ECTS - University of Pisa
CHIMICA
L’insegnamento tratta lo studio generale della chimica e della chimica propedeutica allo studio delle macromolecole di interesse biologico e quello della chimica del carbonio e dei suoi composti, in particolare la descrizione di mono e polisaccaridi, di lipidi, di aminoacidi e di proteine. L’obiettivo principale del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base che dalla struttura dell’atomo gli permetteranno di derivare le proprietà delle sostanze elementari, dei composti inorganici, organici e delle macromolecole di interesse biologico.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Lo studente dovrà acquisire conoscenze relative ai processi cellulari e sistemici coinvolti nel metabolismo intermedio, con particolare riferimento ai fenomeni digestivi, di assorbimento e distribuzione dei nutrienti, alle loro modificazioni ossidative, ai sistemi di deposito e mobilizzazione di energia chimica, alla comunicazione intercellulare e ai fattori responsabili del controllo dell’omeostasi metabolica e della regolazione delle vie metaboliche. Dovrà acquisire inoltre le conoscenze di base inerenti la struttura del DNA e dell’RNA, i meccanismi molecolari della replicazione, trascrizione e traduzione.
CHEMISTRY
The teaching covers the general study of propedeutics chemistry in the study of biological interest macromolecules and that of carbon chemistry and its compounds, in particular the description of mono and polysaccharides, lipids, amino acids and proteins. The main goal of the course is to provide students with the basic knowledge that the atomic structure will allow him to derive from the properties of elemental substances, inorganic compounds, organic and macromolecules of biological interest.
Students are expected to acquire: -Knowledge on the chemical reactions involved in biochemical processes; -Knowledge on the chemistry of carbon with particular reference to its structure and reactivity; -knowledge on biochemistry starting from basic principles of general biochemistry to main metabolic pathways; -knowledge on basic principles of molecular biology; -ability to correlate the knowledge of general features of proteins and enzymes with their cellular function, regulation and location in the cells or organs.
BIOCHEMISTRY
The student will have to acquire knowledge relating to the cellular and systemic processes involved in intermediate metabolism, with particular reference to digestive phenomena, absorption and distribution of nutrients, their oxidative modifications, chemical energy storage and mobilization systems, intercellular communication and factors responsible for the control of metabolic homeostasis and the regulation of metabolic pathways. You will also have to acquire basic knowledge regarding the structure of DNA and RNA, the molecular mechanisms of replication, transcription and translation.
CHIMICA
Esame scritto
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
prove ad itinere
Esame finale scritto (nel caso di iscrizione all'appello di un numero inferiore a 5 studenti l'esame sarà orale)
CHEMISTRY
Written exam
BIOCHEMISTRY
ongoing tests
Final written exam (if fewer than 5 students register for the exam, the exam will be oral)
CHIMICA
Lo studente acquisirà le conoscenze necessarie per poter seguire in maniera proficua tutti gli insegnamenti inerenti la chimica previsti dall’ordinamento del Corso di Laurea.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Lo studente sarà in grado di collegare i diversi argomenti trattati in modo olistico a partire da singole molecole o concetti chiave.
CHEMISTRY
The student will acquire the necessary knowledge to be able to successfully follow all the chemistry courses envisaged by the Degree Course Degree.
BIOCHEMISTRY
The student will be able to connect the different topics covered in a holistic way starting from single molecules or key concepts.
CHIMICA
L'organizzazione della didattica sarà mirata ad ottenere la facilitazione dell'esame finale anche attraverso l'integrazione degli argomenti trattati a lezione con esercitazioni in aula.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
L'organizzazione della didattica sarà mirata ad ottenere la semplificazione dell'esame finale e la sua diluizione mediante prove "in itinere" programmate.
CHEMISTRY
The organization of teaching will be aimed at obtaining the facilitation of the final exam
also through the integration of the topics covered in class with classroom exercises.
BIOCHEMISTRY
The organization of teaching will be aimed at obtaining the simplification of the final exam and its dilution through scheduled "in itinere" tests.g from a chosen topic
CHIMICA
Durante lo svolgimento delle lezioni frontali lo studente dovrà sviluppare capacità di analisi e di approfondimento degli argomenti trattati.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
In sede di lezione frontale lo studente dovrà sviluppare capacità di analisi e di approfondimento degli argomenti trattati.
