ECTS - University of Pisa
BIOLOGIA
Scopo del corso è consentire allo studente di comprendere come sono fatte le cellule procariotiche ed eucariotiche e il loro funzionamento, e di comprendere i meccanismi di replicazione, trascrizione e traduzione e i principi generali dell'ereditarietà.Alla fine del corso lo studente avrà acquisito una buona conoscenza sull'organizzazione strutturale e funzionale della cellula e sui principali processi molecolari che avvengono nelle cellule.
CHIMICA E BIOCHIMICA
Il corso ha l’obiettivo di consentire allo studente di conoscere e comprendere la struttura elettronica dell’atomo e delle molecole sia inorganiche che organiche, incluso le macromolecole di interesse biologico. Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito a come reagiscono le molecole, al ruolo funzionale delle biomolecole che compongono la cellula, ad aspetti fondamentali del metabolismo cellulare.
BIOLOGY
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate knowledge of fundamental principles that guide cellular organization and function. He or she will be also able to demonstrate a solid knowledge of molecular genetics, basic mechanisms of gene expression as well as cell cycle regulation. On successful completion of this course, students will be able to demonstrate an understanding of nomenclature, stoichiometry, and other fundamental chemical and biochemical notions, including the knowledge of the structure and function of major biomolecules, organization and regulation of metabolic pathways.
CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY
The course aims to allow the student to understand the electronic structure of the atom and of both inorganic and organic molecules, including macromolecules. At the end of the course the student will have acquired knowledge about how molecules react, the functional role of the cellular biomolecules, and fundamental aspects of cellular metabolism.
Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolte delle prove in itinere utilizzando test. La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione dell'elaborato scritto previsto per ogni sessione d'esame.
During the written exam (2 hours, multiple choice and open questions) the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course topics using the appropriate terminology.
Methods:
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di comprendere nome, formula chimica e ruolo funzionale nella cellula delle sostanze di interesse biologico e potrà acquisire una visione di insieme dei processi metabolici cellulari e del loro collegamento con il consumo e la produzione di energia. Inoltre, sarà in grado di comprendere come è fatta e come funziona una cellula.
At the end of the course, the student will be able to understand the name, chemical formula and cellular function of biomolecules and will be able to acquire an overview of cellular metabolic processes and their connection with the consumption and production of energy. In addition, he/she will be able to understand how a cell is and how it works.
Durante le lezioni frontali verranno illustrati e discussi problemi e domande di simulazione d'esame richiamando i concetti fondamentali richiesti dal corso.
During the lectures, problems and exam simulation questions will be illustrated and discussed.
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche etiche del lavoro di infermiere, quali l'accuratezza e la precisione nello svolgere attività di raccolta, analisi e lettura critica di dati.
The student will be able to acquire and/or develop sensitivity to the ethical issues of the work of nurses, such as accuracy and precision in carrying out data collection, analysis and critical reading of the data.
Durante le lezioni frontali verranno proposti quesiti orali agli studenti richiamando i concetti fondamentali del corso.
During the lectures, oral questions will be proposed to students
Conoscenze base di chimica.
Conoscenze base di biologia.
Basic knowledge of chemistry.
Basic knowledge of biology.
Le lezioni sono frontali, con ausilio di slide e filmati.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
CHIMICA E BIOCHIMICA
Introduzione alla Chimica. Misure in chimica: unità di misura, errore, cifre significative, accuratezza e precisione. Concetto di materia, proprietà fisiche e chimiche, descrizione dei suoi stati di aggregazione e sua classificazione. Modello atomico di Bohr, numero atomico, isotopi, massa atomica e peso atomico. Cenni su orbitali e loro riempimento, principio di esclusione di Pauli, configurazione elettronica degli elementi, ibridizzazione. La tavola periodica degli elementi: disposizione degli elementi in gruppi e periodi e loro classificazione in metalli, semi-metalli e non metalli. Concetti di energia di ionizzazione, affinità elettronica e elettronegatività. Legami intramolecolari: legame ionico, covalente, covalente dativo e metallico. Legami intermolecolari: forze di Van der Waals, legame a idrogeno, attrazioni elettrostatiche. Solidi, liquidi e gas. Leggi dei gas ideali (Boyle, Charles, Gay Lussac e legge di stato). Pressioni parziali. Concetto di soluzione, solubilità e concentrazione di una soluzione. Proprietà colligative: tensione di vapore, pressione osmotica. Stato di ossidazione. Nomenclatura dei composti inorganici. Equazioni chimiche, equilibrio e coefficienti stechiometrici. Bilanciamento di reazioni chimiche non-redox. Classificazioni delle reazioni chimiche. Reazioni di ossidoriduzione. Acidi e basi e loro reazioni. Kw, pH, pOH, Ka, Kb. Bilanciamento di reazioni chimiche redox. Soluzioni tampone. Legge di Henderson-Hesselbalch. Tamponi fisiologici.
