Universita`
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Universita’ DEGLI STUDI DELLA Tuscia Facoltà di Scienze M.M.F.F.N.N. Corso di Laurea in SCIENZE BIOLOGICHE ------------------------------------------- BIOINFORMATICA (C.F.U. 3+2) A) TITOLARE: Prof. Carlo CAPORALE B) PROGRAMMA: I concetti fondamentali della comunicazione mediante computers. I fondamenti e le principali caratterstiche del linguaggio HTML. Il campo di applicazione e di sviluppo della Bioinformatica. Le banche dati scientifiche e loro interrogazione. Analisi della struttura primaria di proteine. L' algoritmo di Gray e suoi derivati. Predizione della struttura secondaria di proteine. Ricerca di omologia di sequenza nei data base e analisi dell’esistenza di domini conservati. I data base a modello gerarchico, reticolare e relazionale. Utilizzo di programmi di multi-allineamento. Gli algoritmi di Needelman-Wunsch e di Smith-Waterman. Consultazione di banche dati di struttura terziaria di proteine e loro utilizzo per la predizione di strutture secondarie e terziarie. Modelling molecolare. Le simulazioni Molecular Dinamics (MD), Langevin Dinamics (LD) e Monte Carlo (MC). Esercitazioni in aula informatica. Testo consigliato: Bioinformatica - Autore: Anna Tramontano - Ed. Zanichelli Materiale fornito dal docente messo a disposizione sul sito di Facolta' 1 BIOINFORMATICA II (C.F.U. 4) A)TITOLARE: Prof. Carlo CAPORALE B) PROGRAMMA: Analisi della struttura primaria di proteine. L' algoritmo di Gray e suoi derivati. Predizione della struttura secondaria di proteine. Ricerca di omologia di sequenza nei data base e analisi dell’esistenza di domini conservati. I data base a modello gerarchico, reticolare e relazionale. Utilizzo di programmi di multiallineamento. Gli algoritmi di Needelman-Wunsch e di Smith-Waterman. Analisi filogenetica su sequenze proteiche e nucleotidiche. Consultazione di banche dati di struttura terziaria di proteine e loro utilizzo per la predizione di strutture secondarie e terziarie. Modelling molecolare. Le simulazioni Molecular Dinamics (MD), Langevin Dinamics (LD) e Monte Carlo (MC). Esercitazioni di laboratorio informatico: a) Utilizzo delle banche dati di struttura di proteine ed acidi nucleici b) Utilizzo degli algoritmi per la determinazione della struttura primaria di proteine c) Utlizzo degli algoritmi per la predizione di struttura secondaria e terziaria di proteine d) Utilizzo degli algoritmi di allineamento per la costruzione di alberi filogenetici Testo consigliato: Bioinformatica - Autore: Anna Tramontano - Ed. Zanichelli Materiale fornito dal docente messo a disposizione sul sito di Facolta' 2 BIOLOGIA DELLO SVILUPPO (C.F.U. 5) A) TITOLARE: Prof. Nicla ROMANO B) PROGRAMMA: Sessualità e riproduzione. Gametogenesi e struttura dei gameti, controllo della meiosi, espressione genica durante la gametogenesi, controllo ormonale. La fecondazione ed inibizione della polispermia, attivazione del metabolismo dell'uovo. La segmentazione embrionale: tipi (olo- e mero-blastica). Regolazione della divisione cellulare: ruolo del tuorlo (determinanti citoplasmatici), del citoscheletro e dell’entrata dello spermatozoo. Induzione embrionale, il ruolo della superficie cellulare, della matrice extra-cellulare e dei fattori solubili, affinità differenziale delle cellule nello sviluppo, riconoscimento intercellulare. La gastrulazione: tipi e meccanismi, formazione dei foglietti embrionali, specificazione asse corporeo. La neurulazione: tubo neurale, creste neurali e vie di migrazione: tipi e meccanismi, potenzialità di sviluppo e morte cellulare programmata. Derivati dei foglietti embrionali: differenziamento del mesoderma dorsale e laterale, circolazione ed ematopoiesi embrionale, formazione delle membrane extra-embrionali, differenziamento dell’ectoderma e dell’endoderma.Migrazione delle cellule germinali primordiali. Espressione genica differenziale, cellule staminali e clonazione. Controllo dell'espressione genica durante lo sviluppo: regolazione trascrizionale e post-trascrizionale, regolazione durante e dopo la traduzione, RNA sequestrato. I geni omeotici degli inverbrati e vertebrati. Interazioni tissutali a breve distanza ed a distanza: induzione secondaria. TESTI CONSIGLIATI S.F. Gilbert, "Biologia dello sviluppo", Zanichelli. L. Wolpert, "Biologia dello sviluppo", Zanichelli 3 BIOLOGIA MOLECOLARE (C.F.U. 9) A) TITOLARE: Prof. Lello ZOLLA B) PROGRAMMA: BASI MOLECOLARI DELLA MATERIA VIVENTE: L’evoluzione della cellula Origini della vita. Evoluzione DNA ed RNA. Evoluzioni metaboliche: fermentazioni utilizzo CO2, fotosintesi, respirazione ossidativi. Evoluzione procarioti-eucarioti-evoluzione DNA STRUTTURA E FUNZIONE DEL DNA Diverse strutture DNA: B, A, Z. DNA procarioti DNA eucarioti: nucleosomi, compattazione superiore, cromosomi Proteine non istoniche leganti il DNA: controllo e regolazione Proteine enzimatiche interagenti con il DNA REPLICAZIONE E RIPARAZIONE DEL DNA Caratteristiche generali della replicazione Il processo di replicazione del DNA Il ruolo delle topoisomerasi nella replicazione del DNA Danno e riparazione del DNA e loro ruolo nella cancerogenesi LA REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE NEGLI EUCARIOTI Aspetti generali del ciclo cellulare e del suo controllo Studi biochimici su ovociti, uova ed embrioni precoci Studi genetici su S. pombe Il controllo del ciclo cellulare nelle cellule dei mammiferi I “punti di controllo” nella regolazione del ciclo cellulare Cenni sull’apoptosi TRASCRIZIONE E MATURAZIONE DEGLI RNA Trascrizione mRNA nei procarioti: meccanismo e controllo Trascrizione mRNA eucarioti: fattori di trascrizione, intensificatori, introni, spliceosomi e splicing, giunture alternative o alternate Trascrizione procarioti ed eucarioti di rRNA e tRNA. CONTROLLO DELL’ESPRESSIONE GENICA ESPRESSIONE DEI GENI NEI PROCARIOTI. Geni regolatori. Operon. Proteine repressore. Operatore Lac Operon catabolici inducibili regolazione CAP. Operon dell’arabidosio Operatori del fago: lisogenia ed integrazione menoma. Operon triptofano.Attenuazione operon amminoacidi Inversione DNA nei geni flagellari ESPRESSIONE DI GENI NEGLI EUCARIOTI. Vari Tipi di controllo: trascrizionali della rielaborazione, del trasporto, della traduzione, della degradazione e attività proteiva. Proteine regolatrici: combinazione del controllo genico. Controllo trascrizione: proteine repressori ed attivatici. 4 Ruolo fosforilazione proteine. Ruolo fattori di trascrizione. Proteine intensificatici: domini funzionali, attivazione e disattivazione. Controllo combinatorio. Differenze procarioti ed eucarioti. Cenni dei meccanismi genetici del differenziamento cellulare. Commutazione molecolare. Cromatina ed eterocromatina. Metilazione del DNA Controllo posttrascrizionale Attenuazione della trascrizione. Giuntura alternativa dell’RNA Regolazione trasporto mRNA. Controllo positivo e negativo della traduzione. Controllo inizio trascrizione. Stabilità mRNA AMPLIFICAZIONI GENICHE E RIARRANGIAMENTI GENOMICI NON PROGRAMMATI Amplificazioni a tandem non programmate Trasposizioni non programmate Elementi trasponibili La ricombinazione omologa TRASPORTO ATTRAVERSO LE MEMBRANE CELLULARI Diffusione di piccole molecole attraverso i doppi strati lipidici. VISIONE D’INSIEME DELLE PROTEINE DI TRASPORTO DELLA MEMBRANA Sistema di trasporto per uniporto Ambiente ionico intracellulare e potenziale elettrico della membrana Il trasporto attivo da parte di pompe ATP-dipendenti Cotrasporto mediato da proteine di simporto e di antiporto Trasporto attraverso gli epiteli Osmosi canali acquosi e regolazione del volume cellulare Tecniche di separazione e studio delle proteine di membrana Trasporto grandi molecole: esocitosi ed endocitosi. SMISTAMENTO DELLE PROTEINE: BIOGENESI DEGLI ORGANELLI E SECREZIONE DELLE PROTEINE. Sintesi e trasporto delle proteine dei mitocondri e dei cloroplasti Cenni sul controllo della trasduzione Chaperoni, chaperonine, e fattori morfopoietici Folding delle proteine Fattori morfopoietici Sintesi e trasporto delle proteine dei perossisomi Caratteristiche generali della via secretoria Trasferimento delle proteine secretorie attraverso la membrana dell’RE Inserimento delle proteine di membrana nella membrana dell’RE Modificazioni post-traduzionali e controllo di qualità nell’RE ruvido Glicosilazione delle proteine nell’RE e nel complesso di Golgi Trasporto e modificazioni proteolitiche delle proteine a livello del Golgi e dopo l’uscita dal Golgi. Endocitosi mediata da recettore e smistamento delle proteine introdotte nella cellula Meccanismi molecolari per il traffico vescicolare. TRASDUZIONE DEL SEGNALE Segnalatori chimici idrofilici e idrofobici Recettori di membrana e recettori intracellulari, tipi: monopasso e Segnalazione ormoni steroidei: risposte primarie e secondarie. Meccanismi trasduzione tramite proteine recettrici di membrana. multipasso. Proteine G: tipi e ruolo, meccanismo di azione. Percorsi: AMPc e fosfoinositolo. Percorso del Calcio, interrelazioni. 