Biologia, chimica e biochimica generale

A.A. 2019/2020
Insegnamento per
9
Crediti massimi
68
Ore totali
SSD
BIO/10 BIO/13
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
I moduli di Biologia e di Chimica, entrambi nel primo semestre del primo hanno, sono propedeutici al corso di Biochimica generale del secondo semestre. In particolare, il modulo di Chimica svilupperà nozioni della chimica generale e organica necessari alla comprensione dei fenomeni vitali che avvengono nell'uomo a livello cellulare. Parallelamente, nel corso di Biologia verranno discusse le caratteristiche della materia vivente e verranno approfonditi i meccanismi biologici di base che caratterizzano l'unità funzionale degli organismi, la cellula.
Nel modulo di Biologia si tratteranno argomenti che riguardano la composizione, struttura e funzione degli organuli cellulari, con un particolare approfondimento degli elementi subcellulari che caratterizzano la motilità nella cellula muscolare. Inoltre verranno trattati i meccanismi che governano la duplicazione e l'espressione del patrimonio genetico e cicli biologici/riproduttivi degli organismi viventi. Nel modulo di Biochimica Generale verranno fornite le nozioni base sulla struttura e funzione delle proteine, dei lipidi e dei carboidrati. Seguirà un approfondimento sulla catalisi enzimatica e sui processi energetici cellulari, seguita dallo studio delle vie metaboliche necessarie per le funzioni vitali e per il mantenimento dello stato di salute, con particolare attenzione ai meccanismi di regolazione del metabolismo.
Al termine del corso lo studente disporrà di un bagaglio teorico atto a coprire le conoscenze pertinenti i fenomeni biologici che avvengono a livello cellulare, con particolare rilievo agli eventi chimici e biochimici che determinano la vita. In particolare lo studente sarà in grado di comprendere la composizione della materia, a livello cellulare e sub-cellulare. Queste nozioni costituiranno una premessa fondamentale per capire come la struttura degli elementi cellulari ne determini la loro funzione. Inoltre lo studente conoscerà i principali composti coinvolti nel metabolismo cellulare, le loro reazioni e come esse sono regolate, così come i principali meccanismi biologici che governano i cicli degli organismi viventi.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 6
BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA - CFU: 3
Esercitazioni: 12 ore
Lezioni: 56 ore
Programma
Programma del Modulo: Chimica
La materia. Fenomeni chimici e fisici.
Sostanze, elementi e composti
Struttura degli atomi, Numero atomico e numero di massa. Orbitali atomici. Energia degli orbitali atomici. Principio di esclusione di Pauli
Ioni e molecole. Pesi Atomici molecolari assoluti e relativi. Grammoatomo Mole. Numero di Avogadro.
Sistema Periodico. Tavola periodica degli elementi. Raggio atomico. Energia di ionizzazione e affinità elettronica.
Legami chimici: ionico, covalente omeopolare, covalente polare. Elettronegatività. Legame a ponte d'idrogeno. Forze di Van der Walls.
Valenza, Regola dell'ottetto. Problemi della regola dell'ottetto. Teoria del legame di valenza. Legami di valenza (sigma, pi-greco). Ibridazione, orbitali Ibridi. Ibridazione dell'acqua.
Composti Inorganici. Numero di ossidazione. Composti binari con l'ossigeno. Idrossidi. Ioni positivi. Anidridi. Ossiacidi. Composti binari con l'idrogeno. Ioni negativi. Sali.
Reazioni di: sintesi, decomposizione, sostituzione, doppio scambio, ossido riduzioni.
Atomo di Carbonio e ibridazion
Nozioni elementari di chimica organica. Principali gruppi funzionali: idrossilico (alcol e fenoli), carbonilico (aldeidi e chetoni), carbossilico (acidi organici e derivati). Ammine ed aminoacidi. Generalità su: Glucidi e lipidi
Soluzioni acquose. Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi. L'acqua. Le soluzioni. Modo di esprimere la concentrazione di una soluzione. Solubilità. Diluizione. Diffusione. Osmosi. Pressione osmotica.
Equilibri ionici in soluzione. Dissociazione dell'acqua. Prodotto ionico dell'acqua
Concetto di acido e di base. Concetto di pH. Soluzioni tampone.
Equilibri chimici in soluzione.
Cinetica delle reazioni chimiche. Catalisi. L'equilibrio chimico. Influenza della temperatura sulla costante di equilibrio. Principio di Chatellier.
Cenni di termodinamica. Entalpia. Entropia. Energia libera. Reazioni spontanee e non spontanee. Reazioni Accoppiate.