Introduzione alla Chimica Organica. Generalità sui composti organici. Configurazione elettronica del carbonio e suoi legami. Formula bruta, formule di struttura. Isomeria costituzionale e steroisomeria. Classi di composti organici e nomenclatura sistematica. Nomenclatura e caratteristiche degli idrocarburi saturi (alcani e cicloalcani). Nomenclatura e caratteristiche degli idrocarburi alifatici insaturi (alcheni, dieni, alchini) e aromatici, mono e policiclici. Composti organici ossigenati, azotati e solforati: alcoli, fenoli, tioli, eteri, aldeidi, chetoni, ammine alifatiche e aromatiche, acidi carbossilici, esteri e ammidi e cenni sulle loro reazioni.
Introduzione alla Biochimica. Descrizione delle principali tipologie di carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi; descrizione della loro struttura, con particolare riferimento a quella di lattosio, amido, glicogeno e cellulosa. Test di tolleranza orale al glucosio. Descrizione e nomenclatura degli acidi grassi. Caratteristiche dei trigliceridi, fosfolipidi e steroidi. Gli amminoacidi: struttura generale, concetto di zwitterione, classificazione in base alla polarità e acidità, amminoacidi essenziali. Il legame peptidico. Caratteristiche delle proteine: funzione, struttura (primaria, secondaria, terziaria e quaternaria), denaturazione. Esempi di struttura secondaria (fibroina e cheratina); esempi di struttura terziaria (pre-insulina). Emoglobina e Mioglobina: struttura, trasporto di ossigeno, gruppo eme, fattori che influenzano l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno. Gli enzimi: classificazione secondo la nomenclatura internazionale, modelli di interazione fra enzima e substrato, la regolazione enzimatica. Inibitori enzimatici. Cenni di cinetica enzimatica. Struttura e azione dei coenzimi: CoA, NAD, NADP, FAD. Cenni sulle membrane biologiche e sistemi di trasporto. Descrizione di basi azotate, nucleosidi, nucleotidi e acidi nucleici. Introduzione al metabolismo: significato di via metabolica, anabolismo e catabolismo. Il glucosio, il suo ruolo biologico e il suo metabolismo: descrizione del meccanismo della glicolisi e della gluconeogenesi. Cenni su glicogenosintesi, glicogenolisi e via dei pentosi fosfati. Ossidazione del piruvato ad acetil-CoA. Descrizione del ciclo di Krebs. Descrizione della catena di trasporto degli elettroni e della fosforilazione ossidativa. Computo della formazione di ATP. Meccanismi di regolazione delle vie metaboliche; generalità su controlli ormonali e metabolici. Ormoni e loro recettori (insulina, glucagone, adrenalina, ormoni tiroidei, ormoni steroidei); recettori accoppiati a proteine G, recettori tirosin-chinasici e recettori a trasduzione nucleare. Signaling ormonale. La regolazione della glicemia da parte degli ormoni iperglicemizzanti e ipoglicemizzanti; il diabete mellito. Metabolismo degli acidi grassi attraverso la via della beta-ossidazione: idrolisi dei triacilgliceroli, attivazione degli acidi grassi e loro trasporto nel mitocondrio, beta-ossidazione. Cenni sulla biosintesi degli acidi grassi. Controlli ormonali e metabolici del metabolismo dei lipidi. Metabolismo delle proteine: reazioni degli aminoacidi e ciclo dell’urea. Regolazioni del metabolismo delle proteine. Parametri biochimici utili in diagnosi.
BIOLOGIA
CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY
Introduction to Chemistry. Measurements in chemistry: units of measurement, error, significant figures, accuracy and precision. Concept of matter, physical and chemical properties, description of its states of aggregation and its classification. Bohr's atomic model, atomic number, isotopes, atomic mass and atomic weight. Outline of orbitals and their filling, Pauli exclusion principle, electronic configuration of the elements, hybridization. The periodic table of the elements: arrangement of the elements in groups and periods and their classification in metals, semi-metals and non-metals. Concepts of ionization energy, electron affinity and electronegativity. Intramolecular bonds: ionic, covalent, dative and metallic covalent bonds. Intermolecular bonds: Van der Waals forces, hydrogen bond, electrostatic attractions. Solids, liquids and gases. Ideal gas laws (Boyle, Charles, Gay Lussac and state law). Partial pressures. Concept of solution, solubility and concentration of a solution. Colligative properties: vapor pressure, osmotic pressure. State of oxidation. Nomenclature of inorganic compounds. Chemical equations, equilibrium and stoichiometric coefficients. Balancing of non-redox chemical reactions. Acids and bases and their reactions. Kw, pH, pOH, Ka, Kb. Buffer solutions. Henderson-Hesselbalch law. Physiological buffers. Introduction to Organic Chemistry. Generalities on organic compounds. Electronic configuration of carbon and its bonds. Brute formula, structural formulas. Constitutional isomerism and steroisomerism. Classes of organic compounds and systematic nomenclature.
