SCIENZE BIOMEDICHE

Obiettivi formativi

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  Questo modulo ha lo scopo di fornire concetti di base circa le strutture molecolari e le proprietà chimiche di ioni e molecole di interesse per un medico. Iniziando dalle proprietà dei gas e delle soluzioni acquose, il corso analizza le caratteristiche degli acidi, delle base e dei tamponi, le cinetiche e gli equilibri di diversi processi chimichi, i principali parametri termodinamici, la struttura e la reattività chimica delle molecole. Alla fine del corso saranno state fornite le conoscenze fondamentali per comprendere i rapporti tra le strutture delle molecole e le loro funzioni nell’organismo umano attraverso l'acquisizione delle conoscenze di base sulle trasformazioni chimiche e le interazioni molecolari fondamentali. Il corso quindi contribuirà alla formazione di professionisti che abbiano conoscenze non superficiali delle strutture molecolari e del loro chimismo al fine di meglio comprendere i processi biologici e fisiologici dell’organismo umano e delle alterazioni di tali processi.

  In riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

  Conoscenza e capacità di comprensione:

  • Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo.
  • Capacità di conoscere i meccanismi chimici fondamentali alle base dei processi di interesse biologico e biochimico
  • Capacità di conoscere i principi chimici alla base di metodologie applicative biomedicali

  Capacità di applicare conoscenza:

  • Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni chimici utilizzando con rigore il metodo scientifico.
  • Capacità di calcolo quantitativo di reagenti e prodotti di reazioni chimiche.
  • Capacita di riconoscere i principali processi di decadimento radiattivo

  Autonomia di giudizio:

  • Capacità di ragionamento critico.
  • Capacità di individuare le soluzioni più adeguate per risolvere problemi chimici di interesse biomedico.

  Abilità comunicative:

  • Capacità di descrivere in forma orale, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.
• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  Il corso intende fornire le basi della chimica organica e descrivere la struttura e le funzioni delle molecole nelle cellule viventi

• BIOLOGIA APPLICATA

  Questo modulo ha lo scopo di fornire sia una preparazione di Biologia applicata adeguata alla comprensione delle nozioni basilari della moderna Biologia generale (Cellulare e Molecolare) con cenni di Genetica e Genetica molecolare, che l’apprendimento e l’uso di un linguaggio scientifico corretto e rigoroso.

  Al termine del modulo lo studente avrà acquisito le nozioni di base sulla morfologia e funzione di specifici apparati cellulari, nonché sui meccanismi alla base dell’ereditarietà dei caratteri e del flusso dell’informazione genetica contenuta in questi ultimi. Nel contempo avrà acquisito un metodo di studio che tenda a privilegiare la comprensione del rapporto struttura/funzione esistente per ciascun componente o compartimento cellulare, e il rapporto che questo ha nel contesto della cellula.

  L’apprendimento di tali nozioni renderà dunque chiari allo studente i meccanismi di passaggio dal genotipo al fenotipo molecolare e cellulare, sia in condizioni fisiologiche che patologiche, preparazione necessaria per la comprensione delle tecniche utilizzate nel laboratorio biomedico per la valutazione di parametri biologici di soggetti umani.

   

  In riferimento ai Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

  D1- CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE Quando il corso sarà terminato, per il superamento dell’esame lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le capacità di ragionamento induttivo e deduttivo in ambito scientifico e le conoscenze riguardanti i concetti generali della materia vivente: il flusso e la regolazione dell’informazione genica, le modificazioni cellulari in seguito ad uno stimolo, le vie di comunicazione intra- ed extra- cellulari, l’applicazione della comunicazione cellulare in “vitro” ed in “vivo”, i fondamenti della genetica mendeliana.

  D2-CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Lo studente dovrà dimostrare (1) la capacità di riconoscere i più comuni meccanismi alla base della comunicazione cellulare, nonché della funzione genica in relazione per poter affrontare nei corsi successivi, lo studio delle funzioni normali e patologiche del corpo umano; (2) Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni biologici intra- ed inter-cellulari, utilizzando con rigore il metodo scientifico.

  D3-AUTONOMIA DI GIUDIZIO Lo studente dovrà avere acquisito la capacità di ragionamento critico, nonché conoscenze tali da privilegiare la comprensione del rapporto struttura/funzione esistente per ciascun componente o compartimento cellulare e la loro applicazione nei vari sistemi biologici.