CHEMISTRY
During the course of the frontal lessons the student will have to develop the skills of analyzing and deepening the topics discussed.
BIOCHEMISTRY
During the lecture, the student will have to develop analytical and in-depth skills on the topics covered.
CHIMICA
In base al riscontro avuto nel corso delle esercitaziobi il docente valuterà i comportamenti attesi.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
In base all'osservazione e sollecitazione mediante domande specifiche, il docente valuterà la capacità di interazione degli studenti.
CHEMISTRY
Based on observation and prompting through specific questions during the exercises,
the teacher will evaluate the students' ability to interact.
BIOCHEMISTRY
during lessons and exams the teacher will take into account both the student/student and student/teacher interaction
CHIMICA
Nessuno
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Nessuno
CHEMISTRY
none
BIOCHEMISTRY
none
CHIMICA
Lezioni frontali con ausilio di diapositive ed esercitazioni in aula.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Lezioni frontali con ausilio di diapositive e video.
Esercitazioni in aula. Il corso non prevede esercitazioni in laboratorio.
CHEMISTRY
Lesson with slides.
BIOCHEMISTRY
lessons with slides and videos and classroom (no lab) methodological practices
CHIMICA
Scopi della chimica. La materia: sistemi omogenei ed eterogenei. Definizione di elemento e composto. Proprietà fisiche e chimiche. Leggi della chimica. Stati di aggregazione: gassoso, solido e liquido. (8 h)
Natura elettrica della materia. La teoria atomica e i modelli atomici di Thomson e di e Rutherford. Struttura dell’atomo. Numero atomico, numero di massa e isotopi. Il modello atomico di Bohr dell’atomo dell’idrogeno e il concetto di orbita. De Broglie e il dualismo onda-particella di materia ed energia. Il principio di indeterminazione di Heisemberg, l’equazione di Schrödinger e il concetto di orbitale. Teoria atomica odierna, numeri quantici e configurazione elettronica degli atomi. Orbitali atomici, configurazione elettronica e tavola periodica. Proprietà atomiche periodiche essenziali: raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica ed elettronegatività e la scala di Pauling. (8 h)
Legame chimico. Regola dell’ottetto. Legame ionico e legame covalente omopolare e polare. Formule di Lewis. Legame dativo. Interazioni elettrostatiche e legame idrogeno. Forze di Van der Waals. Peso molecolare, numero di Avogadro e concetto di mole. (8 h)
Composti inorganici: nomenclatura, classificazione e proprietà. Formule molecolari. Equazione chimica. Reazioni chimiche, stechiometria e bilanciamento di reazioni. Tipi di reazioni chimiche. Cinetica chimica. Definizione di velocità di reazione, ordine di reazione, meccanismo di reazione, energia di attivazione. Catalizzatori. Equilibrio chimico. Legge di azione di massa. Costanti di equilibrio e fattori che influenzano l’equilibrio chimico: temperatura, concentrazione dei reagenti, pressione. Termodinamica: le sue leggi e le funzioni di stato. (8 h)
Le soluzioni. Il contenuto delle soluzioni: concentrazioni e diluizioni. Fattori che influenzano la solubilità. Concetto di concentrazione e calcolo della concentrazione. Molarità. Concentrazioni e diluizioni di soluzioni. Proprietà colligative delle soluzioni. Acidi, basi e sali. Dissociazione dell’acqua. Concetto e misure di pH. Titolazione acido-base. Soluzioni tampone. (8 h)
Ossidazioni e riduzioni: semireazioni ossido riduttive e bilanciamento. Elettrochimica. Pila ed elettrolisi. (6 h)
Introduzione alla chimica organica. Il carbonio e l’ibridazione degli orbitali. Caratteristiche generali dei derivati del carbonio. Isomeria conformazionale, cis-trans e configurazionale. Composti del carbonio con l’idrogeno: idrocarburi. Generalità e proprietà degli idrocarburi. Alcani, cicloalcani alcheni e alchini. Idrocarburi aromatici. Composti eterociclici aromatici. Alcoli e tioalcoli. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici. Ammine. Derivati degli acidi carbossilici e fosforici. Esteri, anidridi e ammidi. Composti polifunzionali. (6 h)
Le macromolecole biologiche. I carboidrati. Classificazione dei carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. Funzioni dei carboidrati. I lipidi. Classificazione e funzioni dei lipidi. Gli acidi agassi. Trigliceridi. Fosfolipidi. Colesterolo. Glicolipidi. Ruolo dei lipidi nelle membrane biologiche. (5 h)
Aminoacidi: gruppo funzionale carbossilico e amminico. Suddivisione degli aminoacidi in funzione della catena laterali. Caratteristiche anfotere degli aminoacidi. Legame peptidico. Le proteine. Proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria e legami coinvolti. Funzione delle proteine. (5 h)
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
6 ore. Introduzione al corso, libri di testo, e visione generale degli argomenti trattati, dimensioni spazio-tempo-energia gruppi funzionali, caratteristiche principali delle macromolecole (amminoacidi, glucidi, acidi grassi, acidi nucleici), chiralità e stereoisomeria. Equilibrio chimico e parametri energetici per la direzione di una reazione. Il secondo principio della termodinamica e l'entropia. Energia libera e spontaneità di una reazione. Reazioni accoppiate. Composti ad alto potenziale di trasferimento di gruppo. L'ATP e le reazioni accoppiate.