Programma del Modulo: Biochimica Generale

Proteine
Struttura e funzione delle proteine. Proteine semplici, proteine coniugate.
Enzimologia
La catalisi enzimatica: classificazione degli enzimi, meccanismo di azione. Sito attivo degli enzimi. Coenzimi. Cinetica enzimatica. Enzimi allosterici.
Proteine leganti l'Ossigeno
Mioglobina ed Emoglobina. Struttura della globina. Struttura dell'EME. Funzione della mioglobina e dell'emoglobina. Meccanismi in grado di influenzare il rilascio di ossigeno dall'emoglobina.
Principi di Bioenergetica.
Sistemi e processi termodinamici. Criteri di realizzazione di una trasformazione. Reazioni accoppiate. ATP. Processi che producono ATP: fosforilazione a livello di substrato e fosforilazione ossidativa. Composti ad alta energia. Catena respiratoria: funzionamento e regolazione.
Aspetti generali del metabolismo: anabolismo e catabolismo
Metabolismo dei Carboidrati.
Concetti generali sui carboidrati. Digestione dei carboidrati. Destino del glucosio. Glicemia. Regolazione della glicemia. Insulina. Glicolisi aerobica ed anaerobica. Glicogenosintesi. Ciclo dei pentosi. Glicogenolisi e sua regolazione ormonale.
Metabolismo lipidico.
Struttura e caratteristiche di acidi grassi e triacilgliceroli. Cenni sulla struttura di fosfolipidi e colesterolo. Digestione dei lipidi. Lipoproteine. Trasporto dei lipidi alimentari. Catabolismo dei trigliceridi. Lipolisi. Beta ossidazione degli acidi grassi. Formazione dei corpi chetonici. Ciclo di Krebs: reazioni, bilanciamento energetico e regolazione. Funzione biosintetica del ciclo di Krebs. Cenni sulla sintesi degli acidi grassi saturi. Biosintesi dei trigliceridi. Cenni sulla biosintesi del colesterolo.
Metabolismo proteico.
Digestione delle proteine. Reazioni generali degli amminoacidi: trasaminazione, deaminazione e decarbossilazione. Processi di eliminazione dell'azoto: ciclo dell'urea, formazione di glutammina. Gluconeogenesi.
Gli ormoni
Generalità su: Adrenalina, Glucagone, Insulina, Cortisolo, Ormone della crescita.

Modulo Biologia

Il modulo di Biologia si svilupperà nel 1° semestre del 1° anno nell'ambito del Modulo di Chimica e Propedeutica Biochimica che svilupperà nozioni di base di biologia generale e di biologia cellulare. Precisamente verranno trattati argomenti che riguardano:
-composizione della materia vivente, e la sua organizzazione biologico-strutturale
-composizione, struttura, funzione delle membrane cellulari
-struttura e funzione degli organuli cellulari
-approfondimento delle strutture e molecole citoscheletriche che caratterizzano la motilità nella cellula muscolare
-funzione della membrana plasmatica: trasposto, comunicazione e ancoraggio
-meccanismi alla base della duplicazione e dell'espressione del patrimonio genetico
-cicli biologici/riproduttivi degli organismi viventi.
Prerequisiti e modalità di esame
L'esame si articola in una prova scritta obbligatoria, composta da una serie di domande a risposta multipla comprendenti tutte le tematiche svolte nel programma e pertanto volte ad accertare la preparazione del candidato.
L'esame può essere facoltativamente seguito da una prova orale, che consente di migliorare la votazione ed accertare l'approfondimento del candidato su alcune specifiche tematiche inerenti l'attività fisica
Materiale didattico e bibliografia
TESTI CONSIGLIATI per la Chimica
Mario Anastasia
Chimica di base per le scienze della vita
Ed. Antonio Delfino

Massimo Stefani e Niccolò Taddei
Chimica, Biochimica e Biologia Applicata
Ed. Zanichelli

Enrico Marinello e Antonio Raggi
Elementi di chimica e Biochimica Medica
Edizioni ETS

TESTI CONSIGLIATI per la Biochimica Generale

Siliprandi N. & Tettamanti G.
Biochimica Medica. Strutturale, metabolica e funzionale.
Editore Piccin

Tymoczko J.L., Berg J.M and Stryer L
Principi di Biochimica
Editore Zanichelli

Houston M.E.
Fondamenti di Biochimica dell'esercizio fisico
Editore Calzetti Mariucci

TESTI CONSIGLIATI MODULO BIOLOGIA

Biologia e Genetica - Bonaldo Duga, Pierantoni, Riva, Romanelli - EDISES IV edizione
Periodo
annuale
Periodo
annuale
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento tramite telefono/e-mail
v. F.lli Cervi, 93 LITA- Segrate
Ricevimento:
Da stabilire per e-mail
Dipartimento di Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale via F.lli Cervi 93 Segrate (MI)
Ricevimento:
da definire
L.I.T.A. piano quarto, Via Fratelli Cervi, 93 20090 Segrate Milano
Ricevimento:
su appuntamento tramite telefono/e-mail
via F.lli Cervi 93- LITA Segrate