BASI BIO FISICHE E MOLECOLARI

7 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

CINZIA SANTA DI PIETRO - Modulo BIOLOGIA APPLICATA - BIO/13 - 2 CFU
GIUSEPPE POLITI - Modulo FISICA - FIS/07 - 2 CFU
CARMELINA DANIELA ANFUSO - Modulo BIOCHIMICA - BIO/10 - 3 CFU

Obiettivi formativi

BIOLOGIA APPLICATA
Il corso ha lo scopo di dare allo studente una visione integrata dei processi cellulari di base che regolano le attività degli organismi viventi. Lo studente dovrà conoscere i meccanismi di differenziamento cellulare, le modalità e le basi molecolari della trasmissione dei caratteri, i meccanismi di replicazione, traduzione e modificazione dell’informazione genetica. Alla fine del corso lo studente deve essere in grado di dimostrare di avere acquisito le conoscenze biologiche e molecolari necessarie alla comprensione della funzione delle cellule eucariotiche sia in condizioni fisiologiche che patologiche
FISICA
Fornire le basi per la comprensione dei fenomeni fisici riguardanti la dinamica dei corpi e dei fluidi, con particolare riferimento alle applicazioni in ambito biomedico.
BIOCHIMICA
Al termine del modulo lo studente avrà appreso conoscenze generali sulle basi molecolari della vita, dalle proprietà chimiche fondamentali delle sostanze, alla struttura e alla funzione delle macromolecole implicate nei processi vitali, sia a livello cellulare sia extracellulare, alle trasformazioni metaboliche delle biomolecole necessarie per il funzionamento dell’organismo umano. Inoltre, lo studente comprenderà il significato delle variazioni delle principali vie metaboliche in diversi contesti fisiologici e patologici.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

BIOLOGIA APPLICATA
l corso prevede lezioni frontali. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
FISICA
Lezioni frontali di teoria ed esempi di applicazioni (2 CFU)

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto scritto, al fine di rispettare il programma previsto.
BIOCHIMICA
Lezioni fontali, con il supporto di slides e di strumenti audiovisini. Al termine di ogni lezione è dato ampio spazio al commento degli argomenti trattati.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

BIOLOGIA APPLICATA
Conoscenze sui principali processi cellulari.
FISICA
Conoscenze matematiche di base
BIOCHIMICA
Il corso prevede i requisiti minimi di base per poter seguire con profitto le lezioni e affrontare l’esame finale. Lo studente che frequenta il corso di Biochimica dovrà conoscere i concetti fondamentali di Chimica Generale e Inorganica e Chimica Organica ed avere una buona base di conoscenze di fisica e biologia della cellula.

Frequenza lezioni

BIOLOGIA APPLICATA
Fortemente consigliata
FISICA
Obbligatoria - minimo 50% delle ore
BIOCHIMICA
Obbligatoria

Contenuti del corso

BIOLOGIA APPLICATA
Organismi e cellule: la teoria cellulare. Organizzazione strutturale e funzionale delle cellule eucariotiche e procariotiche. I virus. Principi e meccanismi biologici e molecolari dell’evoluzione. Dal genotipo al fenotipo. Fenotipo ed ambiente. Meccanismi biologici e molecolari del differenziamento. Il genoma nucleare e degli organuli. La proliferazione cellulare: il ciclo ed i relativi meccanismi di controllo. Cromatina e cromosomi. La duplicazione del DNA: meccanismi molecolari. Funzioni biologiche ed espressione del genoma. Classificazione e struttura dei geni eucariotici, procariotici, virali. Trascrizione: sintesi e rielaborazione degli RNA. Il codice genetico. La sintesi proteica. Mutazioni genetiche e modificazioni epigenetiche del DNA. La divisione cellulare: scissione binaria, mitosi e meiosi. Modalità di trasmissione dei caratteri genetici nell’uomo. La genetica mendeliana ed i limiti del modello mendeliano. Membrane cellulari: struttura e funzione. Organuli cellulari: struttura, funzione ed evoluzione. Il traffico molecolare intra- ed intercellulare. La trasduzione del segnale. Differenziamento ed apoptosi. Il fenotipo neoplastico. Cellule staminali.
FISICA
Grandezze fisiche. Unità di misura. Equazioni dimensionali. Rappresentazioni grafiche. Vettori. Moto rettilineo. Velocità e accelerazione. Moto in due dimensioni. Moto circolare.