8 ore. introduzione alle proteine; caratteristiche degli amminoacidi; legame peptidico; strutture delle proteine (primaria, secondaria, terziaria e quaternaria); alfa elica e beta foglietto; alfa cheratine, collagene, fibroina. mioglobina; emoglobina; effetto Bohr; modulatori allosterici dell'emoglobina; emoglobina fetale; anemia falciforme.
6 ore. Velocità e meccanismo di reazione, energia di attivazione e catalisi. Catalisi enzimatica ed equazione di Michaelis-Menten. Inibizione competitiva e non-competitiva. Regolazione allosterica e covalente dell'attività enzimatica. Attivazione di enzimi per proteolisi di precursori. Uso dello spettrofotometro applicato alle cinetiche enzimatiche.
14 ore. Note generali sul metabolismo, visione d'insieme del metabolismo, glicolisi anaerobia, le GLUT, fermentazione alcolica, fermentazione lattica, via di Entner–Doudoroff, regolazione glicolisi. Gluconeogenesi. Metabolismo del glicogeno. Via dei pentoso fosfati. Ciclo degli acidi tricarbossilici: disegno generale. Respirazione e fosforilazione ossidativa.
6 ore. Metabolismo degli acidi grassi. Il sistema di trasporto della carnitina. Localizzazione, significato biologico e reazioni della beta-ossidazione. Sintesi degli acidi grassi. Corpi chetonici.
6 ore. Cenni sul metabolismo degli amminoacidi e degli acidi nucleici. Reazioni di transaminazione e deaminazione ossidativa del glutamato. Ciclo dell'urea. Il Rumine come ecosistema.
4 ore. Struttura primaria del DNA e delle diverse specie di RNA. Ruolo delle sequenze palindrome nella formazione di ripiegamenti ad ansa o forcina nell'RNA. Il ruolo dei ripiegamenti dell'RNA nello spazio per l'espressione dell'attività catalitica o di riconoscimento dell'RNA. Struttura secondaria del DNA.
4 ore. Replicazione del DNA in procarioti ed eucarioti. Replicazione semiconservativa del DNA. Siti di origine, fattori responsabili della formazione della bolla di replicazione del DNA, forcella di replicazione. Intervento della proteina legante il singolo filamento, delle topoisomerasi e delle girasi nella formazione e propagazione della bolla. Enzimi e meccanismo della replicazione in procarioti ed eucarioti.
4 ore. Trascrizione: concetto di sequenza consenso dei promotori, RNA polimerasi, riconoscimento del promoter, sintesi dell'mRNA e sua terminazione nei procarioti e negli eucarioti, I processi di maturazione e modificazione post-trascrizionale dell'mRNA eucariote Codice genetico, ruolo delle amminoacil-tRNA sintetasi, traduzione dell'informazione genica, modificazione post-traduzionale delle proteine.
2 ore. Traduzione nei procarioti ed eucarioti: ruolo degli RNA e meccanismo del processo.
2 ore. Cenni di proteomica e genomica. Cenni su alcune tecniche applicate alla biochimica e alla biologia molecolare.
