ECTS - University of Pisa
-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.
-Illustrare i rapporti tra struttura e funzione nell'organizzazione della cellula e fornire le basi per la comprensione dei meccanismi molecolari che guidano le funzioni cellulari ed i meccanismi dell'ereditarietà
-To know and understand the electronic structure of the atom and of both inorganic and organic molecules, including the macromolecules of biological interest. At the end of the course the student will have acquired knowledge about how the molecules react, the functional role of the biomolecules and fundamental aspects of cellular metabolism.
-The student who successfully completes the course of Biology will be able to demonstrate knowledge of fundamental principles that guide cellular organization and function as well as demonstrate a solid knowledge of basic mechanisms of gene expression as well as cell cycle regulation
La verifica delle conoscenze verrà effettuata tramite la prova di esame finale scritta ed, eventualmente, prove in itinere. Inoltre il docente verificherà l'apprendimento degli obiettivi intermedi durante lo svolgimento del Corso attraverso un dialogo diretto con gli studenti sugli argomenti trattati a lezione.
Testing of knowledge will be carried out through diluted periodic tests or through the final exam. In addition, the teacher will test the intermediate learning objectives during the Course through a direct dialogue with the students on the topics discussed in the lesson.
Lo studente acquisirà competenze sui principi della chimica inorganica e chimica del carbonio, nonchè conoscenze sulla biologia cellulare e sul metabolismo.
The student will acquire basic knowledges of inorganic and organic chemistry, cellular biology and cellular metabolism.
Durante le lezioni frontali verranno illustrati e discussi problemi e domande di simulazione d'esame richiamando i concetti fondamentali richiesti dal corso.
During the lessons will be evaluated the ability of the students to critically acquire the notions presented by the teacher, inviting them also to respond to test multiple answers regarding the topics discussed in the course.
Lo studente dovrà partecipare alle lezioni frontali in modo attivo con osservazioni e domande.
The student must actively participate in frontal lessons with observations and questions.
During the lessons the ability of the students to critically acquire the notions presented by the teacher will be evaluated. During the examinations, the students' ability to respond in a synthetic way to the proposed questions will be evaluated by means of multiple-choice questions or open questions.
Conoscenze di base di Chimica e Biologia
Basic knowledge of Chemistry and Biology.
Si consiglia allo studente di elaborare e apprendere gradualmente i concetti esposti a lezione durante lo svolgimento delle lezioni nell'arco del semestre usufruendo sia del materiale didattico fornito dal docente che attraverso la consultazione di uno dei libri di testo consigliati.
The student is advised to study and learn the concepts during the course of the lessons, referring to teaching materials and the recommended textbooks.-Introduction to Organic Chemistry. General information on organic compounds. Electronic configuration of carbon and its links. Carbon chirality. Classes of organic compounds and systematic nomenclature. Nomenclature and characteristics of saturated hydrocarbons (alkanes and cycloalkanes). Nomenclature and characteristics of unsaturated aliphatic hydrocarbons (alkenes, dienes, alkynes) and aromatic, mono and polycyclic hydrocarbons. Oxygenated, nitrogenated and sulphured organic compounds: alcohols, phenols, thiols, ethers, aldehydes, ketones, aliphatic and aromatic amines, carboxylic acids, esters and amides.
CHIMICA E BIOCHIMICA:
-Introduzione alla Chimica. 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. La tavola periodica degli elementi: concetti di energia di ionizzazione, affinità elettronica e elettronegatività. Legami chimici inter e intramolecolari.
Nomenclautra dei composti inorganici.
I gas: leggi dei gas ideali (Boyle, Charles, Gay Lussac e legge di stato). Pressioni parziali.
Le soluzioni: concetto di soluzione, solubilità e concentrazione di una soluzione. Proprietà colligative: tensione di vapore, pressione osmotica.
-Equazioni chimiche, equilibrio e coefficienti stechiometrici. Bilanciamento di reazioni chimiche non-redox. Classificazioni delle reazioni chimiche. Reazioni di ossidoriduzione.
Equilibri in soluzione acquosa: acidi e basi e loro reazioni. Kw, pH, pOH, Ka, Kb. Bilanciamento di reazioni chimiche redox. Soluzioni tampone.
-Introduzione alla Chimica Organica. Generalità sui composti organici. Configurazione elettronica del carbonio e suoi legami. Chiralità del carbonio. 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.
-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.
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). 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.
Metabolismo dei carboidrati: il glucosio, il suo ruolo biologico e il suo metabolismo: descrizione del meccanismo della glicolisi, gluconeogenesi, 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. Regolazione ormonale e metabolica.
Metabolismo degli acidi grassi: beta-ossidazione e biosintesi degli acidi grassi. Controlli ormonali e metabolici del metabolismo dei lipidi.
