Chimica e principi di biologia

A.A. 2021/2022
11
Crediti massimi
112
Ore totali
SSD
AGR/17 BIO/05 CHIM/03 CHIM/06
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il modulo di Chimica (5 CFU) si propone di fornire le conoscenze di chimica generale, inorganica ed organica adatte allo studio a livello molecolare degli argomenti degli insegnamenti successivi. Oltre ai concetti di base riguardanti la composizione quali- e quantitativa dei composti inorganici ed organici (incluse le macromolecole biologiche), l'insegnamento tratta gli aspetti fondamentali della stechiometria, dell'equilibrio chimico, della termodinamica, della stereochimica e del rapporto struttura-reattività dei composti naturali, che sono essenziali alla comprensione di ogni processo biologico. Ogni argomento è presentato in lezioni teoriche seguite da esercitazioni che evidenziano l'importanza di un approccio quantitativo nell'applicazione pratica di ogni modello teorico.
Il modulo di genetica, biologia generale e agroecologia si propone di fornire allo studente le nozioni della biologia cellulare attraverso la dissertazione delle componenti cellulari a livello strutturale, compositivo e funzionale e le cognizioni fondamentali della genetica animale propedeutiche al corso di miglioramento genetico degli animali in produzione zootecnica. Il modulo si propone anche di fornire alcuni elementi di genetica molecolare utili alla comprensione di alcune soluzioni che le tecniche del DNA offrono alla selezione e alle produzioni.
Si forniranno infine nozioni delle basi concettuali dell'ecologia e si delineeranno i principi dell'agroecologia, propedeutiche alla comprensione delle problematiche legate al funzionamento degli ecosistemi.
Risultati apprendimento attesi
Risultati da raggiungere:
· Conoscenza e comprensione L'insegnamento si propone di fornire conoscenze riguardanti a) la nomenclatura inorganica ed organica; b) la struttura e la funzione delle sostanze più rilevanti nei sistemi biologici, incluse le macromolecole; c) il comportamento dei soluti nelle soluzioni acquose; d) la stereochimica dei composti organici asimmetrici.
· Capacità di applicare conoscenza e comprensione Ci si aspetta che gli studenti sviluppino buone competenze in : a) uso delle formule chimiche per rappresentare la struttura dei composti inorganici ed organici di rilevanza biologica (incluse le macromolecole) e dedurne la loro funzione; b) svolgere calcoli stechiometrici; c) predire il valore di pH dalla composizione delle soluzioni acquose; d) stabilire la stereochimica dei composti organici asimmetrici; e) riconoscere i gruppi funzionali nei composti organici.
· Autonomia di giudizio Tutte le conoscenze fornite nelle lezioni teoriche e nelle esercitazioni sono presentate in modo da sottolineare l'importanza della metodologia sperimentale, basata sull'aspetto quantitativo, necessaria per supportare qualsiasi modello teorico. Inoltre sono forniti suggerimenti per valutare criticamente le informazioni ottenute in rete.

BIOLOGIA E AGROECOLOGIA

Conoscenza della morfologia e della funzione delle principali componenti e specializzazioni delle cellule eucariote e dei principi base delle modalità di interazione tra cellule nel contesto di organismi multicellulari.

Conoscenza delle nozioni teoriche e pratiche dei processi di divisione cellulare (mitosi e meiosi) che garantiscono la crescita, la riproduzione e lo sviluppo degli organismi viventi.

Durante l'osservazione di preparati istologici; saper descrivere la struttura e la funzione delle principali componenti cellulari in un contesto tissutale; saper riconoscere cellule diploidi e aploidi nel contesto delle gonadi maschili e femminili.

Conoscenza dei principi dell'ecologia e dell'agroecologia relativi al funzionamento degli ecosistemi, ai meccanismi che regolano la coesistenza delle specie, ai fattori che influenzano la dinamica numerica e spaziale delle popolazioni, con accenni alla conservazione della biodiversità.


GENETICA :
A partire da genotipi e fenotipi di soggetti parentali per uno o più caratteri monogenici, di cui viene dato il tipo di trasmissione, saper calcolare la distribuzione genotipica e fenotipica della potenziale prole, e viceversa. 