CHEMISTRY
Aims of chemistry. Matter: homogeneous and heterogeneous systems. Definition of element and compound. Physical and chemical properties. Laws of chemistry. States of aggregation: gaseous, solid and liquid. (8 hours)
Electrical nature of matter. The atomic theory and atomic models of Thomson an Rutherdord. Structure of the atom. Atomic number, mass number and isotopes. The Bohr atomic model of the hydrogen atom and the concept of orbit. De Broglie and the wave-particle dualism of matter and energy. The Heisemberg principle, the Schroedinger equation and the concept of orbital. Today's atomic model, quantum numbers and electronic configuration of atoms. Atomic orbitals, electronic configuration and periodic table. Essential periodic atomic properties: atomic radius, ionization energy, electron affinity and electronegativity scale. (8 hours)
Chemical bond. Octet rule. Ionic bond and homopolar and polar covalent bond. Lewis formulas. Dative bond. Electrostatic interactions and hydrogen bonding. Van der Waals forces. Molecular weight, Avogadro number and mole concept. (8 hours)
Inorganic compounds: nomenclature, classification and properties. Molecular formulas. Chemical equation. Chemical reactions, stoichiometry and reaction balancing. Types of chemical reactions. Chemical kinetics. Definition of reaction rate, reaction order, reaction mechanism, activation energy. Catalysts. Chemical balance. Law of mass action. Equilibrium constants and factors that influence chemical equilibrium: temperature, concentration of reactants, pressure. Thermodynamics: its laws and state functions. (8 hours)
The solutions. The contents of the solutions: concentrations and dilutions. Factors influencing solubility. Concentration concept and concentration calculation. Molarity. Concentrations and dilutions of solutions. Colligative properties of solutions. Acids, bases and salts. Water dissociation. pH concept and measurements. Acid-base titration. Buffer solutions. (8 hours)
Oxidation and reductions: oxide-reductive half-reactions and balancing. Electrochemistry. Battery and electrolysis. (6 hours)
Introduction to organic chemistry. Carbon and hybridization of orbitals. General characterizatistic of carbon derivatives. Conformational, cis-trans and configurational isomerism. Compounds of carbon with hydrogen: hydrocarbons. General information and properties of hydrocarbons. Alkanes, cycloalkanes, alkens and alkines. Aromatic hydrocarbons. Aromatic heterocyclic compounds. Alcohols and thioalchols. aldehydes and ketones. Carboxylic acids. amines. derivatives of carboxylic and phosphoric acids. Esters, anhydrides and amides. Multifunctional compounds. (6 hours)
Biological macromolecules. Carbohydrates: classification and functions. Classification and functions of lipides. (5 Hours)
Aminoacids: carboxyl and amino functional group. Side chain of the aminoacids. Amphoteric characteristics of aa. Peptide bound. Proteins and their structure. Principal functions of the proteins (5 hours)
BIOCHEMISTRY
6 hours. Introduction to the course, textbooks, and general overview of the topics covered, space-time-energy dimensions of functional groups, main characteristics of macromolecules (amino acids, carbohydrates, fatty acids, nucleic acids), chirality and stereoisomerism. Chemical equilibrium and energy parameters for the direction of a reaction. The second law of thermodynamics is entropy. Free energy and spontaneity of a reaction. Coupled reactions. Compounds with high group transfer potential. ATP and coupled reactions.
8 hours. introduction to proteins; characteristics of amino acids; peptide bond; protein structures (primary, secondary, tertiary and quaternary); alpha helix and beta sheet; alpha keratins, collagen, fibroin. myoglobin; hemoglobin; Bohr effect; allosteric modulators of hemoglobin; fetal hemoglobin; sickle cell anemia.
6 hours. Reaction rate and mechanism, activation energy and catalysis. Enzyme catalysis and Michaelis-Menten equation. Competitive and non-competitive inhibition. Allosteric and covalent regulation of enzymatic activity. Activation of enzymes for proteolysis of precursors. Use of the spectrophotometer applied to enzyme kinetics.
14 hours. General notes on metabolism, overview of metabolism, anaerobic glycolysis, GLUTs, alcoholic fermentation, lactic fermentation, Entner–Doudoroff pathway, regulation of glycolysis. Gluconeogenesis. Glycogen metabolism. Pentose phosphate pathway. Tricarboxylic acid cycle: general drawing. Respiration and oxidative phosphorylation.