Introduction to Biochemistry. Description of the main types of carbohydrates: monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and polysaccharides; description of their structure, with particular reference to that of lactose, starch, glycogen and cellulose. Oral glucose tolerance test. Description and nomenclature of fatty acids. Characteristics of triglycerides, phospholipids and steroids. Amino acids: general structure, concept of zwitterion, classification based on polarity and acidity, essential amino acids. The peptide bond. Characteristics of proteins: function, structure (primary, secondary, tertiary and quaternary), denaturation. Examples of secondary structure (fibroin and keratin); examples of tertiary structure (pre-insulin). Hemoglobin and Myoglobin: structure, oxygen transport, heme group, factors that influence the affinity of hemoglobin for oxygen. Enzymes: classification according to international nomenclature, models of interaction between enzyme and substrate, enzymatic regulation. Enzyme inhibitors. Hints of enzymatic kinetics. Structure and action of coenzymes: CoA, NAD, NADP, FAD. Notes on biological membranes and transport systems. Description of nitrogenous bases, nucleosides, nucleotides and nucleic acids. Introduction to metabolism: meaning of metabolic pathway, anabolism and catabolism. Glucose, its biological role and its metabolism: description of the mechanism of glycolysis and gluconeogenesis. Notes on glycogenosynthesis, glycogenolysis and the pentose phosphate pathway. Oxidation of pyruvate to acetyl-CoA. Description of the Krebs cycle. Description of the electron transport chain and oxidative phosphorylation. Computation of the formation of ATP. Mechanisms of regulation of metabolic pathways; general information on hormonal and metabolic controls. Hormones and their receptors (insulin, glucagon, adrenaline, thyroid hormones, steroid hormones); G protein coupled receptors, tyrosine kinase receptors and nuclear transduction receptors. Hormonal signaling. The regulation of blood sugar by hyperglycemic and hypoglycemic hormones; diabetes mellitus. Metabolism of fatty acids through the beta-oxidation pathway: hydrolysis of triacylglycerols, activation of fatty acids and their transport into the mitochondria, beta-oxidation. Notes on the biosynthesis of fatty acids. Hormonal and metabolic controls of lipid metabolism. Protein metabolism: amino acid reactions and urea cycle. Adjustments of protein metabolism. Blood parameters useful in diagnosis.
BIOLOGY
The course provides general notions on function and structure of cell membranes as well as transport processes. It also focuses on the structure and role of nucleus, mitochondria and the endomembrane system. Moreover, the course approaches the directional flow of genetic information: transcription,translation and basic notions on gene expression. It focuses on DNA structure, packaging as well as on cell cycle,DNA replication and mitosis. This course will also cover the basic mechanisms of the transmission of genetic trait by approaching meiosis and Mendelian principles. The Chemistry/Biochemistry program deals with the study of the composition, properties and behavior of matter as well as with the chemical processes in living organisms, including structure and function of the major classes of biomolecules such as proteins, nucleic acids, carbohydrates and lipids, and the metabolism of these molecules.
Materiale didattico per BIOLOGIA:
CHIMICA E BIOCHIMICA
Chimica e biochimica, Stefani-Taddei, Editore: Zanichelli, Edizione I (2017).
Chimica e biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica. Samaja-Paroni, Editore Piccin, Ristampa riveduta e corretta (2013).
Chemistry and Biochemistry
Recommended reading includes: -Stefani e Taddei, Chimica, biochimica e biologia applicata. Zanichelli -Samaja e Paroni, Chimica e biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica. Piccin -Sadava et al., Elementi di biologia e genetica. Zanichelli -Campbell et al.,Biologia e Genetica. Pearson -Wolfe et al., Elementi di Biologia cellulare. Edises -Russel et al., Elementi di genetica. Edises -Roberti et al. Biochimica e Biologia . McGrawHill Education
Biology
P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES
David Sadava, et al. Elementi di Biologia e Genetica Quarta edizione italiana, 2014 ZANICHELLI
L’accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso prevede una prova scritta con quiz a risposta multipla e domande aperte. La prova verterà su tutti gli argomenti trattati nel corso.
Mediante domande riguardanti i contenuti del corso verrà accertato se lo studente ha raggiunto l’obiettivo della conoscenza e della comprensione dei contenuti.
The assessment of the achievement of the objectives set by the course involves a written test with multiple choice quiz and open questions. The test will focus on all the topics covered in the course.
Through questions regarding the course contents, it will be ascertained whether the student has achieved the goal of knowledge and understanding of the contents.
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