A partire dalla distribuzione fenotipica di uno o due caratteri monogenici (o di un carattere determinato da due geni) in una popolazione saper formulare un'ipotesi genetica sul tipo di trasmissione e calcolare la probabilità che sia esatta, e viceversa.

A partire da alberi genealogici segreganti un carattere monogenico saper calcolare la probabilità dei genotipi e/o dei fenotipi della prole dei soggetti presenti nell'albero.

Conoscere tipi di tessuti, modalità di prelievo e conservazione che si effettuano in tutte le diverse specie per le analisi genetiche e genomiche.

Saper codificare e interpretare le abbreviazioni che identificano il tipo e la localizzazione di una mutazione o di una variante genotipica appartenente a un genoma di vertebrato.

Saper "leggere" un pattern elettroforetico (Marcatore di peso molecolare, DNA genomico intero di vertebrato, prodotto di PCR, pattern di restrizione, pattern di indels-analisi dei frammenti).

Saper leggere un profilo di marcatori genetici e fare una diagnosi di parentela.

Saper leggere gli allineamenti di sequenze nucleotidiche e identificare SNV o indels
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021-22 verranno date indicazioni specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria.
Prerequisiti
Non sono richiesti prerequisiti.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Modulo 1:
La verifica dell'apprendimento avviene tramite una prova scritta tesa all'accertamento dell'acquisizione dei concetti fondamentali, anche in base alla risoluzione di problemi che richiedono calcoli numerici. Il materiale didattico disponibile sulla piattaforma Ariel consente la risoluzione di domande tese a verificare la conoscenza degli argomenti del corso.
Modulo 2:
La verifica dell'apprendimento avviene tramite una prova unica in forma scritta
La prova prevede domande aperte o a risposta multipla per la parte di biologia ed ecologia, e di domande aperte e/o di esercizi per la parte di genetica, in tutti i casi gli argomenti sono inerenti i programmi svolti.
L'esame va sostenuto e superato congiuntamente per tutte le parti del modulo.

Il voto finale del corso integrato verrà espresso in trentesimi.
Chimica
Programma
Didattica frontale (32 ore, 4 CFU)
Struttura dell'atomo. Tavola periodica. Proprietà periodiche. Legami chimici. Geometria molecolare (2 ore)
Stechiometria (3 ore)
Acidi e basi (5 ore)
Termodinamica (2 ore)
Elettrochimica (2 ore)
Osmosi (1 ora)
Idrocarburi (2 ore)
Stereochimica (3 ore)
Principali gruppi funzionali organici (3 ore)
Principali meccanismi di reazioni organiche (2 ore)
Proteine (2 ore)
Carboidrati (2 ore)
Lipidi (2 ore)
Nucleotidi (1 ora)

Esercitazioni (16 ore, 1 CFU)
Nomenclatura inorganica (2 ore)
Calcolo del pH (4 ore)
Esercizi di calcolo su termodinamica, elettrochimica e osmosi (2 ore)
Nomenclatura organica (2 ore)
Esempi di meccanismi di reazione (2 ore)
Struttura di peptidi, mono- e disaccaridi, lipidi (4 ore)
Metodi didattici
METODI DIDATTICI
Lezioni frontali in aula ed attività esercitative in aula, con simulazioni di esercizi d'esame.
Materiale di riferimento
Il materiale didattico è disponibile sulla piattaforma Ariel
Genetica, biologia generale e agro-ecologia
Programma
BIOLOGIA:
- L'organizzazione della materia vivente: virus; cellule procariote ed eucariote (2 ore)
- Il nucleo della cellula eucariotica (2 ore)
- Gli organuli citoplasmatici provvisti di membrana: membrane biologiche e compartimentazione cellulare (struttura funzione della membrana plasmatica; reticolo endoplasmatico; Golgi; trasporto vescicolare; lisosomi; mitocondri) (8 ore)
- Il citoscheletro e il movimento cellulare (2 ore)
- La comunicazione cellulare (2 ore)
- Lo studio della biologia cellulare attraverso il microscopio: riconoscimento della struttura delle componenti cellulari nel contesto tissutale (2 ore esercitative)
- Il ciclo cellulare: divisione cellulare, mitosi e meiosi. Ovogenesi e spermatogenesi nei mammiferi di interesse zootecnico (6 ore esercitative)