  D4-ABILITA' COMUNICATIVE Lo studente dovrà avere l’abilità di rapportarsi in modo professionale e competente con enti pubblici e privati. Lo studente dovrà avere la capacità di trasmettere le conoscenze acquisite in modo chiaro e comprensibile ed accessibili a persone non competenti. con proprietà di linguaggio e rigore terminologico.

  D5-CAPACITA' DI APPRENDIMENTO Lo studente dovrà essere capace di esaminare e comprendere testi scientifici, illustrandone motivazioni e risultati, dimostrando di aver appreso ed un metodo di studio analitico e critico, un linguaggio scientifico caratterizzato da una terminologia corretta e rigorosa ed una modalità di descrizione organizzata e comprensibile, tali da impiegarli in contesti quotidiani per la professione e per la ricerca.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  La frequenza e la partecipazione alle attività didattche previste (lezioni frontali ed esercitazioni) consentiranno allo studente di acquisire familiarità con la rappresentazione e le reattività chimiche di composti inorganici ed organici di interesse medico. L'insegnamento è tenuto mediante lezioni svolte in aula con il supporto di immagini proiettate.

  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.

• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

• BIOLOGIA APPLICATA

  ll corso è organizzato in lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Approfondimenti su argomenti specifici sono presentati come partecipazione a seminari & webinar, con la guida del docente e successivo confronto sugli 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

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  Matematica di base, fisica di base, chimica di base.

• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  Conoscenze di base di Chimica generale ed inorganica

• BIOLOGIA APPLICATA

  Lo studente deve avere acquisito le conoscenze di base nel campo della Biologia fornite dai normali programmi di studio delle scuole superiori relative ai principali processi cellulari necessari alla comprensione dei meccanismi molecolari biologici normali e patologici degli organismi viventi. E’ auspicabile una buona conoscenza della lingua inglese per consultare testi ed articoli scientifici, e per la fruizione di webinar in lingua.

Frequenza lezioni

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  La frequenza (anche in modalità a distanza, sulla base delle disposizioni COVID-19) è un requisito necessario per il superamento e dell’esame finale.

• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  Obbligatoria, come previsto dal CdL

• BIOLOGIA APPLICATA

  Obbligatoria

Contenuti del corso

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA
  • La materia ed i suoi stati di aggregazione
  • Atomi e tavola periodica
  • Radiottività
  • Legame Chimico e interazioni intermolecolari
  • Proprietà dei liquidi e delle soluzioni
  • Colloidi
  • pH e soluzioni tamponi
  • Cenni sulle Reazioni redox
• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  Chimica Organica

  • Il Carbonio: capacità di legame, orientamento tridimensionale delle molecole ad esso legate
  • Idrocarburi (Alcani, Alcheni, Alchini, Alogenuri alchilici, Idrocarburi saturi ed insaturi, Reazioni degli idrocarburi)
  • Alcoli ed Eteri (Alcoli, Tioli, Eteri)
  • Aldeidi
  • Chetoni
  • Emiacetali ed Emichetali
  • Acidi Carbossilici
  • Esteri
  • Ammine
  • Amminoacidi
  • Ammidi
  • Composti Aromatici

  Biochimica

  • Carboidrati (Monosaccaridi, Disaccaridi, Polisaccaridi)
  • Lipidi (Acidi grassi, Trigliceridi, Saponi, Cere, Fosfolipidi, Glicolipidi, Derivati degli acidi grassi, Steroidi)
  • Nucleotidi e Acidi Nucleici (Costituenti degli acidi nucleici, Polimerizzazione e struttura degli acidi nucleici, Metabolismo degli acidi nucleici)
  • Proteine (Amminoacidi, Legame peptidico, Struttura delle proteine, Denaturazione delle proteine, Emoglobina e mioglobina, Glicoproteine, Lipoproteine, Metodi di analisi delle proteine)
  • Enzimi (Struttura, Meccanismo di azione, Cinetica enzimatica, Nomenclatura e classificazione, Impiego diagnostico degli enzimi, Inibizione enzimatica, Regolazione degli enzimi).
  • Ormoni e Vitamine

  • Il metabolismo: Introduzione al metabolismo: vie cataboliche ed anaboliche. Importanza dell' ATP nel collegamento fra catabolismo e anabolismo.