Principi della dinamica. Forza. Massa e densità. Tipi di forze. Forza peso. Forza elastica. Reazioni vincolari. Forza di attrito statico e dinamico.

Lavoro. Potenza. Energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’Energia Meccanica.

Corpo rigido. Moto rotatorio. Momento di una forza. Equilibrio meccanico. Leve di vario tipo. Statica fisiologica. Leve del corpo umano. Valutazioni Biomeccaniche con esempi quantitativi.

Elasticità e legge di Hook. Plasticità, snervamento e carico di rottura. Moduli di deformazione. Curve di carico per elementi ossei. Fratture.

Statica dei Fluidi. Densità e pressione. Legge di Stevino. Pressione atmosferica. Manometri. Principio di Pascal. Flebo. Principio di Archimede.

Dinamica dei liquidi. Portata. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Effetto Venturi. Liquidi reali. Regime laminare. Viscosità. Relazione di Poiseuille. Regime turbolento. Sistema circolatorio. Pressione e velocità del sangue. Sfigmomanometria. Applicazioni alle patologie dei vasi sanguigni: aneurisma e stenosi. Resistenza dei vasi. Pompa e ciclo cardiaco.

Termodinamica. Temperatura e calore. Dilatazione termica. Scale termometriche. Capacità termica e calori specifici. Calore e Lavoro. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Metabolismo.
BIOCHIMICA
1. LE PROTEINE
2. CROMOPROTEINE TRASPORTATRICI DI OSSIGENO
3. LE PROTEINE PLASMATICHE
4. GLI ENZIMI E LA CATALISI ENZIMATICA
5. IL METABOLISMO GLUCIDICO
6. IL METABOLISMO LIPIDICO
7. IL METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI
8. LE VITAMINE
9. MECCANISMO DI AZIONE DEGLI ORMONI E INTEGRAZIONI METABOLICHE

Testi di riferimento

BIOLOGIA APPLICATA
1) Alberts et al. L’Essenziale di Biologia Molecolare della Cellula . Zanichelli

2) Maraldi, Tacchetti et al. Biologia Citologia Medica Ediermes

3) De Leo et al. Biologia e Genetica Edises
FISICA
D. Scannicchio: Fisica Biomedica - Edises

F. Borsa, A. Lascialfari: Principi di Fisica - Edises

G.M. Contessa, G.A.Marzo: FISICA APPLICATA ALLE SCIENZE BIOMEDICHE - CEA
BIOCHIMICA
1. Introduzione alla Biochimica di Lehninger – D.L. Nelson, M.M. Cox – ZANICHELLI
2. Biochimica medica – Siliprandi, Tettamanti – PICCIN

Altro materiale didattico

BIOLOGIA APPLICATA
le slide delle lezioni verranno regolarmente caricate su studium
FISICA
Dispense fornite dal docente su teams
BIOCHIMICA
Slides illustrate e commentate nel corso delle lezioni, in formato PDF stampabile