5 Proteine cinasi: tipo e ruolo ONCOGENI E PROTOONCOGENI Le cellule tumorali e l’insorgenza del cancro. I proto-oncogeni e gli antioncogeni Le mutazioni oncogeniche che influenzano la moltiplicazione cellulare Le mutazioni che causano la perdita del controllo del ciclo cellulare Le mutazioni che influenzano la stabilità del genoma. Amplificazione del segnale e risposta cellulare. Adattamento e meccanismi di desensibilizzazione. Chemiotassi ed evoluzione, trasduzione segnali intercellulari. SEGNALAZIONE TRASDUZIONE E PERCEZIONE NEI VEGETALI Le cellule vegetali contengono due sistemi di informazioni: genetico ed epigenetico. Recettori: fitocromi, ABA; PSII, PSI e stress luminoso. Proteine G e segnali fosfolipidici Nucleotidi ciclici cAMP e cGMP. Il calcio Proteine chinasi: RLKs La dinamica parete delle cellule vegetali. L’APOPTOSI I PRIONI Testi consigliati: Alberts, Bray ecc…BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA (Zanichell Lodish, Berk ecc…BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA (Zanichelli Brown Genomi (EdiSES) 6 BIOLOGIA MOLECOLARE APPLICATA (C.F.U. 5) A) TITOLARE: Dott.ssa . Anna Grazia FICCA B) PROGRAMMA: • Aspetti generali riguardanti le tecniche della Biologia Molecolare Applicata. Metodologie per lo studio dell’espressione genica in sistemi procariotici ed eucariotici: • studio delle sequenze promotrici che regolano la trascrizione mediante mutagenesi sito specifica e saggi di trascrizione in vitro ed in vivo del gene o mediante impiego di “geni reporters” (betagalattosidasi, CAT, luciferasi, etc.); espressione genica mediata da promotori “costitutivi” “forti e regolabili”; • le proteine di fusione; • saggi di legame DNA/proteine (DNasi foot-printing, band-shift, two hybrid-system, etc.); 1. DNA chips e microarray per l'analisi dell'espressione genica. - Principali metodi di analisi dell’RNA messaggero: • purificazione,tecniche per la determinazione dei siti d’inizio della trascrizione con nucleasi S1 e “primer extention”, tecniche RT-PCR, sintesi e clonaggio del cDNA mediante RACE 5’ e 3’. Introduzione alla ricerca genomica: Strategie di sequenziamento di interi genomi ( per es. B. subtilis, lievito, Arabidopsis, uomo) • Introduzione alla Bioinformatica (database biologici, allineamento binario e multiplo di sequenze, costruzione di alberi filogenetici ed loro interpretazione). Esercitazioni pratiche riguardanti l'analisi "on-line" di sequenze nucleotidiche. 7 BOTANICA (C.F.U. 9) TITOLARI: A) Prof. Antonio TIEZZI E B) Prof. Silvano ONOFRI a) 5 crediti lezione: 40 ore Programma Organismi vegetali La nozione di organismo vegetale. Biodiversità e classificazione dei vegetali La cellula vegetale La parete cellulare: biosintesi, struttura, composizione chimica e funzione. La membrana citoplasmatica: struttura, composizione chimica e funzione. Il nucleo ed il nucleolo. Mitocondri, microcorpi, dictiosomi. I plastidi. Il cloroplasto: aspetti strutturali e funzionali. La fotosintesi. Aspetti fisiologici del processo di fotosintesi. Il citoscheletro: i microtubuli, i microfilamenti, proteine associate strutturali e motori molecolari. Aspetti peculiari del processo di divisione cellulare: la banda preprofasica, il fuso mitotico, il fragmoplasto. Piante: struttura e funzione Tessuti vegetali. Tessuti meristematici primari e secondari. Tessuti fondamentali, di sostegno, tegumentali, di assorbimento, secretori e conduttori. La radice: funzioni della radice, struttura primaria e secondaria, radici laterali e avventizie; assorbimento dell’acqua e sali minerali. Il trasporto della linfa grezza. Il fusto: funzioni del fusto, struttura primaria nelle monocotiledoni e dicotiledoni; cambio cribro vascolare, struttura secondaria; sughero, fellogeno e felloderma. La foglia: forma, struttura e funzione; epidermide, mesofillo, fasci conduttori; lo stoma: anatomia e meccanismo stomatico. Il trasporto della linfa elaborata. Il fiore: il gineceo e l’androceo; aspetti evolutivi. Cicli vitali: alternanza di generazione: microsporogenesi e microgametogenesi; macrosporogenesi e macrogametogenesi. Strategie riproduttive: impollinazione anemofila ed entomofila. La fertilizzazione. Il frutto: sviluppo dell’embrione; endosperma; sviluppo del frutto. Il seme: aspetti strutturali; la disseminazione. b) 4 crediti lezione: 32 ore Tassonomia, sistematica ed evoluzione. Alghe: Chlorophyta, Rhodophyta, Phaeophyta. Fungi: Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota, funghi anamorfici Muschi ed epatiche: Bryophyta, Hepatophyta. Crittogame vascolari: Sphaenophyta, Pteridophyta. Classi principali. Distribuzione e biologia Principali aspetti morfologici, biologici ed ecologici di: Coniferophyta Famiglie: Cupressaceae, Pinaceae. Anthophyta Classe: Dicotyledones Famiglie: Magnoliaceae, Ranunculaceae, Papaveraceae, Caryophyllaceae, Fagaceae, Corylaceae, Urticaceae, Rosaceae, Leguminosae, Aceraceae, Umbelliferae, Cruciferae, Salicaceae, Solanaceae, Boraginaceae, Labiatae, Scrophulariaceae, Compositae. Classe: Monocotyledones Famiglie: Liliaceae, Orchidaceae, Gramineae. TESTI CONSIGLIATI Pupillo P., Cervone F., Cresti M., Rascio N., 2003. Biologia Vegetale, Zanichelli, Bologna Marchi P. et al., Famiglie di piante vascolari italiane: 1-60. Erbario Univ. “La Sapienza” Roma. Testo e/o CDrom. Jahns H.M., Felci, muschi, licheni. Franco Muzzio, Padova. Pandolfi M., Ubaldi D., Guida dei funghi d’Italia e d’Europa. Franco Muzzio, Padova. Riedl R., Fauna e flora del Mediterraneo. Franco Muzzio, Padova. 8 COLLOQUIO DI LINGUA INGLESE (C.F.U. 2+2) A) TITOLARE: Dott. Marvin OXENHAM B) PROGRAMMA: Obiettivi del corso: • Omologare il livello di lingua inglese degli studenti della Facoltà di Scienze MM.FF.NN. al livello B1 (lowerintermediate). • Certificare tale livello tramite il Preliminary English Test (PET) della Cambridge University, fornendo un’adeguata preparazione a sostenere questo test (facoltativo). • Avere una funzione propedeutica per il corso Advanced English. Testi • • • Per il PET: Hashemi, L. e Thomas, B., Objective PET, Cambridge University Press, 2003 Per la proiezione e le esercitazioni supplementari: Greenhall, S. Reward: Interactive Course of English – PreIntermediate, MacMillan Publishers, 1999 Per la grammatica: Essential Grammar in Use di Raymond Murphy, Cambridge University Press Svolgimento delle lezioni • E’ fortemente consigliato agli studenti la frequenza. • Oltre l’insegnamento frontale, le esercitazioni e le correzioni delle stesse, lo studente verrà familiarizzato con le modalità e i contenuti del PET test. • Le lezioni verranno integrate dalla proiezione di lezioni ed esercizi tratti da Reward: Interactive Course of English. Gli studenti che ne fanno richiesta verranno avviati all’utilizzo del medesimo per l’esercitazione personale nelle aule multimediali dell’Ateneo. Esame • L’esame finale del corso include reading and writing, listening e speaking (un fac-simile del PET test). Superamento di tale esame darà esito ad una valutazione “positiva”. • Dopo due settimane dall’inizio delle lezioni è prevista una prova d’esonero (simile nel formato all’esame finale). Si ricorda che la verbalizzazione dell’esame dovrà avvenire comunque nel corso delle sessioni programmate di esame. • Nota: coloro che vogliono anche sostenere il PET test della Cambridge University e ottenere la relativa certificazione, ne devono fare separata richiesta e pagamento (nota: il pagamento del PET test è ridotto per gli studenti iscritti all’Ateneo). CHIMICA BIOLOGIA 9 (C.F.U. 9) A) TITOLARE: Proff. Vincenzo BUONOCORE – Carlo CAPORALE B ) PROGRAMMA: PROTEINE ED ACIDI NUCLEICI Gli elementi chimici della materia vivente; il ruolo dell’acqua nei processi biologici; il legame di idrogeno. Struttura e proprietà degli amminoacidi proteici. Formazione e geometria del legame peptidico; le strutture secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Funzioni delle molecole proteiche. Esempi di correlazione tra struttura e funzione di proteine; mioglobina ed emoglobina; collagene. Ruolo e classificazione degli enzimi. Cinetica e termodinamica delle reazioni catalizzate. L’equazione di Michaelis e Menten; significato e determinazione di Km e Vmax. Funzione dei principali coenzimi e loro rapporto con le vitamine. Struttura e funzione dei nucleotidi. Struttura e proprietà del DNA; il principio della complementarità; la doppia elica. Struttura e funzione di RNA messaggero, ribosomale e di trasferimento. I processi di replicazione e trascrizione; il codice genetico; fasi, direzione e regolazione della sintesi proteica. METODOLOGIE DI BASE NELL'INDAGINE BIOCHIMICA I principi generali dell' indagine biochimica. Trattazione dell' errore. I tamponi. Punti isoelettrici di amminoacidi e proteine. Spettrofotometria: Spettrofotometria di assorbimento e di emissione. Legge di Lambert-Beer e sue applicazioni. Assorbimento dei gruppi cromofori di proteine, DNA, coenzimi. Fattori che influenzano l' assorbimento. Titolazione spettrofotometrica di amminoacidi e proteine. Impiego dei metodi di spettrofotometria differenziale e perturbazione del solvente. Metodi di separazione di proteine ed acidi nucleici: La sedimentazione: teoria ed applicazioni. Sedimentazione differenziale ed in gradiente di densità. Ultracentrifuga analitica. Elettroforesi ed elettrofocalizzazione di proteine ed acidi nucleici con applicazioni. Southern, Northern, Western blotting. Dialisi ed ultrafiltrazione. La teoria nelle cromatografie di adsorbimento e ripartizione. Teoria ed applicazioni delle cromatografie