6 hours. Fatty acid metabolism. The carnitine transport system. Location, biological significance and reactions of beta-oxidation. Synthesis of fatty acids. Chetonic bodies.
6 hours. Notes on the metabolism of amino acids and nucleic acids. Transamination reactions and oxidative deamination of glutamate. Urea cycle. The Rumen as an ecosystem.
4 hours. Primary structure of DNA and different species of RNA. Role of palindromic sequences in the formation of loop or hairpin folds in RNA. The role of RNA folds in space for the expression of RNA catalytic or recognition activity. Secondary structure of DNA.
4 hours. DNA replication in prokaryotes and eukaryotes. Semiconservative DNA replication. Sites of origin, factors responsible for the formation of the DNA replication bubble, replication fork. Intervention of single-strand binding protein, topoisomerases and gyrases in bubble formation and propagation. Enzymes and mechanism of replication in prokaryotes and eukaryotes.
4 hours. Transcription: concept of consensus sequence of promoters, RNA polymerase, promoter recognition, synthesis of mRNA and its termination in prokaryotes and eukaryotes, The processes of maturation and post-transcriptional modification of eukaryotic mRNA Genetic code, role of aminoacyl-tRNAs synthetase, translation of gene information, post-translational modification of proteins.
2 hours. Translation in prokaryotes and eukaryotes: role of RNAs and mechanism of the process.
2 hours. Notes on proteomics and genomics. Notes on some techniques applied to biochemistry and molecular biology.
CHIMICA
Un libro a scelta in cui siano presenti gli argomenti trattatiti; di seguito sono riportati alcuni esempi tra cui scegliere (ma è possibile utilizzare anche altri testi, a scelta dello sudente):
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Un libro a scelta in cui siano presenti gli argomenti trattatiti; di seguito sono riportati alcuni esempi tra cui scegliere (ma è possibile utilizzare anche altri testi, a scelta dello sudente, basta che siano testi universitari):
MATTHEWS & VAN HOLDE, BIOCHIMICA, Seconda Edizione Italiana, 1998, Casa Editrice Ambrosiana
VOET D, VOET J.G. & PRATT C.W, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA. Prima Edizione Italiana, 2001, Zanichelli Editore S.p.A.
NELSON DL. & COX MM., INTRODUZIONE ALLA BIOCHIMICA DI LEHNINGER. Zanichelli Editore S.p.A.
STRYER L., BIOCHIMICA. Zanichelli, Editore S.p.A.
CHEMISTRY
-F.A. Bettelheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrell. Chimica e Propedeutica Biochimica. EdiSES -L. Binaglia, B. Giardina. Chimica e Propedeutica Biochimica. McGraw-Hill -S. Stefani, N. Taddei. Chimica, Biochimica e Biologia Applicata. Zanichelli
BIOCHEMISTRY
MATTHEWS & VAN HOLDE, BIOCHIMICA, Seconda Edizione Italiana, 1998, Casa Editrice Ambrosiana
VOET D, VOET J.G. & PRATT C.W, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA. Prima Edizione Italiana, 2001, Zanichelli Editore S.p.A.
NELSON DL. & COX MM., INTRODUZIONE ALLA BIOCHIMICA DI LEHNINGER. Zanichelli Editore S.p.A.
STRYER L., BIOCHIMICA. Zanichelli, Editore S.p.A.
CHIMICA
Reperire il programma online ed eventualmente mettersi in contatto con il docente via mail.
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Reperire il programma online e mettersi in contatto con il docente.
CHEMISTRY
The course program is available on line, for any questions please contact the teacher.
BIOCHEMISTRY
Find the program online and contact the teacher.
CHIMICA
Prova scritta
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
prove ad itinere
Esame finale scritto (nel caso di iscrizione all'appello di un numero inferiore a 5 studenti l'esame sarà orale)
CHEMISTRY
written exam
BIOCHEMISTRY
ongoing tests
Final written exam (if fewer than 5 students register for the exam, the exam will be oral)
CHIMICA
Nessuno
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Nessuno
CHEMISTRY
none
BIOCHEMISTRY
none
CHIMICA
Nessuna
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
Nessuna
CHEMISTRY
none
BIOCHEMISTRY
none
