs)
a. Cellular components
b. Matrix components
c. Bone architecture
d. Bone remodeling
2) Bone development and regeneration (2 hrs)
a. Intramembranous and endochondral bone formation
b. Fracture healing
3) Bone physiology: (2hrs)
a. RANK/RANKL/OPG and sclerostin signaling pathways
b. Calcium and phosphate homeostasis (basic principle, hormonal regulations and some diseases)
4) Bone biomechanics and mechanobiology (2hrs)
a. Forces and stresses on bone cells (outside-in load)
b. Adhesions and cell-generated forces (inside-out load)
c. Impact of forces on bone biology: migration, proliferation, differentiation, bone remodeling
5) Skeletal pathologies and therapies (2hrs)
a. Osteoporosis, osteopetrosis: cellular and molecular mechanisms and brief summary on what can be done therapeutically
b. Genetic disorders: Osteogenesis Imperfecta/Fibrodysplasia Ossificans Progressiva
c. Delayed and non-healing bone fractures
6) Bone tissue engineering and regenerative medicine (4hrs)
a. Engineering bone cells from mesenchymal stem cells and induced pluripotent stem cells
b. Scaffold: design criteria, materials, mechanical properties, geometry
c. Signals: engineering control of osteogenic signals
d. Engineering vasculature as support tissue
e. Clinical application
7) New approaches and strategies to investigate bone biology (2hrs)
a. In vitro: tissue-on-chip models to study function
b. In vivo tools:
i. Cell tracking: cre-lox lineage tracing, eFlut, single-cell RNAseq
ii. Genetic manipulation: CRISPR/Cas9 and inducible expression systems
iii. Epigenetic manipulation: RNA, siRNA, self-amplifying RNA + delivery methods
Inoltre è prevista anche un'attività di laboratorio sperimentale basata sulla estrazione di proteine da colture cellulari, dosaggio delle proteine e loro separazione mediante elettroforesi SDS-PAGE.
-Prof. LIVIA VISAI
• LE CARATTERISTICHE CHIMICHE, LE FUNZIONI, LA STRUTTURA E IL RUOLO METABOLICO DELLE PRINCIPALI BIOMOLECOLE (zuccheri, lipidi, aminoacidi, proteine, acidi nucleici, e loro derivati);
• I MECCANISMI DI PRODUZIONE DELL'ENERGIA METABOLICA E L’OMEOSTASI ENERGETICA E STRUTTURALE DEL VIVENTE (Aspetti generali, anabolismo e catabolismo, reazioni accoppiate, composti ad alta energia. Principi di bioenergetica. Struttura e funzione dell’ATP, i meccanismi di produzione dell’ATP. I principali coenzimi coinvolti nelle vie metaboliche. Anaerobiosi e aerobiosi. Il ruolo dell’ossigeno nel metabolismo. I ROS (produzione delle specie reattive dell’ossigeno e sistemi di difesa dell’organismo); Il glutatione.
• LE INTERRELAZIONI METABOLICHE CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALL’AMBITO BIO-MEDICO (Inter-relazioni metaboliche tra i vari organi. Ciclo digiuno-alimentazione. Regolazione ormonale. Meccanismo d’azione degli ormoni proteici e steroidei. Il significato dei secondi messaggeri. Aspetti biochimici di patologie umane: il diabete, l’ipercolesterolemia, il cancro (cenni); La matrice extracellulare).
-Dr NORA BLOISE
• Trasduzione del segnale:
• Fasi del processo di trasduzione del segnale
• Le caratteristiche fondamentali dei sistemi di trasduzione del segnale
• I principali sistemi di trasduzione del segnale
• Il recettore accoppiato alle proteine G e trasduzione (effettori e secondi messaggeri)
• I recettori enzimatici
• I canali ionici controllati
• I recettori intracellulari
• Interazione cellule - fattori fisici:
• I recettori di adesione e loro caratteristiche principali
• Interazione cellule - fattori biofisici: meccanismo di trasduzione del segnale.
• I meccanosensori: integrine e trasduzione del segnale
• Stimoli fisici e meccanici e loro applicazioni nella medicina rigenerativa e ingegneria tissutale
• Principali tecniche biochimiche per lo studio della trasduzione del segnale
-Prof. JEROEN EYCKMANS ( university of Boston, MA, USA)
1) Introduction to bone biology (2hrs)
a. Cellular components
b. Matrix components
c. Bone architecture
d. Bone remodeling
2) Bone development and regeneration (2 hrs)
a. Intramembranous and endochondral bone formation
b. Fracture healing
3) Bone physiology: (2hrs)
a. RANK/RANKL/OPG and sclerostin signaling pathways
b. Calcium and phosphate homeostasis (basic principle, hormonal regulations and some diseases)
4) Bone biomechanics and mechanobiology (2hrs)
a. Forces and stresses on bone cells (outside-in load)
b. Adhesions and cell-generated forces (inside-out load)
c. Impact of forces on bone biology: migration, proliferation, differentiation, bone remodeling
5) Skeletal pathologies and therapies (2hrs)
a. Osteoporosis, osteopetrosis: cellular and molecular mechanisms and brief summary on what can be done therapeutically
b. Genetic disorders: Osteogenesis Imperfecta/Fibrodysplasia Ossificans Progressiva
c. Delayed and non-healing bone fractures
6) Bone tissue engineering and regenerative medicine (4hrs)
a. Engineering bone cells from mesenchymal stem cells and induced pluripotent stem cells
b. Scaffold: design criteria, materials, mechanical properties, geometry
c. Signals: engineering control of osteogenic signals
d. Engineering vasculature as support tissue
e. Clinical application
7) New approaches and strategies to investigate bone biology (2hrs)
a. In vitro: tissue-on-chip models to study function
b. In vivo tools:
i. Cell tracking: cre-lox lineage tracing, eFlut, single-cell RNAseq
ii. Genetic manipulation: CRISPR/Cas9 and inducible expression systems
iii. Epigenetic manipulation: RNA, siRNA, self-amplifying RNA + delivery methods
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Sono disponibili posti di internato per svolgere tesi sperimentale di almeno 1 anno per gli studenti che abbiamo superato con profitto l'esame di biochimica
Gli studenti sono pregati di scrivere per ulteriori informazioni a al seguente indirizzo email: visai.bioingegneria@unipv.it
Gli studenti sono pregati di scrivere per ulteriori informazioni a al seguente indirizzo email: visai.bioingegneria@unipv.it
Corsi
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BIOINGEGNERIA
Laurea Magistrale
2 anni
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