di gel filtrazione, scambio ionico, interazione idrofobica, affinità. HPLC. METABOLISMO Struttura dei principali carboidrati naturali. La glicolisi; le vie fermentative del piruvato. La via del fosfogluconato.. Anabolismo dei carboidrati; gluconeogenesi. Metabolismo di disaccaridi e polisaccaridi; degradazione e sintesi del glicogeno. Struttura dei principali lipidi semplici e complessi. La degradazione dei triacilgliceroli; ß-ossidazione degli acidi grassi. Destino del propionato. Formazione dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi; complesso dell'acido grasso sintetasi. Il catabolismo delle proteine. Enzimi proteolitici. Generalità sul destino dello scheletro carbonioso degli amminoacidi. Destino dell'azoto α-amminico degli amminoacidi; ciclo dell'urea. La produzione di energia nel metabolismo centrale; il ciclo degli acidi tricarbossilici. La catena di trasporto degli elettroni; fosforilazione ossidativa; la teoria chemioosmotica. TESTI CONSIGLIATI (in alternativa) LEHNINGER, NELSON, COX: Principi di Biochimica (Zanichelli) GARRETT, GRISHAM: Biochimica (Zanichelli). VOET, VOET, PRATT: Fondamenti di biochimica (Zanichelli) 2001. Testi consigliati per la parte metodologica NNFA, BALLOU: Metodologie di base per la biochimica e la biotecnologia (Zanichelli) REED, HOLMES, WEYERS, JONES: Metodologie di base per le scienze biomolecolari (Zanichelli) WILSON, WALKER: Metodologia biochimica (Raffaello Cortina) 10 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA (C.F.U. 6+1) A) TITOLARE: Dott. Patrizio CECCHI B) PROGRAMMA C) Primo Modulo Inquadramento della Chimica nell’ambito delle discipline scientifiche e definizione del suo campo di indagine e dei suoi obiettivi. Stati di aggregazione della materia. Sistemi omogenei ed eterogenei. Fasi. Sostanze ed Elementi Chimici. Molecola. Struttura atomica della materia: Teoria Atomica. Proprietà dell’atomo: massa e dimensioni. Isotopi e Isobari. Numero di Avogadro, concetto di Mole, Massa Atomica e Molecolare, Massa Molare. Esercitazioni numeriche. Il Sistema Periodico e periodicità delle principali proprietà degli elementi. Modello Generale per la formazione di Composti Binari Semplici. Formazione di Ossidi e Idrossidi Metallici. Formazione di Ossidi Non-Metallici (Anidridi) e Idrossiacidi. Formazione di Sali. Reazioni Chimiche e loro significato quantitativo. Reagente limitante. Numero di ossidazione. Reazioni Redox. Esercitazioni numeriche. Il Legame Chimico. Carica discreta. Legame ionico puro. Legame Covalente. Formalismo delle strutture a punto-elettrone. Conteggi di elettroni. Similitudine delle specie chimiche: isoelettronicità. Cenni alla teoria del Legame di Valenza. Requisiti per la sovrapposizione di orbitali. Polarità nei legami covalenti. Elettronegatività. Ibridazione nella teoria del Legame di Valenza. Importanti differenze tra legami sigma e legami p-greco. Angoli di legame. Rassegna di strutture molecolari e concetto di Risonanza. Dipendenza dell’elettronegatività dall’ibridizzazione di un atomo. Cenni sulla teoria VSEPR. Legame Dativo. [Legame chim. Secondo la teoria degli Orbitali Molecolari. Approssimazione LCAO. Legame Metallico]. Legami Intermolecolari. Legame Idrogeno. Momento Dipolare. Forze dipolari. Esempi. Gli Aeriformi. Gas Ideale e sue Leggi. Definizione della temperatura assoluta. Principio di Avogadro. Equazione di stato dei gas ideali. Determinazione della massa molare di un gas ideale. Miscele di gas e Legge di n incr. Gas reali. Liquefazione di Aeriformi, Fenomeni Critici e distinzione tra Gas e Vapori. Teoria Cinetica dei Gas: principali risultati. Distribuzione delle velocità molecolari. Esercitazioni numeriche. Termodinamica ed Equilibrio. Reversibilità, spontaneità ed equilibrio. Lavoro Meccanico. Calore. Temperatura. Principio Zero della Termodinamica. Energia Interna. Primo Principio della Termodinamica. Trasformazioni basilari. Applicazioni del Primo Principio. Entalpia. Entropia e Secondo Principio. Stabilità energetica e stabilità probabilistica. Capacità termica (Calore specifico). Terzo Principio. Energia Libera. Esercitazioni. D) Secondo Modulo Lo Stato solido. Lo stato liquido. Soluzioni. Espressioni principali della Concentrazione. Stati di Riferimento ed Attività. Equilibrio Chimico. Relazione quantitativa tra n in e Costante di equilibrio. Dipendenza di K dalla temperatura. Equilibri eterogenei. [Equilibri tra le fasi nei sistemi a un componente. Diagrammi di stato.] Aspetti numerici connessi al calcolo delle costanti di equilibrio. Esercitazioni numeriche. Idealità di una soluzione. Pressione di Vapore. Proprietà Colligative. Esercitazioni. Equilibri Ionici In Soluzione. Equilibri di solubilità. Solubilità e Costante di solubilità. Effetto dello ione comune. Equilibri Acido – Base. Definizioni di acido e base. Grado di dissociazione. Costante di autoprotolisi dell’acqua. Condizione di neutralità. Forza di acidi e basi. Ph di Acidi o Basi Forti. Ph di Acidi o Basi Deboli. [Ph di elettroliti anfiprotici.] [Sali poco solubili e Ph.] [Equilibri di Complessazione.] Approfondimenti facoltativi. Influenza della dissociazione dell’acqua sugli equilibri acido-base. Come riconoscere gli acidi e le basi nelle soluzioni di Sali. Acidi Poliprotici (Basi poliprotiche). Esercitazioni. 11 Soluzioni contenenti (analiticamente) 2 specie. [Acido Forte + acido Debole (Base Forte + Base Debole). 2 Acidi Deboli (2 Basi Deboli)]. Acido Debole + Sua Base Coniugata (Base Deb. + suo Ac. Coniugato). Miscela di Sali di acidi (basi) poliprotici. Potere tamponante di una soluzione. Soluzioni Tampone. [Solubilità di Idrossidi Metallici in funzione del Ph.] Esercitazioni numeriche. Titolazioni. Indicatori di Ph. [Normalità.] Titolazioni Acido Forte – Base Forte o viceversa. Titolazioni Acido Debole – Base Forte o viceversa. Esercitazioni numeriche. [ n incrocio a (cenni). Nozioni basilari sulle grandezze elettriche. Conduttività di soluzioni. Pile o Celle Galvaniche. Equazione di Nernst. Condizione di Equilibrio e Forza Elettro-motrice. Potenziale relativo a una semicella. Pile a concentrazione. Misura potenziometrica del Ph. Approfondimenti facoltativi. Calcoli sulle situazioni di equilibrio nelle pile.] Cenni di Cinetica Chimica. Principali n incroc e composti degli elementi fino al II periodo. Cenni alla chimica dei processi di complessazione metallica di importanza biologica. • Testi Consigliati: Dispense e Appunti dalle Lezioni del Docente Tali Dispense sono state rielaborate e aggiornate (saranno disponibili circa due mesi prima dell’inizio delle Lezioni e ne sarà data comunicazione su data e reperibilità delle stesse), pertanto si consiglia di non usare quelle degli anni precedenti. Il Programma qui sotto esposto è un sommario di ciò che lo studente può trovare ampiamente svolto nelle Dispense e Appunti dalle Lezioni del Docente. Tali Dispense sono divise in una Parte teorica (contenente anche diversi esempi ed esercitazioni numeriche svolti) e una Parte di Esercitazioni svolte (riguardanti, per lo più, la Stechiometria). Ciò premesso, si consiglia di consultare: Teoria: Esercizi: F. Cacace, U. Croatto, Istituzioni di Chimica, Bulzoni Editore, Roma F. Cacace, M. Schiavello, Stechiometria, Bulzoni Editore, Roma 12 CHIMICA ORGANICA (C.F.U. 6+1) A) TITOLARE: Prof. Raffaele SALADINO B) PROGRAMMA: MODULO A 1.0 LA STRUTTURA 1.1 Alcani e cicloalcani. Introduzione. Struttura. Ibridazione sp3 .Nomenclatura . Proprietà fisiche . Isomeria di struttura. Analisi conformazionale (etano, cicloesano). Stabilità dei cicloalcani (tensione angolare, tensione torsionale, tensione sterica). Derivati del cicloesano (stereoiosomeria cis–trans). Alcani biciclici e policiclici. Ruolo naturale ed applicazioni degli alcani. 1.2 Alcheni. Introduzione. Struttura. Ibridazione sp3 . Nomenclatura . Proprietà fisiche. Stabilità (calore di idrogenazione. Calore di combustione). Sistema di nomenclatura (E)-(Z) per gli alcheni. Cicloalcheni. Funzione biologica. 1.3 Alchini. Introduzione . Struttura. Ibridazione sp. Nomenclatura. Proprietà fisiche. 1.4 Gruppi funzionali e classi di composti organici. Alogenuri alchilici. Alcoli. Eteri. Ammine. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici. Eteri ed ammidi. Introduzione. Struttura. n incrocio . Proprietà fisiche. 1.5 Stereochimica. Introduzione. Chiralità del carbonio. Enantiometri e molecole n incr. Rappresentazione grafica. Nomenclatura ® (S). Attività ottica (potere rotatorio specifico, definizione di racemo, ottica). Diastereoisomeri (composti meso). Molecole n incr senza carboni n incr. 1.6 Composti aromatici . Introduzione. Benzene. Struttura e stabilità . Regola di Huckel. Altri composti aromatici . Nomenclatura dei derivati del benzene. Fenomeni di induzione e di risonanza. Composti aromatici eterociclici . I composti aromatici in biochimica. 1.7 Carboidrati. Classificazione. Monosaccaridi. Mutarotazione e Formazione dei glucosidi. Configurazione D o L. Disaccaridi. Polisaccaridi. 1.8 Proteine. Struttura degli α-amminoacidi. Nomenclatura. Legame peptidico. Oligopeptidi. 1.9 Acidi nucleici. Basi nucleiche puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi. Nucleotidi. Oligoucleotidi. Lipidi. MODULO B 2.0 LA REATTIVITA’ 2.1 Reazioni di alcani e cicloalcani. Clorurazione del metano. Radicali liberi. Stabilià e struttura. Termodinamica e cinetica. Alogenazione degli alcani superiori. 