INTRODUZIONE ALL'AGROECOLOGIA:
- Concetto di popolazione, comunità ecosistema (2 ore seminariali)
- La biodiversità delle comunità (3 ore seminariali)
- Flusso di energia e cicli della materia negli ecosistemi (3 ore seminariali)

GENETICA
- Concetti di euploidia, ciclo cellulare, mitosi, meiosi e differenziamento cellulare. Architettura del DNA genomico e mitocondriale (sotto il profilo strutturale e funzionale: struttura del gene e del genoma), trascrizione, traduzione, interferenza, RNA, codice genetico (2 ore)

- Cariotipo, speciazione e variabilità genetica, omologia cromosomica, teoria cromosomica dell'ereditarietà. Concetti di locus, gene, mutazione genica, allelia, SNP, indel, polimorfismo genetico, genotipo, fenotipo, omozigosi ed eterozigosi. (4 ore)

- Mendelismo e sue eccezioni (codominanza, dominanza intermedia, geni influenzati, limitati, legati al sesso, geni letali). Concetti di interazione, epistasi, pleiotropia, espressività, penetranza, prevalenza, eterosi, e cenni di epigenetica (imprinting genomico, metilazione, acetilazione, silenziamento genico). (4 ore)

- Caratteri quantitativi ed ereditabilità (definizione, range, esempi). Calcolo delle frequenze fenotipiche, genotipiche, geniche, allele privato. Concetti di linkage, linkage disequilibrium e aplotipo (2 ore)

- Marcatori molecolari (microsatelliti e SNPs) e loro applicazioni (profilo genetico, diagnostica di parentela), associazione, studio della biodiversità e selezione genomica. (4 ore)

- Esercizi svolti in classe dal docente sugli argomenti della materia (10 ore esercitative)

- Esercitazioni pratiche o con strumenti audiovisivi di: estrazione di gDNA animale, PCR e gel elettroforesi su agarosio, lettura di patterns di restrizione, di analisi di frammenti (microsatelliti) e di sequenze nucleotidiche (6 ore esercitative/seminariali)
Metodi didattici
BIOLOGIA E AGROECOLOGIA
Lezioni frontali e seminari in aula ed attività esercitative in laboratorio e aula di microscopia

GENETICA
Lezioni frontali con proiezioni di presentazioni power point preparate dal docente.
Attività esercitative in aula, con simulazioni di esercizi d'esame sotto la guida del docente e Attività esercitative di gruppo in laboratorio didattico
Materiale di riferimento
BIOLOGIA E AGROECOLOGIA
Testi:
- Solomon, Martin, Martin, Berg. Elementi di Biologia EdiSES
- Solomon, Martin, Martin, Berg. Ecologia EdiSES

Il materiale utilizzato a lezione sarà reso disponibile attraverso la piattaforma di Ateneo Ariel, indicandone la pagina del sito riguardante l'insegnamento.

Ulteriori indicazioni circa testi consigliati per approfondimenti verranno forniti durante il corso e resi disponibili attraverso la piattaforma di Ateneo, Ariel.

GENETICA
Testo consigliato
G.Pagnacco: Genetica animale. Applicazioni zootecniche e veterinarie. III ed., CEA

Tutto il materiale utilizzato a lezione (pdf delle presentazioni M. Powerpoint) ed ulteriore eventuale materiale integrativo sarà reso disponibile attraverso la piattaforma di Ateneo Ariel.
Moduli o unità didattiche
Chimica
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 0
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA - CFU: 0
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 32 ore

Genetica, biologia generale e agro-ecologia
AGR/17 - ZOOTECNICA GENERALE E MIGLIORAMENTO GENETICO - CFU: 0
BIO/05 - ZOOLOGIA - CFU: 0
Esercitazioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Turni:
1 turno per tutti gli studenti
Docente: Longeri Maria Lina
2 turno per tutti gli studenti
Docente: Lodde Valentina

Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento telefonico o email
Sezione di Anatomia Veterinaria
Ricevimento:
Su appuntamento via e-mail
Dip. Chimica - Corpo A, Seminterrato, Stanza S022 (B08)