  • Il metabolismo glucidico. Digestione e assorbimento dei glucidi. Glicogenolisi, glicogenosintesi e loro regolazione. Glicolisi e sintesi di ATP “a livello del substrato”. Destino metabolico del piruvato: produzione di lattato e decarbossilazione ossidativa con liberazione di acetil-CoA. Il ciclo di Krebs. La via dei pentosi (cenni). La gluconeogenesi.

  • Il metabolismo lipidico. Digestione e assorbimento dei lipidi. Le lipoproteine plasmatiche (cenno). Il catabolismo dei trigliceridi e degli acidi grassi (la beta ossidazione). La biosintesi degli acidi grassi. I corpi chetonici, cenni. Biosintesi e ruoli del colesterolo (cenni).

  • La catena respiratoria mitocondriale, produzione di ATP.

  • Il metabolismo dei composti azotati. La digestione delle proteine e l'assorbimento degli aminoacidi. Il metabolismo degli aminoacidi. Aminoacidi gluconeogenetici e chetogenetici. L'eliminazione dell'ammoniaca. Ciclo dell'urea, cenni.

• BIOLOGIA APPLICATA

  Le caratteristiche generali della materia vivente. Composizione chimica della materia vivente. Teoria cellulare.

  LE BASI DELL’ORGANIZZAZIONE BIOLOGICA - Classificazione degli organismi. Struttura e funzione della cellula procariotica: membrana plasmatica, parete cellulare, nucleoide. Struttura e funzione delle cellule eucariotiche: membrana plasmatica, nucleo, nucleolo , nucleoplasma, reticolo endoplasmatico, ribosomi, mitocondri, complesso di Golgi, lisosomi, perossisomi, citoscheletro (microfilamenti, microtubuli, filamenti intermedi). Virus (modalità di infezione, ciclo litico e lisogenico).

  GLI ACIDI NUCLEICI - struttura e funzione del DNA e dell’RNA.

  STRUTTURA E FUNZIONE DEL GENE - Struttura del gene nei procarioti: organizzazione degli operoni. Struttura del gene negli eucarioti: funzione di promotori, esoni ed introni.

  DUPLICAZIONE DEL DNA - Modello della replicazione semiconservativa. Caratteristiche generali della duplicazione del DNA: le DNA polimerasi, le topoisomerasi, la bolla di replicazione, i frammenti di Okazaki, “correzione di bozze”. Replicazione nei batteri. La replicazione negli eucarioti: replicazione dei telomeri.

  TRASCRIZIONE E MATURAZIONE DEGLI RNA - Dogma della biologia molecolare. Struttura e funzione degli RNA di prima, seconda e terza classe. Caratteristiche generali della trascrizione. Le RNA polimerasi. I fattori di trascrizione. La trascrizione nei procarioti: inizio e terminazione della trascrizione.

  La trascrizione negli eucarioti: assemblaggio del complesso di preinizio, termine della trascrizione. Meccanismi di maturazione dell’mRNA: capping, coda di polyA, splicing.

  SINTESI PROTEICA - Le proprietà del codice genetico. L’apparato di traduzione: struttura e funzione dei ribosomi e dei tRNA. Inizio della traduzione. Allungamento. Terminazione.

  LA MITOSI E LA MEIOSI - Significato genetico della meiosi.

  GENETICA MENDELIANA

Testi di riferimento

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  Chimica, biochimica e biologia applicata (Massimo Stefani Niccolò Taddei - Zanichelli)

  Chimica per le Scienze Biomediche (George I. Sackheim, Dennis D. Lehman- EdiSES)

• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  - Chimica biochimica e biologia applicata - M. Stefani e N. Taddei - Zanichelli Editore

  Testi consigliati per approfondimenti di Biochimica:

  - Introduzione alla Biochimica di Lehninger - D.L. Nelson, M.M. Cox - Zanichelli Editore

  - Principi di Biochimica di Lehninger - D.L. Nelson, M.M. Cox - Zanichelli Editore

• BIOLOGIA APPLICATA
  • BIOLOGIA APPLICATA

  Testo suggerito quale testo base per i tre moduli dell'intero corso. Tale testo NON è sufficiente per soddisfare il progarmma minimo, ma può essere usato come testo unico del corso, e approfondire gli argomenti con i contenuti delle lezioni, e/o dispense, e/o l'integrazione dai testi indicati di seguito con i nr 3 (sadava et al) e 4 (Alberts et al)