2.2 Reazioni ioniche di sostituzione ed eliminazione. Formazione di carbocationi. Stabilità e struttura. Reazioni di sostituzione nucleofila. Reazione SN2. Reazione SN1. Meccanismi ed andamenti stereochimici. Effetti del solvente e del gruppo uscente. Reazioni di eliminazione. 2.3 Reazione EI . Reazione E2. Competizione tra sostituzione ed eliminazione . Reazioni di sostituzione ed eliminazione di interesse biologico. 2.4 Reazioni del doppio legame C=C. Reazione di addizione. Addizione di acidi alogenidrici. Regola di Mrkovnikov. Reazioni regioselettive. Addizione di acqua. Ossimercurazione – demercurazione. Idroborazione. Addizione degli alogeni. Epossidi. Ossidazione degli alcheni. Addizione di radicali. 2.5 Reazioni dei composti aromatici. Sostituzione elettrofila aromatica . Meccanismo. Alogenazione del benzene. Nitrazione. Solfonazione. Alchilazioneed acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti. Sostituzione nucleofila aromatica. 2.6 Reazione dei composti carbonilici e carbossilici. Acidità. Ioni enolato. Tautomeria. Condensazione alcolica. Condensazione di claisen. Sintesi acetacetica. Sintesi malonica. Addizioni di Michael. Reazione di Mannich. 2.7 Reazioni di ossidazione e riduzione. 13 CITOLOGIA ED ISTOLOGIA (C.F.U. 8) A) TITOLARE: Prof. Luigi BOSCO B) PROGRAMMA: Citologia Il concetto di organismo vivente. La teoria cellulare. Procarioti ed Eucarioti. Organismi unicellulari e pluricellulari. I livelli di organizzazione degli organismi pluricellulari: cellule differenziate, tessuti, organi. Ordini di grandezza delle dimensioni dei diversi organismi e dei diversi livelli di organizzazione. Composizione chimica dei viventi. L’acqua: sue caratteristiche di interesse biologico. Sospensioni e soluzioni. Gli ioni. Il pH delle soluzioni. Il legame idrogeno. L’ atomo di Carbonio e la chimica della vita. Il concetto di “simmetria” nei composti del Carbonio di interesse biologico. Le macromolecole: i principali glucidi di interesse biologico (esosi e pentosi). Isomeria sterica e ottica. I loro polimeri. I principali lipidi di interesse biologico (fosfolipidi, acidi grassi, steroidi … ). Idrofilia e idrofobia. Composti idrosolubili e liposolubili. Le proteine come polimeri di amminoacidi. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Proteine glicosilate e lipoproteine. La “forma” delle macromolecole proteiche in relazione alla loro funzione. Gli enzimi come catalizzatori biologici. Gli acidi nucleici. Struttura del DNA. Duplicazione del DNA. Struttura e biosintesi degli RNA. Il metabolismo energetico: dalla fotosintesi alla respirazione. Trasportatori di elettroni e di protoni. Nucleotidi trifosfati. Cenni sui metodi di studio delle macromolecole biologiche. La cellula come unità fondamentale degli organismi viventi. Caratteristiche comuni e differenze tra procarioti ed eucarioti, tra cellule vegetali ed animali. Metodi di studio della cellula: i diversi tipi di microscopi, centrifugazione frazionata, etc. Le membrane cellulari: composizione chimica e caratteristiche. Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Proteine glicosilate e glicolipidi e lipoproteine di membrana. La membrana plasmatica ed il “riconoscimento” tra cellule. Il glicocalice. Permeabilità e trasporto attivo. Processi di endocitosi e di esocitosi. Potenziale di membrana. Endocitosi mediata da recettori. Giunzioni Intercellulari. Giunzioni meccaniche (desmosomi); giunzioni sigillanti; giunzioni comunicanti e di accoppiamento elettronico. I plasmodesmi delle cellule vegetali. Analogie funzionali tra giunzioni comunicanti delle cellule animali e plasmodesmi delle cellule vegetali. Le membrane endocellulari nelle cellule eucariotiche. Biogenesi delle membrane. Il sistema vascolare. Il reticolo endoplasmatico liscio e rugoso. Il vacuolo centrale delle cellule vegetali. L’ apparato del Golgi. I lisosomi e la digestione endocellulare. Pinocitosi e fagocitosi. I Perissisomi. Organuli delimitati da membrana caratterizzati dalla presenza di membrane interne: mitocondri e plastidi delle cellule vegetali (Cloroplasti leucoplasti e cromoplasti). Probabile origine di mitocondri e plastidi. Caratteristiche delle membrane di questi organuli. Rapporto tra organizzazione strutturale e funzione del metabolismo energetico delle membrane di mitocondri e cloroplasti. Lo ialoplama, il citoscheletro e la “forma” delle cellule negli organismi animali e vegetali. Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. La parete rigida delle cellule vegetali. Il movimento cellulare. Controllo e regolazione dei movimenti endocellulari. Movimento ameboide. Ciglia e flagelli. I cetrioli. I ribosomi: Struttura, sintesi e funzione. Il nucleo degli eucarioti e il suo equivalente nei procarioti. Struttura del nucleo interfasico. Eucromatina ed eterocromatina. Eterocromatina strutturale e facoltativa. Il nucleolo. Involucro nucleare e pori nucleari. Comunicazioni nucleo-plasmatiche. Composizione chimica della cromatina e sua organizzazione. Gli istoni e i nucleosomi. Il ciclo cellulare. L’ interfase ( fasi G1, S, G2). Il DNA e la sua funzione genetica. DNA a sequenza unica, mediamente e altamente ripetitivo. Codice genetico e sintesi proteica. Il DNA nei mitocondri e nei plastidi. Biosintesi e funzione degli RNA messaggero, ribosomiale e di trasferimento. Cenni sul meccanismo della sintesi proteica. Modelli di regolazione genica. Attivazione selettiva dei geni e differenziamento. Nuclei interfasici con caratteristiche peculiari: i cromosomi politenici. Il ciclo cellulare: la divisione cellulare. Cellule apolidi, diploidi e poliploidi. La mitosi (divisione equazionale) nelle cellule animali e vegetali. La divisione cellulare nei procarioti. Il “cromosoma” batterico. I cromosomi eucariotici. Struttura dei cromosomi. Modello del cromosoma ad anse superavvolte. La meiosi o divisione riduzionale. Fasi e sottofasi della meiosi, il significato della meiosi. 14 Cellule somatiche e cellule germinali. Fase apolide e fase diploide. Meiosi zigotica, intermedia e terminale. Caratteristiche particolari dei gameti. La gametogenesi nei vertebrati superiori. Differenziamento delle gonadi e migrazione dei protogoni. La gonade differenziata: testicolo ed ovaio. Differenze tra gametogenesi maschile e femminile. La meiosi: descrizione del processo e suo significato genetico. Spermatogenesi e spermioistogensi (con particolare riferimento ai vertebrati). Struttura del tubulo seminifero. Gli spermatozoi maturi. Oogenesi. Maturazione nucleare e maturazione citoplasmatica. Specificità del differenziamento della cellula uovo: sintesi ed accumulo di sostanze di particolare importanza nelle prime fasi dello sviluppo embrionale: RNA messaggeri a lunga vita, proteine specifiche con ruolo informazionale. L’ accumulo nel citoplasma dell’ uovo di sostanze nutritizie di riserva: sintesi extra-ovulare e meccanismi di trasporto. Correlazioni temporali tra maturazione nucleare e maturazione citoplasmatica. Particolari della prima profase meiotica nell’ oogenesi: i cromosomi a spazzola. Influenze ormonali sulla maturazione dei gameti. Ciclo estrale e ciclo mestruale. Istologia I quattro tessuti fondamentali e la loro derivazione embrionale. Pluricellularità e differenziamento. Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. Specializzazione della superficie libera. Ciglia, microvilli. Rapporti tra cellule e strutture di giunzione: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi. La superficie basale degli epiteli: rapporto con il tessuto connettivo e la lamina basale. Rinnovo degli epiteli di rivestimento: lo strato germinativo. Epiteli ghiandolari. Ghiandole endocrine ed esocrine: caratteristiche e differenziamento embrionale. Criteri di classificazione. Specializzazioni citoplasmatiche delle cellule ghiandolari correlate alle loro funzioni specifiche. La secrezione. Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Fibre collagene reticolari ed elastiche: caratteristiche morfofunzionali. Le cellule del connettivo e loro funzione. Il connettivo e i processi di difesa dell’ organismo. Il sistema reticolo istiocitario. Tessuti connettivi particolari. Il tessuto adipo. Il sangue. Funzioni. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali. Migrazione delle cellule della serie bianca tra sangue e connettivo. Differenziazioni cellulari e funzioni specifiche nel connettivo. Le piastrine: origine e funzione. Tessuti ematopoietici. Ematopoiesi linfoide e mieloide. L’ ematopoiesi embrionale e fetale.I vasi sanguigni e linfatici: caratteristiche generali. Arterie, vene e capillari. Connettivi di sostegno. Il tessuto cartilagineo. La matrice e i condrociti. Istogenesi e fenomeni degenerativi della cartilagine. Tessuto osseo. Funzione di sostegno e di riserva degli ioni Calcio. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell’ osso: l’ osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti: stabilità dinamica del tessuto osseo. Istogenesi dell’ osso: ossificazione intramembranosa o da modello cartilagineo (ossificazione endocondrale). Tessuto muscolare. Tessuto muscolare liscio: distribuzione e funzioni. Giunzioni elettriche e sincronizzazione della contrazione muscolare. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco: caratteristiche differenziali. Connessioni tra cellule: dischi intercalari, struttura e funzione nella sincronizzazione della contrazione muscolare. Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Citoscheletro e flusso assoplasmatico. Neurotubuli e neurofilamenti. L’ assone e la fibra nervosa. Fibre mieliniche e fibre amieliniche. Cenni sulla conduzione dell’impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Nevroglia. Origine embrionale del tessuto nervoso. La barriera emato-encefalica. C) TESTI CONSIGLIATI BIOLOGIA CELLULARE Alberts et al., Biologia molecolare della Cellula, Zanichelli 1996. Wolfe S.L., Introduzione alla Biologia Molecolare della cellula, Edises 1996. Wolfe S.L, Biologia molecolare e cellulare, Edises 1994. ISTOLOGIA Bergem et al; Istologia Edises. Molinaro et al. Istologia di V. Monesi, Piccin 1992. Rosati P. et al; Istologia, Edi-Ermes 15 ATLANTI DI ISTOLOGIA Fiedler Lieder, Atlante di Istologia, Muzzio, 1992. Stevens, Lowem, Istologia, Ambrosiana 1993. Rizzoli et al. Guida illustrata all’ Istologia (con diapositive), Piccin 1981. Wheater,Burkitt, Istologia e anatomia microscopica, Ambrosiana 1988. 16 COLLOQUIO DI INFORMATICA (C.F.U. 4) A) TITOLARE: Dott. Paolo SENSINI A) PROGRAMMA: Scopo del corso Permettere un utilizzo del computer che sia cosciente della struttura della macchina, senza doverne peraltro conoscere i dettagli tecnologici. L’ introduzione analizza il riquadro che storicamente porta alla realizzazione degli attuali computer, in modo da chiarire i concetti alla base del calcolo automatico e rendere maggiormente comprensibili gli attuali orientamenti dell’ informatica. Successivamente si introducono i concetti di modello e algoritmo. Si inizia quindi ad individuare tutte le componenti logiche di un computer, le loro funzioni e le loro interazioni, anche in relazione ai sistemi operativi. Un breve cenno ai linguaggi di programmazione alle basi dati precede la trattazione delle interfacce uomo macchina, per giungere all’ utilizzo pratico di alcuni pacchetti software standard. 1 – Breve storia del computer Pascal Von Neuman n inc Eniac 2 – Algoritmi e modelli Concetto di modello Parametri di un modello Flussi procedurali Algoritmi Alcuni esempi 3 – Le componenti logiche del computer Unità centrale Memoria centrale Memoria di massa Periferiche: stampanti, scanner, modem etc. 4 – Il sistema operativo Funzione dei sistemi operativi Principali sistemi operativi: DOS, Linux, MS Windows, etc. 5 – I linguaggi di programmazione Cosa è un linguaggio di programmazione Codice macchina I principali linguaggi: Basic C Fortran Cenni su altre famiglie di linguaggi 6 – Le basi dati La memorizzazione dei dati Il file system e a sua organizzazione File sequenziali Basi di dati gerarchiche e relazionali Ipertesti e ipermedia 7 –Le Interfacce utente Le interfacce alfanumeriche: interazioni tramite comandi Le interfacce grafiche: interazione tramite mouse 8 – Uso di pacchetti standard Utilizzo di MS-Word Utilizzo di Excel Utilizzo di Powerpoint 9 – I computer in rete Cosa è una rete di computer 17 Esercitazioni (1 o 2 da definire) Avranno lo scopo di verificare l’ effettivo apprendimento delle parti di corso squisitamente più pratiche. Verteranno quindi sull’ utilizzo dell’ interfaccia e sulla padronanza dei pacchetti standard. Materiale didattico Parte del materiale verrà reso disponibile durante il corso in forma di dispense. Per resto si utilizzerà il testo: “Il testo e il computer” di Giuseppe Gigliozzi, Bruno Mondatori, Milano 1997 18 ECOLOGIA (C.F.U. 5) A) TITOLARE : Prof. Giuseppe NASCETTI B) PROGRAMMA: Modulo A Generalità: lo sviluppo storico dell’ ecologia – L’ ecologia e il suo dominio – Stato attuale della ricerca ecologica in Italia. Ecologia delle relazioni organismi-ambiente fisico: condizioni – variazioni spaziali e temporali – adattamenti in risposta alle variazioni delle condizioni ambientali – fattori limitanti – range di tolleranza – optimum ambientale – ritmi biologici – fattori ed elementi climatici – classificazione dei climi – fasce e zone fitogeografiche – cenni di paleoclimatologia – il suolo (fase solida, fluida e gassosa) – cenni di pedogenesi – classificazione dei suoli – humus – attività biologica del suolo Ecologia evolutiva: analisi genetica delle popolazioni – legge di Hardy-Weinberg – variabilità genetica – forze evolutive (mutazioni, selezioni, flusso genetico, deriva genetica) – n incrocio – effetto Wahlund – polimorfismo bilanciato – linkage disequilibrium – supergeni – divergenza genetica – concetto di specie – meccanismi di isolamento riproduttivo – meccanismi di speciazione – zone ibride e rinforzo – specie gemelle – biodiversità a livello genetico Ecologia di popolazione (demografia e dinamica): struttura ed accrescimento di popolazione – parametri demografici – tabelle demografiche – tasso intrinseco di accrescimento – regolazione numerica delle popolazioni – fattori di regolazione densità indipendenti e densità dipendenti – accrescimento esponenziale – capacità portante dell’ ambiente – curva logistica di accrescimento Ecologia di popolazione (relazioni interspecifiche): simbiosi facoltativa ed obbligatoria – commensalismo – inquinilismo – antibiosi – parassitismo – adattamenti alla vita parassitaria – coevoluzone – predazione – predazione come fattore di regolazione numerica delle popolazioni – adattamenti contro la predazione – criptismo – mimetismo – competizione intraspecifica – competizione interspecifica – nicchia ecologica – competizione interspecifica come fattore di regolazione numerica delle popolazioni – principio di esclusione competitiva – spostamento dei caratteri – selezione r e K Modulo B Ecologia di comunità: biomassa (definizione, metodi di studio, distribuzione, accumulo) – comunità biotiche (comunità chiuse e aperte, metodi di campionamento, analisi della composizione, associazioni vegetali) – relazioni trofiche e funzionali delle comunità – comunità insulari – biogeografia delle isole – successioni (cause, fasi e stadi, climax) – successioni lineari e cicliche – successioni nelle comunità planctoniche – esempi di successioni in Italia – variazioni paleoclimatiche e dinamica delle comunità – biodiversità a livello delle comunità (in relazione a: successioni, climax, nicchia ecologica) Ecologia ecosistemica; Processo di fotosintesi – produttività primaria e fattori limitanti – metodi di misurazione della produttività primaria – produttività primaria nei diversi ecosistemi – piramidi ecologiche – produttori primari, consumatori, decompositori – flusso di energia negli ecosistemi – cicli biogeochimici (acqua, carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo) – esempi di ecosistemi terrestri ed acquatici Cenni di ecologia applicata: gestione delle risorse naturali – valutazione di impatto ambientale – recupero e conservazione di ecosistemi a rischio C) TESTI CONSIGLIATI L. Bullini, S. Pignatti, A Virzo De Santo, “Ecologia Generale”. UTET E. Edum, “Basi di Ecologia”, Piccin Editore. 19 ECOLOGIA APPLICATA (C.F.U. 5) A) TITOLARE: Dott. Adel MOTAWI B) PROGRAMMA: Modulo 1. Misura delle componenti ambientali A. Componente Atmosfera 1. Principali caratteristiche fisiche dell’ atmosfera. 2. Principali fenomeni atmosferici. 3. Clima e microclima. B. Componente Suolo 1.Generalità. 2. Principali proprietà fisiche e loro misura. 3. Proprietà chimiche e loro misura. 4. Caratteristiche biochimiche e loro misura. C. Componente Acque 1. Acque correnti: aspetti fisici, aspetti chimici, misura delle caratteristiche biologiche, caratteristiche ideologiche. 2. Acque lacustri: misura delle proprietà fisiche, aspetti chimici. caratteristiche biologiche, caratteristiche idrodinamiche. 3. Acque di transizione: generalità, principali aspetti chimici e fisici della qualità, aspetti biologici. D. Indicatori ed indici 1. indicatori. 2. Indici. 3. Criteri di costruzione di un indice. 4. Limite di applicazione di un indice. E. Definizione e quantificazione delle caratteristiche di qualità dell’ Ambiente 1. Definizioni. 2. Cenni sulle dinamiche di stato degli ecosistemi sottoposti a perturbazione. Modulo 2. Fattori di deterioramento ambientale A. Inquinamento dell’ Atmosfera 1. Cenni sull’ inquinamento ambientale. 2. Sorgenti. 3. Principi di statistica. 4 Indici di qualità dell’ aria. 5. Standard di qualità dell’ aria. 6. Cenni di fluidodinamica atmosferica. 7. Inquinamento e vegetazione. 8. Rumore urbano. B. Inquinamento delle Acque 1. Fattori causali dell’ inquinamento. 2. Conseguenze sull’ambiente acquatico. 3. Fenomeni di autodepurazione delle acque. 4. Inquinamento delle acque sotterranee. 5. Inquinamento dei laghi. 6. inquinamento dei fiumi. C. Inquinamento del Suolo 1. Inquinamento in base all’ origine. 2. Inquinamento in base alla natura dei contaminanti. 3 . Processi di trasformazione dei contaminanti del suolo. 4. Capacità autodepurativa del suolo. 5. Inquinamento del suolo agricolo. 6. Inquinamento del sottosuolo e delle falde. D. Contaminazione globale 1. Piogge acide ed effetti ambientali. 2. Effetto serra. 