ECTS - University of Pisa
Comprendere l'organizzazione biologica fondamentale ed i processi cellulari di base degli organismi viventi Fornire i concetti fondamentali di Chimica e Biochimica, in particolare indirizzati alla conoscenza: a) delle caratteristiche dei composti che costituiscono i sistemi biologici; b) delle funzioni e della localizzazione cellulare e le loro interrelazioni.
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.
During the written exam (2 hours, 8-10 questions) the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course topics and be able to discuss the main course contents using the appropriate terminology.
Methods:
Al termine del corso:
Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente dovrebbe possedere conoscenze di base di Chimica e Biologia.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
BIOCHIMICA
Proprietà generali della materia. Struttura essenziale dell'atomo. Numero atomico e numero di massa. Isotopi. Pesi atomici. Concetto di mole. Elementi. Simboli e formule. Sistema periodico degli elementi. Proprietà generali degli elementi.
I legami chimici: legame ionico, legame covalente omopolare, legame covalente polare. Legami intermolecolari: legame ad idrogeno, forze di Van der Waals. Valenza e numero di ossidazione. Nomenclatura dei composti inorganici.
Generalità sugli stati della materia. Proprietà generali dei liquidi: tensione superficiale, tensione di vapore, punto di ebollizione.
Le soluzioni. Solubilità in acqua. Proprietà delle soluzioni. La pressione osmotica. Soluzioni fisiologiche. Cenni sugli equilibri chimici. Acidi e basi. pH. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Tamponi nei liquidi biologici.
Scopi della chimica organica. Alcani, alcheni, composti aromatici, alcoli, fenoli, eteri, aldeidi e chetoni: generalità e reazioni. Formazione dei semiacetali e degli acetali. Ammine, acidi carbossilici, ammidi, esteri: generalità e reazioni. Reazione di saponificazione degli esteri.
Aminoacidi e proteine. Struttura degli -aminoacidi e classificazione in base alla catena laterale; legame peptidico, strutture primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine; struttura, funzione e modulazione dell’emoglobina e della mioglobina.
Enzimi. Cofattori, classificazione; meccanismi di catalisi enzimatica; complesso enzima substrato; cinetica enzimatica: equazione di Michaelis-Menten; meccanismi di inibizione enzimatica; modulazione degli enzimi.
Glucidi: struttura dei principali monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.
Lipidi: struttura di acidi grassi, fosfogliceridi, sfingolipidi e colesterolo; struttura delle membrane cellulari e sistemi di trasporto (diffusione semplice, trasporti passivo e attivo); lipoproteine plasmatiche.
Introduzione al metabolismo: concetto di metabolismo, catabolismo e anabolismo; ruolo dell’ATP nel metabolismo energetico.
Metabolismo glucidico. Fasi, regolazione e resa energetica della glicolisi; destino del piruvato in condizione aerobiche (produzione di acetil-CoA, complesso della piruvato deidrogenasi) e anaerobiche (acido lattico, ciclo di Cori); glicogenolisi e glicogenosintesi; gluconeogenesi Regolazione ormonale: insulina, glucagone e adrenalina.
Metabolismo lipidico. Fasi, regolazione e resa energetica della -ossidazione; cenni sulla sintesi degli acidi grassi; formazione e utilizzazione dei corpi chetonici.
Ciclo di Krebs. Fasi, regolazione e resa energetica del ciclo di Krebs.
Fosforilazione ossidativa. Teoria chemiosmotica di Mitchell, catena respiratoria, meccanismo della fosforilazione ossidativa (ATP sintasi).
Cenni sul metabolismo dei composti azotati.
BIOLOGIA
Proprietà fondamentali degli esseri viventi. La teoria cellulare. Le macromolecole della cellula. La cellula procariotica: componenti e caratteristiche essenziali. I virus. La cellula eucariotica: componenti e caratteristiche essenziali.
Le membrane: struttura, composizione e funzioni. Proprietà e meccanismi del trasporto attraverso le membrane: la diffusione semplice, la diffusione facilitata, il trasporto attivo.
I compartimenti intracellulari e lo smistamento delle proteine. Il reticolo endoplasmatico: struttura e funzioni. Il complesso di Golgi: struttura e funzioni. La secrezione. L’ endocitosi.
I lisosomi e la digestione cellulare. Cenni sul citoscheletro. Il mitocondrio: struttura e funzione.
Organizzazione strutturale e funzionale dell’involucro nucleare. La natura chimica del materiale genetico. L’impacchettamento del DNA nel nucleo. La cromatina. Struttura e caratteristiche dei cromosomi: Il cariotipo umano.
La replicazione del DNA. Il flusso dell’informazione genetica. La trascrizione. Caratteristiche del codice genetico. La sintesi delle proteine: meccanismo della traduzione.
Cenni sul ciclo cellulare e la sua regolazione. La divisione mitotica e meiotica.
Genetica mendeliana. Le basi cromosomiche dell’ereditarietà. Cenni sui gruppi sanguigni e mutazioni geniche, cromosomiche e genomiche.
The course provides general notions on function and structure of membranes as well as transport processes. The course 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. The course 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.
BIOCHIMICA
BIOLOGIA
L’essenziale di Biologia Campbell et al. Pearson
In alternativa:
Recommended reading includes: - Stefani e Taddei, Chimica, biochimica e biologia applicata. Zanichelli -Sadava et al., Elementi di biologia e genetica. Zanichelli
Esame scritto contestuale per i due moduli.