  0. Chimica, biochimica e biologia applicata - Stefani, Taddei - Zanicehlli 2015

  Testi sufficienti per soddisfare il programma minimo, abbinati agli approfondimenti presentati durante le lezioni frontali

  1. Elementi di Biologia - Curtis, Barnes, Schnek Massarini - Zanichelli 2017
  2. Biologia e Genetica - Donati, Stefani e Taddei - Zanichelli, 2019

  Testo più completo, con molti approfondimenti: sufficiente per chi ha interesse a continuare in una formazione scientifica e di ricerca attraverso un Master o un CdL Magistrale al completamento del presente corso di laurea:

  3. Elementi di Biologia e Genetica - Sadava, Hillis, Heller, Hacker - Zanichelli, 2019

  Testo molto completo, con molti approfondimenti anche di livello molecolare e collegamenti interdisciplinari: ottimale per chi ha interesse a continuare in una formazione scientifica e di ricerca attraverso un Master o un CdL Magistrale al completamento del presente corso di laurea:

  4. Essenziale di Biologia molecolare della Cellula – Alberts, Bray, Hopkin et al. Zanichelli 2015

  NOTA: E’ necessario, in ogni caso, utilizzare l’edizione più recente dei testi di riferimento, anche rispetto a quella indicata.

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  La prova finale consiste in un esame scritto (il giorno dell’esame è quello indicato sul calandario ufficiale e sul portale studenti), basato su esercizi analoghi a quelli affrontati in aula durante il corso, ed in un colloquio orale (data e luogo saranno indicate dal docente).

  In ciascun anno accademico gli studenti hanno la possibilità di sostenere sette sessioni d'esame finale scritto. L'esame è strutturato in modo da considerare le competenze acquisite per la parte di chimica generale. Specificamente, gli studenti devono risolvere alcuni problemi di chimica generale come il calcolo del pH, della Kps o del prodotto di solubilità di una data soluzione acquosa o della costante di equilibrio di una reazione chimica reversibile, rappresentare le strutture molecolari corrispondenti a specifici nomi tradizionali o scientifici attribuiti a composti chimici organici ed inorganici.Il valore massimo attribuito a ciascuno degli esercizi proposti viene dichiarato per permettere agli studenti di sapere se i problemi che hanno già svolto sono sufficienti per superare la prova d'esame.

  Il superamento dell'esame scritto relativo a questo modulo è necessario per aver accesso all'esame orale.

  La prova orale consisterà in domande relative alle varie parti del programma per accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato.
  Criteri per l’attribuzione del voto finale:
  Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.

• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  La verifica dell'apprendimento sarà rilevata mediante test in itinere ed un esame orale finale.

• BIOLOGIA APPLICATA

  La verifica dell'apprendimento avverrà sia con eventuali attraverso una valutazione alla fine del corso. Tale valutazione finale sarà fatta con un esame orale.

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

  E’ richiesta la prenotazione elettronica per poter sostenere gli esami mediante il portale di ateneo

  Date e luoghi dell’esame potranno essere modificati anche con breve anticipo per improvvisi e improrogabili impegni del docente o degli altri componenti la commissione di esame, o indisponibilità delle aule. Gli studenti verranno avvertiti mediante avviso sul portale Studium al quale dovranno iscriversi all'inizio del corso

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

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• CHIMICA GENERALE E INORGANICA

  Cosa è l'unità di massa atomica

  Cosa è la mole

  Esercizi sul reagente limitante

  Come si definisce la geometria molecolare di una molecola

  Tipologie di legame chimico

  Cosa è un gas ideale

  Quali sono le interazioni intermolecolari

  Cosa è una soluzione

  Cosa è l'osmosi

  Come si calcola il pH di una soluzione

  Come si prepara una soluzione tampone

  Come si bilancia una reazione redox

• CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA

  Saranno forniti durante il corso numerosi esempi ed i test in itinere resteranno agli studenti.

• BIOLOGIA APPLICATA
  • Trascrizione: sintesi e rielaborazione degli RNA.
  • Il codice genetico.
  • La sintesi proteica.
  • Struttura dei geni eucariotici e procariotici.