3. Buco dell’ ozono. TESTO CONSIGLIATO: Marchetti R., 1993, Ecologia Applicata. Città Studi, Milano 20 ESERCITAZIONI NUMERICHE C.F.U. 5+1 A) TITOLARE : Dott. Patrizio CECCHI B) PROGRAMMA: Esercitazione numeriche propedeutiche per chimica generale ed inorganica. A) TITOLATE.: Prof. Anna Rita BIZZARRI B) PROGRAMMA. Risoluzione di problemi ed esercitazioni numeriche relative al corso di Fisica ( vedi programma) A) TITOLARE: Prof. Antonio LEONELLI B) PROGRAMMA: Contattare il docente 21 FISICA (C.F.U. 5+1) A) TITOLARE: Prof. Salvatore CANNISTRARO B) PROGRaMMA: La fisica e sua relazione con le altre discipline. Modelli, teorie, leggi, misure e incertezze. Unità di misura (Sistema Internazionale). Matematica nella fisica. Descrizione del moto:cinematica in una dimensione. Cinematica in due dimensioni; vettori. Moto e forze: dinamica. Moto circolare; gravitazione. Lavoro e energia. Potenza. Quantità di moto. Moto rotatorio. Corpi in equilibrio: elasticità e frattura. Fluidi (statica, dinamica, viscosità, tensione superficiale). Vibrazioni e onde (moto armonico, suono). Richiami di: temperatura e teoria cinetica, calore, principi della termodinamica, macchine termiche, entropia. Carica elettrica e campo elettrico. Potenziale elettrico ed energia elettrica; capacità. Correnti elettriche. Circuiti in corrente continua. Magnetismo.Induzione elettromagnetica e leggi di Faraday. Onde elettromagnetiche e loro spettro. La luce: ottica geometrica. Natura ondulatoria della luce(interferenza, diffrazione, spettroscopia, polarizzazione). Strumenti ottici. Teoria quantistica e modelli dell’atomo. Molecole e solidi. Nucleo e radioattività. Effetti biologici delle radiazioni. Risoluzione di problemi ed esercitazioni sperimentali sugli argomenti svolti. C)TESTI CONSIGLIATI - D.C.Giancoli: “Fisica principi e applicazioni”. Casa Editrice Ambrosiana. - D.Halliday, R.Resnick, J.Walker: “Fondamenti di fisica”. Casa Editrice Ambrosiana. - J.Kane, M.M.Sternheim: “Fisica Biomedica” Casa Editrice EMSI. 22 FISIOLOGIA (C.F.U. 9) A) TITOLARE : Prof. Giovanni CASINI B) PROGRAMMA: 5 CFU Concetti di base Omeostasi; Feedback; Modello sperimentale; Unità funzionale. Trasporti attraverso la membrana plasmatica Trasporto attivo e trasporto passivo; La pompa sodio-potassio. Potenziale di membrana Canali ionici a perdita; Potenziale di equilibrio di uno ione. Potenziale di azione Canali ionici a controllo di potenziale; Genesi del potenziale di azione. Conduzione del potenziale Conduzione elettrotonica; La guaina mielinica e la conduzione saltatoria. Sinapsi Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche; Sinapsi neuro-muscolare; Proteine G e secondi messaggeri (generalità); EPSP e IPSP; Fisiologia sensoriale Generalità: organi di senso, recettori sensoriali e organizzazione dei sistemi sensoriali. Muscolatura volontaria Contrazione muscolare e accoppiamento elettromeccanico. Riflessi Recettori muscolari e riflessi spinali. Sistema motorio Organizzazione del sistema motorio. Il sistema endocrino Generalità: ghiandole endocrine e ormoni. Sistema nervoso autonomo Ortosimpatico e parasimpatico. Il cuore Miocardio specifico e aspecifico; Regolazione nervosa della funzione cardiaca. Il sistema circolatorio Il sistema arterioso: pressione arteriosa e resistenze periferiche; Scambi di soluti a livello dei capillari; Il sistema venoso. Funzione respiratoria Meccanica respiratoria; Trasporto di O2 e CO2 nel sangue; Interazioni nel trasporto di O2 e CO2. Funzione renale Nefrone; Filtrazione glomerulare; Riassorbimento e secrezione tubulari. Funzione digestiva Motilità del canale alimentare; Secrezione salivare, gastrica ed intestinale; Assorbimento intestinale; Il pancreas esocrino. 1 CFU Frequenza della parte di Fisiologia del "Laboratorio Metodologico" 23 C) TESTI CONSIGLIATI: D.U. Silverthorn "Fisiologia Umana" (2000). Casa Editrice Ambrosiana, Milano. D. Randall, W. Burggren, K. French "Fisiologia Animale: meccanismi e adattamenti" (1999). Zanichelli, Bologna. D. Purves, G.J. Augustine, D. Fitzpatrick, L.C. Katz, A.-S. LaMantia, J.O. McNamara "Neuroscienze" (2000). Zanichelli, Bologna. Presentazione delle lezioni in Power Point ( 24 FISIOLOGIA (CFU 5+1) A) TITOLARE: Prof. Giovanni CASINI B) PROGRAMMA: Concetti di base Omeostasi; Feedback; Modello sperimentale; Unità funzionale. Trasporti attraverso la membrana plasmatica Concetto di gradiente (chimico, elettrico ed elettrochimico); Trasporto attivo e trasporto passivo; La pompa sodio-potassio. Potenziale di membrana Canali ionici a perdita; Equilibrio di Gibbs-Donnan; Potenziale di equilibrio di uno ione; Equazioni di Nernst e di Goldman. Potenziale di azione Canali ionici a controllo di potenziale; Genesi del potenziale di azione. Conduzione del potenziale Conduzione elettrotonica; La guaina mielinica e la conduzione saltatoria. Sinapsi Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche; Sinapsi neuro-muscolare; Proteine G e secondi messaggeri. Neurotrasmettitori e neuromodulatori Acetilcolina; recettori nicotinici e muscarinici; Glutamato, GABA e loro recettori; Catecolamine e loro recetori; Neuropeptidi e neuromodulazione. Meccanismi di rilascio del trasmettitore Natura quantica; Canali al calcio; Proteine del terminale presinaptico; Facilitazione e inibizione presinaptica. Conduzione elettrotonica e integrazione neuronale EPSP e IPSP; Costanti di tempo e di spazio. Fisiologia sensoriale Generalità: organi di senso, recettori sensoriali e organizzazione dei sistemi sensoriali; Retina e fototrasduzione; Coclea e trasduzione dello stimolo uditivo; Sensibilità tattile, termica e dolorifica; Il senso dell'equilibrio; Chemocettori: gusto e olfatto. Muscolatura volontaria Contrazione muscolare e accoppiamento elettromeccanico. Riflessi Recettori muscolari e riflessi spinali; Interneuroni inibitori. Sistema motorio Organizzazione del sistema motorio; Controllo della postura; Gangli della base e cervelletto. Il sistema endocrino Generalità: ghiandole endocrine e ormoni; Ipotalamo e ipofisi; Ormoni pancreatici e regolazione della glicemia; Ormoni tiroidei e regolazione del metabolismo. 25 Sistema nervoso autonomo Ortosimpatico e parasimpatico. Il cuore Miocardio specifico e aspecifico; Elettrocardiogramma; Potenziali nelle cellule dei tessuti cardiaci; Regolazione nervosa della funzione cardiaca; Meccanismi sinaptici nella regolazione nervosa del cuore. Il sistema circolatorio Il sistema arterioso: pressione arteriosa e resistenze periferiche; Controllo nervoso della pressione arteriosa; Scambi di soluti a livello dei capillari; Il sistema venoso. Funzione respiratoria Meccanica respiratoria; Trasporto di O2 e CO2 nel sangue; Interazioni nel trasporto di O2 e CO2; Centri respiratori. Funzione renale Nefrone; Filtrazione glomerulare; Riassorbimento e secrezione tubulari; Il sistema contro-corrente per il riassorbimento di acqua; Regolazione della composizione dei liquidi extracellulari. Funzione digestiva Motilità del canale alimentare; Secrezione salivare, gastrica ed intestinale; Assorbimento intestinale; Il pancreas esocrino; Il fegato. C) TESTI CONSIGLIATI: D.U. Silverthorn "Fisiologia Umana" (2000). Casa Editrice Ambrosiana, Milano. D. Randall, W. Burggren, K. French "Fisiologia Animale: meccanismi e adattamenti" (1999). Zanichelli, Bologna. D. Purves, G.J. Augustine, D. Fitzpatrick, L.C. Katz, A.-S. LaMantia, J.O. McNamara "Neuroscienze" (2000). Zanichelli, Bologna. Presentazione delle lezioni in Power Point 26 FISIOLOGIA II (C.F.U. 5) A) TITOLARE: Prof. Giovanni CASINI B) PROGRAMMA: Neurotrasmettitori e neuromodulatori Acetilcolina; recettori nicotinici e muscarinici Glutamato, GABA e loro recettori Catecolamine e loro recetori Neuropeptidi e neuromodulazione Meccanismi di rilascio del trasmettitore Natura quantica Canali al calcio Proteine del terminale presinaptico Facilitazione e inibizione presinaptica Conduzione elettrotonica e integrazione neuronale EPSP e IPSP Costanti di tempo e di spazio Organi di senso Retina e fototrasduzione Coclea e trasduzione dello stimolo uditivo Sensibilità tattile, termica e dolorifica Il senso dell'equilibrio Chemocettori: gusto e olfatto Riflessi Recettori muscolari e riflessi spinali Interneuroni inibitori Sistema motorio Organizzazione del sistema motorio Controllo della postura Gangli della base e cervelletto Il sistema endocrino Ipotalamo e ipofisi Ormoni pancreatici e regolazione della glicemia Ormoni tiroidei e regolazione del metabolismo Il sistema cardio-circolatorio Potenziali nelle cellule dei tessuti cardiaci Meccanismi sinaptici nella regolazione nervosa del cuore Controllo nervoso della pressione arteriosa La funzione respiratoria Centri respiratori Interazioni nel trasporto di O2 e CO2 Il rene e la regolazione del bilancio idrico-salino Il sistema contro-corrente per il riassorbimento di acqua Regolazione della composizione dei liquidi extracellulari 27 C) TESTI CONSIGLIATI: D.U. Silverthorn "Fisiologia Umana" (2000). Casa Editrice Ambrosiana, Milano. D. Randall, W. Burggren, K. French "Fisiologia Animale: meccanismi e adattamenti" (1999). Zanichelli, Bologna. D. Purves, G.J. Augustine, D. Fitzpatrick, L.C. Katz, A.-S. LaMantia, J.O. McNamara "Neuroscienze" (2000). Zanichelli, Bologna. 