BIOLOGIA:
Proprietà fondamentali degli esseri viventi. La teoria cellulare. La cellula procariotica: componenti e caratteristiche essenziali. La cellula eucariotica: componenti e caratteristiche essenziali. Le membrane cellulari: composizione e struttura.
Le funzioni della membrana plasmatica: permeabilità, diffusione passiva semplice e facilitata, trasporto attivo. Il nucleo, struttura e funzione: l'involucro nucleare, la cromatina e i cromosomi, il nucleolo. Il cariotipo umano.
Cenni sulla replicazione, struttura del gene, flusso della informazione genica, tipologie di RNA, trascrizione, codice genetico e traduzione.
I compartimenti intracellulari delimitati da membrana e lo smistamento delle proteine: struttura e funzione del reticolo endoplasmatico e l'apparato di Golgi. Il traffico vescicolare. Il processo di esocitosi ed endocitosi. I lisosomi: struttura e funzione.
Cenni sul metabolismo energetico della cellula, struttura ed origine dei mitocondri, la respirazione aerobia.
Il ciclo cellulare e la sua regolazione.
Cenni sul citoscheletro. Il fuso mitotico. La mitosi e la meiosi.
Le mutazioni geniche, cromosomiche e genomiche.
CHEMISTRY and BIOCHEMISTRY:
-Introduction to Chemistry. Concept of matter, physical and chemical properties, description of its states of aggregation and its classification. Atomic model of Bohr, atomic number, isotopes, atomic mass and atomic weight. Overview of orbitals and their filling. The periodic table of the elements: concepts of ionization energy, electronic affinity and electronegativity. Inter and intramolecular chemical bonds.
-Nomenclature of inorganic compounds.
-Gases: ideal gas laws. Partial pressures.
-Solutions: concept of solution, solubility and concentration of a solution. Colligative properties: vapor pressure, osmotic pressure.
- Chemical equations, equilibrium and stoichiometric coefficients. Balancing of non-redox chemical reactions. Classifications of chemical reactions. Redox reactions.
Equilibria in aqueous solution: acids and bases and their reactions. Kw, pH, pOH, Ka, Kb. Balancing of redox chemical reactions. Buffer solutions.
-Introduction to Organic Chemistry. Organic compounds. Electronic configuration of carbon and carbon chirality. Classes of organic compounds and systematic nomenclature. Nomenclature and characteristics of saturated hydrocarbons (alkanes and cycloalkanes). Nomenclature and characteristics of unsaturated aliphatic hydrocarbons (alkenes, dienes, alkynes) and aromatic, mono and polycyclic hydrocarbons. Oxygenated, nitrogenated and sulphured organic compounds: alcohols, phenols, thiols, ethers, aldehydes, ketones, aliphatic and aromatic amines, carboxylic acids, esters and amides.
-Introduction to Biochemistry
-Description of the main types of carbohydrates: monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and polysaccharides; description of their structure.
-Lipids: structural 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). Hemoglobin and Myoglobin: structure, transport of oxygen, heme group, factors that influence the affinity of hemoglobin for oxygen.
Enzymes: classification according to international nomenclature, interaction models between enzyme and substrate, enzymatic regulation. Enzyme inhibitors.
Carbohydrate metabolism: glucose, its biological role and its metabolism. Glycolysis mechanism, gluconeogenesis, glycogenosynthesis, glycogenolysis and pentose phosphate pathway. Oxidation of pyruvate to acetyl-CoA. Description of the Krebs cycle. Description of the electron transport chain and oxidative phosphorylation. Calculation of ATP formation. Hormonal and metabolic regulation.
Fatty acid metabolism: beta-oxidation and fatty acid biosynthesis. Hormonal and metabolic controls of lipid metabolism.
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, Mendelian principles and some of their extensions. Overview of gene, chromosomal and genomic mutations.
Libri di testo consigliati:
-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
Bibliography
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
Per il programma dettagliato delle lezioni si consiglia di consultare il registro reperibile sul sito unimap al fine di selezionare gli argomenti trattati a lezione.
Non-attending students info
For non-attending students, it is advisable to consult the lesson program on the unimap site in order to select the topics discussed in the lesson.
L’esame finale è costituito da una prova “in itinere” svolta alla fine del corso. Per gli studenti che abbiano sostenuto positivamente tale prova, l’esame di profitto sarà costituito da uno scrutinio condotto dalla commissione sulla base dei risultati ottenuti. Altrimenti l’esame sarà svolto come prova scritta nelle date di esame prestabilite.
Assessment methods
The final exam will be performed as a written text at the end of the course. For students who have positively supported this text, the profit exam will be a scrutiny by the committee based on the results obtained. Otherwise, the exam will be completed as a written test on the pre-defined exam dates.