Programmazione del corso

BIOLOGIA APPLICATA
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Biomolecole e Macromolecole	tutti
2	Trascrizione	tutti
3	Traduzione	tutti
4	Regolazione dell'Espressione Genica	tutti
5	Regolazione del Ciclo Cellulare	tutti
6	Duplicazione del DNA	tutti
7	Mitosi e Meiosi	tutti
8	Membrane Cellulari	tutti
9	Mutazioni	tutti
FISICA
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Grandezze fisiche. Unità di misura. Equazioni dimensionali. Rappresentazioni grafiche. Vettori. Moto rettilineo. Velocità e accelerazione. Moto in due dimensioni. Moto circolare.
2	Principi della dinamica. Forza. Massa e densità. Tipi di forze. Forza peso. Forza elastica. Reazioni vincolari. Forza di attrito statico e dinamico.
3	Lavoro. Potenza. Energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’Energia Meccanica.
4	Corpo rigido. Moto rotatorio. Momento di una forza. Equilibrio meccanico. Leve di vario tipo. Statica fisiologica. Leve del corpo umano. Valutazioni Biomeccaniche con esempi quantitativi.
5	Elasticità e legge di Hook. Plasticità, snervamento e carico di rottura. Moduli di deformazione. Curve di carico per elementi ossei. Fratture.
6	Dinamica dei liquidi. Portata. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Effetto Venturi.
7	Liquidi reali. Regime laminare. Viscosità. Relazione di Poiseuille. Regime turbolento. Sistema circolatorio. Pressione e velocità del sangue. Sfigmomanometria. Applicazioni alle patologie dei vasi sanguigni: aneurisma e stenosi. Resistenza dei vasi. Pompa e ciclo cardiaco.
8	Termodinamica. Temperatura e calore. Dilatazione termica. Scale termometriche. Capacità termica e calori specifici. Calore e Lavoro. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Metabolismo.
BIOCHIMICA
	Argomenti	Riferimenti testi
1	LE PROTEINE. La struttura degli aminoacidi. Il legame peptidico. Organizzazione strutturale delle proteine. collagene, elastina, cheratina. Le immunoglobuline e le lipoproteine plasmatiche.	Testo 1: cap. 4; Testo 2: capp. 3 e 4.
2	CROMOPROTEINE TRASPORTATRICI DI OSSIGENO. La struttura dell’Eme. Mioglobina ed Emoglobina. Il trasporto dell’ossigeno e del biossido di carbonio. L’effetto Bohr. Il 2,3-bisfosfoglicerato e suo ruolo fisiologico. Funzione tampone dell’emoglobina.	Testo 1: cap. 5 ; Testo 2: cap. 5.
3	Le proteine plasmatiche. L’albumina e le sue funzioni principali. Le principali proteine plasmatiche: gamma-globuline (funzione e cenni sulla struttura); le lipoproteine plasmatiche, metabolismo e ruolo fisiologico. Cenni sulla cascata di coagulazione.	Testo 2: cap. 25.
4	GLI ENZIMI E LA CATALISI ENZIMATICA. Isoenzimi. Cinetica enzimatica. Regolazione dell'attività enzimatica.La costante di Michaelis-Menten. Proteine regolate e regolatorie.	Testo 1: cap. 6; Testo 2: cap. 7.
5	IL METABOLISMO GLUCIDICO: glicolisi, gluconeogenesi, il ciclo di Krebs. Le fermentazioni e LDH. Ciclo di Cori e dell'alanina. Il destino metabolico del piruvato.	Testo 1: capp. 7, 12, 14 , 15, 16, 19 (parti curate a lezione); Testo 2: cap. 7, 19 (I)
6	IL METABOLISMO LIPIDICO. Ossidazione e Sintesi degli acidi grassi e regolazioni reciproche. I corpi chetonici e la loro utilizzazione energetica.	Testo 1: capp. 10, 17 , 21 (solo 21.1) ; Testo 2: cap. 2, 12
7	IL METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI. Digestione e assorbimento degli aminoacidi e dei peptidi. Il catabolismo degli aa: reazioni di transaminazione, deaminazione e decarbossilazione. La Glutammato deidrogenasi. La Glutaminasi renale. Ciclo dell'Urea.	Testo 1: cap. 18 Testo 2: cap. 13 (parti curate a lezione)
8	LE VITAMINE	Testo 2: cap. 8

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

BIOLOGIA APPLICATA
Colloquio Orale
FISICA
Colloquio orale sugli argomenti del corso, con possibile somministrazione di questionario a risposte multiple

Date disponibili sul sito del corso di laurea e sul portale esami

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere
BIOCHIMICA
La prova è orale ed è svolta contestualmente a quelle di Fisica e Biologia.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

BIOLOGIA APPLICATA
Trascrizione, struttura e funzione della membrana plasmatica, duplicazione del DNA, gametogenesi
FISICA
Conservazione energia

Principi della dinamica

Forze di attrito

Teorema di Bernoulli e applicazioni corpo umano

Legge di Stevino

Viscosità

Relazione sforzo deformazione

Condizioni di equilibrio

Leve ed applicazioni al corpo umano
BIOCHIMICA
1. Regolazioni reciproche di lipolisi e lipogenesi
2. Sintesi, proprietà e ruolo dei corpi chetonici
3. Cromoproteine leganti ossigeno

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