28 GENETICA (C.F.U. 9) A)TITOLARE: Prof: Fabrizio PALITTI B) PROGRAMMA: Le origini della Genetica. Le teorie di Darwin. La separazione fra soma e germe. I problemi della Genetica. La variabilità. Descrizione. Cause della variabilità. Gli esperimenti di Johannsen. Genotipo e fenotipo. Lo studio dei gemelli. Le leggi di Mendel. Storia. La Dominanza e la segregazione. L’indipendenza. Il poliibridismo. I reincroci. Variazioni di dominanza. Il mendelismo nell’uomo. Azione e cooperazione tra i geni. Pleiotropia. Rapporti mendeliani atipici. Allelia multipla. I gruppi sanguigni. Polimeria. Fattori letali. Teoria cromosomica dell’eredità. Concordanza fra mendelismo e movimento dei cromosomi. Eredità associata al sesso. Associazione e scambio. Teoria dello scambio.Il saggio a tre punti. Mappe citologiche. I cromosomi giganti delle ghiandole salivari. Genetica delle cellule somatiche. L’identificazione del materiale genetico. Esperimenti di Griffith. Esperimenti di Avery et al. Esperimenti di Hershey e Chase. La struttura degli acidi nucleici. La duplicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. L’azione primaria dei geni. Il codice genetico: natura e decifrazione. Mappe genetiche nei microrganismi. Trasformazione batterica.Coniugazione batterica. Trasduzione.Genetica dei batteriofagi. La struttura fine del gene. Analisi dei cistroni rII nel batteriofago. Regolazione della trascrizione genica. La regolazione del sistema lattosio. La regolazione della trascrizione dei geni negli eucarioti. Evoluzione del materiale genetico. Classificazione e frequenza delle mutazioni. Basi molecolari delle mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Mutazioni del genoma. Sindromi ereditarie umane. Induzione di mutazioni da parte di agenti fisici e chimici. Mutagenesi ambientale. Genetica di popolazioni. La teoria dell’evoluzione. Definizione della specie. L’equilibrio di Hardy-Weinberg. Cause di variazione dell’equilibrio. Genetica ed evoluzione. Il corso prevede esercitazioni pratiche su i seguenti argomenti: Eredità legata al sesso (Drosophila) Mitosi e Meiosi (Analisi al microscopio) Mutazioni (induzione ed analisi) Testi Consigliati: P.J. Russel Genetica, EdiSES, Napoli L.Hartwell, L.Hood, M. Goldberg et al. Genetica: dall’analisi formale alla genomica McGraw-Hill A.J.F. Griffiths , J.H.Miller ,D.T. Suzuki, R. C. Lewotin.,A Gelbart Genetica principi di analisi formale Zanichelli G. Montalenti, Introduzione alla genetica, UTET, Torino. (soprattutto per chi non può seguire le lezioni) 29 IMMUNOLOGIA (C.F.U. 4+1) A) TITOLARE : Prof. ssa Francesca Romana VELOTTI B) PROGRAMMA: - Introduzione all’immunologia Cenni di ematopoiesi; le cellule ematopoietiche; organizzazione tissutale del sistema immunitario, circolazione leucocitaria L’antigene ed il riconoscimento antigenico da parte dei linfociti B e T Il Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC): organizzazione genica, struttura molecolare, funzioni. Il rigetto dei trapianti Le Cellule che Presentano l’Antigene (APC). La captazione, la processazione e la presentazione dell’antigene Il recettore dell’antigene dei linfociti T (TCR): geni, riarrangiamento genico e generazione della diversità, struttura molecolare La maturazione dei linfociti T ed il timo: riarrangiamento genico, selezione timica positiva e negativa L’ attivazione dei linfociti T e la trasduzione del segnale Le funzioni dei linfociti T Helper (TH): TH di tipo 1 e TH di tipo 2 Le citochine e i fattori chemiotattici Le funzioni dei linfociti T Citotossici (CTL) Il recettore dell’antigene dei linfociti B (BcR): geni, riarrangiamento genico e generazione della diversità, struttura molecolare Lo sviluppo dei linfociti B: selezione ed eterogeneità L’ attivazione dei linfociti B e la trasduzione del segnale Le funzioni dei linfociti B. Gli anticorpi (Ab) o immunoglobuline (Ig): struttura molecolare, funzioni Linfociti “naive” e “memory” Le cellule Natural Killer (NK): sviluppo, riconoscimento dell’antigene, attivazione, funzioni La fagocitosi e i sistemi antimicrobici ossigeno-dipendenti ed ossigeno-indipendenti Il complemento Testi consigliati: - Abbas AK, Lichtman AH, Pober JS, Immunologia Cellulare e Molecolare, Piccin. - Roitt I, Brostoff J, Male D, Immunologia, Zanichelli. - Kuby J, Immunologia, Utet. - Janeway CA, Travers P, Immunobiologia, Piccin. 30 LABORATORIO METODOLOGICO I (CFU O+3) A) TITOLARI: Proff: Luigi BOSCO - Anna Maria FAUSTO - Antonio TIEZZI LABORATORIO METODOLOGICO II (CFU 0+4) A) TITOLARI: Proff: Roberta MESCHINI – Anna Grazia FICCA – Nicla ROMANO – Carlo CAPORALE LABORATORIO METODOLOGICO III (CFU 0+4) A) TITOLARI: Proff. Giovanni CASINI – Giuseppe NASCETTI – Silvia CROGNALE – Francesca Romana VELOTTI 31 LABORATORIO DI MISURE + STATISTICA (C.F.U. 3+2) A) TITOLARE: Dott. ssa Ines DELFINO B) PROGRAMMA: TEORIA Rappresentazione grafica di Grandezze. Errori sistematici, errori di lettura, errori casuali, errori relativi, cifre significative, propagazione degli errori. Media, media pesata, deviazione standard. Probabilità, distribuzioni limite. Distribuzione Gaussiana. Limite di confidenza. Metodo dei minimi quadrati. Covarianza. Coefficiente di correlazione lineare. Test di ipotesi. Test del 2 Distribuzione binomiale e di Poisson. Radioattività. Legge di Ohm. Legge delle maglie, legge dei nodi. Circuiti RC in corrente continua: carica e scarica del condensatore. Utilizzo del multimetro per misure di resistenze, correnti, differenze di potenziale. Corrente alternata. Potenza in corrente alternata. Risposta della resistenza, capacità ed induttanza in corrente alternata. Circuito RLC in corrente alternata. Funzionamento dell’oscilloscopio. Principi di funzionamento del laser. ESPERIENZE Statistica Misura dell’accelerazione di gravità con il pendolo semplice Misura del calore specifico di un corpo Misura della viscosità di un liquido Verifica della legge di Ohm in corrente continua. Circuito RC in corrente alternata Ottica: reticolo di diffrazione Radioattività Testi consigliati: - Introduzione all’analisi degli errori, Taylor, ZANICHELLI - Fondamenti di Fisica, Halliday, Resnick, Walzer, AMBROSIANA 32 LINGUA INGLESE APPLICATA (C.F.U. 4) A) TITOLARE: DOTT. MARVIN OXENHAM B) PROGRAMMA: Obiettivi del corso: • Introdurre un vocabolario inglese scientifico di base. • Esercitare nella comprensione di materiale scientifico sia in forma scritta sia parlata. • Affrontare alcune questioni legate alla stesura di testi scientifici in lingua inglese. Testi • • • Dispensa del Prof Oxenham: Lingua Inglese Applicata Matthews, Bowen e Matthews: Successful Scientific Writing (second edition), Cambridge University Press, 2000 (non è necessario l’acquisto – appunti verranno dati in aula) Video: Unlocking the Mystery of Life, Illustra Media Livello del corso e svolgimento delle lezioni • Il corso presuppone un livello soglia B1 (lower-intermediate). • Le lezioni verranno svolte interamente in lingua inglese e consisteranno nella lettura di testi con relativi esercizi di comprensione e di vocabolario, nella partecipazione a discussioni pilotate, nella visione e disamina di un video scientifico e in esercizi di scrittura. Schema del corso (32 ORE) Lesson 1: ABC’S IN SCIENCE Lesson 2: ECOLOGY Lesson 3: DESIGN ORIGIN THEORIES (VIDEO) Lesson 4: BIOTECHNOLOGY Lesson 5: ENGLISH AS A SECOND LANGUAGE IN SCIENTIFIC WRITING Lesson 6: WORLD VIEWS Esame L’esame sarà orale e si articolerà sul contenuto delle lezioni di cui si raccomanda la frequenza. 33 MATEMATICA (C.F.U. 5+1) A) TITOLARE: Prof. Antonio LEONELLI B) PROGRAMMA: Insiemi e sottoinsiemi. Operazioni tra insiemi. Numeri naturali, interi, razionali, reali. Retta reale estesa. Sistemi di coordinate cartesiane nella retta e nel piano. Circonferenza goniometrica. Misura degli archi in radianti. Nozioni fondamentali di trigonometria. Spazi Rn . Equazione cartesiana esplicita di una retta nel piano; coefficiente angolare e intercetta. Concetto di funzione. Immagine e grafico. Grafici delle funzioni trigonometriche. Funzioni invertibili. Composizione di funzioni. Controimmagini, insiemi di livello, incrementi, vettori. Somma di due vettori e prodotto di un vettore per uno scalare. Equazioni parametriche e cartesiane di rette e piani nello spazio. Gradi di libertà. Modulo di un vettore e distanza tra due punti. Vettori di dati sperimentali. Media aritmetica, vettore degli scarti, deviazione standard, varianza di una n-upla di dati sperimentali. Prodotto scalare. Angolo tra due vettori in Rn . Coefficiente di correlazione lineare. Trasformazioni lineari. Matrici. Determinanti. Prodotto vettoriale. Prodotto misto. Sistemi lineari. Regola di Cramer. Differenziale di un campo scalare. Derivata di una funzione di una variabile e di un campo vettoriale in una variabile. Significati geometrici e cinematica. Derivate successive. Derivate parziali e gradiente. Regole di derivazione. Forme indeterminate e regola di de l'Hospital. Applicazioni allo studio delle funzioni. Funzioni esponenziali e logaritmiche. Coordinate logaritmiche. Funzioni potenza. Ordini di infinitesimo e di infinito. Serie di Taylor. Matrice Hessiana di un campo scalare. Teorema di Schwarz. Ricerca dei punti di massimo, minimo, sella di un campo scalare. Autovalori e autovettori. Polinomio caratteristico. Metodo dei minimi quadrati. Retta di regressione. Integrali definiti e indefiniti. Teorema della media. Teorema fondamentale del calcolo. Integrazione per parti e per sostituzione. Calcolo combinatorio. Algebra dei numeri complessi. Equazioni differenziali a variabili separabili e lineari di ordine n a coefficienti costanti. Oscillatore armonico. Dinamica delle popolazioni. Crescita esponenziale e logistica. Sistemi differenziali, orbite, punti di equilibrio. Predazione, equazioni di Lotka-Volterra. Cooperazione obbligatoria. Competizione esclusiva. C) TESTI CONSIGLIATI Antonio Leonelli, Matematica per le scienze sperimentali. Editore Japadre, L’Aquila. 34 MORFOGENESI E ANATOMIA COMPARATA DEI VERTEBRATI (C.F.U. 9) A) TITOLARI: Prof. sse Lucia MASTROLIA, Nicla ROMANO B) PROGRAMMA: Morfogenesi (3 CFU) Sessualità e riproduzione. Migrazione delle cellule germinali e gametogenesi. La fecondazione, processi di maturazione dello spermatozoo e uovo, incontro dei gameti, blocco della polispermia. La segmentazione, eventi che dirigono la divisione cellulare e la formazione del blastocele. La gastrulazione, movimenti cellulari e formazione dei foglietti: entoderma, mesoderma, ectoderma e cellule della cresta neurale. La nerulazione, formazione del tubo neurale e ruolo della corda. Annessi embrionali.Organogenesi ed il celoma. Anatomia Comparata (6 CFU) I cordati e relazioni filogenetiche dei cranioti.Organizzazione generale e caratteristiche principali dei Vertebrati e loro storia evolutuiva. Anatomia ed aspetti funzionali dei seguenti apparati. Il tegumento. Lo scheletro del cranio, assile e delle appendici. Anatomia funzionale del sostegno e della locomozione. Il sistema muscolare. Il sistema nervoso (midollo spinale, nervi periferici e cervello, organi di senso); Il sistema endocrino ed il sistema immunitario. L’apparato digerente, respiratorio, circolatorio e urogenitale dei Vertebrati. Testi consigliati: Per la parte di Morfogenesi: Gilbert, Biologia dello Sviluppo (solo prima parte), ed. Zanichelli. Oppure: G. Giudice “Biologia dello Sviluppo”, ed. Grasso. Per la parte di Anatomia: Liem et al., Anatomia Cmparata dei Vertebrati, ed. EDISES 35 MICROBIOLOGIA (CFU 9) A) TITOLARE: Prof. Federico FEDERICI B) PROGRAMMA: 1. Storia della Microbiologia: la scoperta del mondo dei microrganismi; la controversia sulla generazione spontanea; i microrganismi come agenti di malattia e loro ruolo nella trasformazione della sostanza organica. 2. Basi tecniche del laboratorio di microbiologia: il microscopio, richiami di fisica ottica; preparati a fresco e colorati; microscopia elettronica (a trasmissione ed a scansione), cenni; la coltura pura ed il suo ottenimento; principi generali di nutrizione microbica; preparazione dei terreni colturali; teoria e pratica della sterilizzazione; controlli di sterilità 3. Citologia: cellula procariote ed eucariote: generalità; struttura ed ultrastruttura della cellula batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; la parete cellulare, composizione chimica e caratteristiche; la parete dei batteri Gram+ e Gram-; la parete degli archebatteri e degli eucarioti; la capsula e la virulenza ad essa legata; il movimento e gli organi di movimento; la chemiotassi; l’endospora batterica, struttura, funzione ed importanaza; cenni alle spore degli eucarioti ed alla alternanza di generazione; il mitocondrio e la funzione respiratoria; cenni all’arrangiamento del DNA ed alla divisione cellulare; 4. Fisiologia cellulare: richiami di chimica e biochimica cellulare (energia di attivazione; catalisi ed enzimi; le reazioni biologiche di ossidoriduzione; trasportatori di idrogeno e di elettroni; i composti fosfato con legami ricchi di energia); produzione di energia nei sistemi biologici; la glicolisi e le vie simili; riossidazione del NAD ridotto: fermentazione e respirazione; la fermentazione alcolica e lattica; la respirazione aerobia; il ciclo degli acidi tricarbossilici; il sistema di trasporto degli elettroni; bilancio energetico della respirazione; cenni alla respirazione anaerobia; biosintesi e ricambio del materiale cellulare; 5. Sviluppo microbico: di una singola cellula e di una popolazione microbica; misura dello sviluppo e curva di crescita; repressione catabolica e diauxia; effetto delle condizioni colturali sullo sviluppo microbico; 6. Principi di genetica molecolare e genetica batterica: richiami alla struttura del DNA; azione degli enzimi di restrizione; replicazione del DNA; elementi genetici; riarrangiamento dei geni; trasposoni; il processo di trascrizione; struttura e funzione di mRNA e tRNA; il processo di traduzione e la sintesi proteica; il codice genetico; agenti mutageni e mutazioni; la ricombinazione nei batteri; trasformazione, trasduzione e coniugazione; plasmidi e loro significato biologico; 7. Virologia: natura della particella virale; conte virali; caratteristiche generali della riproduzione virale; principi di genetica dei virus; batteriofagi RNA; batteriofagi DNA icosaedrici a singolo filamento, il virus fX174; il virus M13; virus DNA a doppio filamento T7 e MU; i virus batterici temperati e la lisogenia; il fago T4 ed il processo di autoassemblaggio; le principali famiglie di virus animali (cenni); 8. Ecologia microbica microrganismi nei diversi comparti ambientali: aria, acqua e suolo; richiami alle tecniche di isolamento ed identificazione dei microrganismi; interazioni tra popolazioni microbiche e con altri organismi; comunità microbiche ed ecosistemi; i principali cicli biogeochimici (carbonio, azoto, ferro. ecc.): 9. Biotecnologie microbiche: i microrganismi di interesse industriale; screening da ambienti naturali e da collezioni; il fermentatore, geometria ed impieghi; il processo di scale-up; metaboliti primari e secondari; produzione di antibiotici; produzione di enzimi e di SCP; tecniche del DNA ricombinante e microrganismi geneticamente modificati; problemi connessi all’uso di OGM 10. Sistematica batterica (cenni): il concetto di specie in batteriologia; principali criteri per la classificazione degli organismi procariotici 36 SCIENZA DELL’ALIMENTAZIONE (C.F.U. 5) A) TITOLARE: Prof. Gianni TOMASSI B) PROGRAMMA: − − − − − − − − − Composizione dell’organismo umano; Calorimetria; quoziente respiratorio; metabolismo basale e totale; Termogenesi indotta dalla dieta: Glucidi: generalità e classificazione; digestione assorbimento e destino metabolico; Lipidi: generalità e classificazione; digestione assorbimento e destino metabolico; Proteine: generalità e classificazione; digestione assorbimento e destino metabolico; Acqua: il fabbisogno idrico; I minerali; macro e micronutrienti Vitamine generalità e classificazione. Testi principali di riferimento: A. Mariani –Costantini; C. Cannella; G Tomassi/ Fondamenti di Nutrizione Umana. Il Pensiero Scientifico Editore Roma, 1999. − Livelli di Assunzione Raccomandati di Energia e Nutrienti Società Italiana di Nutrizione Umana − 37 ZOOLOGIA (C.F.U. 9) A) TITOLARI: Proff: Massimo MAZZINI - Anna Maria FAUSTO B) PROGRAMMA: I Livelli di studio della biologia animale. La zoologia e le sue articolazioni. Ruolo delle discipline zoologiche nella moderna biologia. La specie: concetto e definizione di specie biologica; caratteri diagnostici della specie. Regioni zoogeografiche. Variazione geografica e sottospecie, specie monotipiche e specie politipiche. Concetti di omologia, analogia, categorie sistematiche, regole di nomenclatura zoologica. Creazionismo ed evoluzionismo. Meccanismi di isolamento riproduttivo. Adattamento. Radiazione adattativa. Faune insulari. Meccanismi di riproduzione nel regno animale: riproduzione agamica e rigenerazione. Riproduzione sessuale: metagenesi. La sessualità. caratteri sessuali primari, secondari, dimorfismo sessuale, gonocorismo, ermafrodismo, partenogenesi, eterogonia, pedogenesi e poliembrionia. Neotenia, significato adattativo ed evolutivo. Fecondazione interna ed esterna, accoppiamento, sviluppo embrionale e postembrionale. Cenni di fisiologia adattativa: alimentazione, respirazione, sistemi di trasporto interno e sistemi di difesa, escrezione, locomozione. Cenni di etologia: stimoli e segnali, comunicazione, corteggiamento, cure parentali, aggressione intraspecifica, comportamento innato e appreso. Comportamento e organizzazione sociale. Ritmi biologici, migrazioni, orientamento. Rapporti intraspecifici ed interspecifici: colonie e società, competizione, territorialismo, predazione, competizione, simbiosi, parassitismo. Colorazione adattative: criptismo e mimetismo. Bioluminescenza. Concetti generali di biologia evoluzionistica, biodiversità, sistematica e filogenesi. Posizione sistematica, architettura generale del corpo e suoi aspetti funzionali, riproduzione e sviluppo, strategie adattative dei principali taxa animali: Protozoi, Poriferi, Cnidari, Platelminti, Nematodi, Anellidi, Artropodi, Molluschi, Echinodermi e Cordati. Testi consigliati: Argano R. et al. Zoologia generale e sistematica, Monduzzi. Baccetti B. et al. Lineamenti di Zoologia sistematica, Zanichelli. Freeman B.H. e Bracegirdle B. Atlante di Anatomia degli Invertebrati, Piccin. Hickman et al. Diversità Animale, McGraw-Hill Mitchel L.G. et al., Zoologia., Zanichelli. Storer T.I. et al. Zoologia, Zanichelli. Zaffagnini F. e Sabelli B. Atlante di Morfologia degli Invertebrati, Piccin. Lecointre G., Le Guyader H. La sistematica della vita. Zanichelli 38 39
