Istituzioni di Matematica I Obiettivi: Fornire i principali

PROGRAMMI DEL CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE
Istituzioni di Matematica I
Obiettivi: Fornire i principali strumenti matematici necessari per lo studio delle discipline fisiche e
chimiche e per le applicazioni in campo biologico.
Contenuti: Cenni di teoria degli insiemi. Numeri reali e numeri complessi. Funzioni reali. Complementi ai
numeri reali. Limiti di successioni. Limiti di funzioni. Funzioni continue. Serie numeriche.
Istituzioni di Matematica II
Obiettivi: Fornire i principali strumenti matematici necessari per lo studio delle discipline fisiche e
chimiche e per le applicazioni in campo biologico.
Contenuti: Derivate. Applicazioni del calcolo differenziale. Studio di funzioni. Integrali definiti. Integrali
indefiniti. Metodi di integrazione. Formula di Taylor.
Chimica Generale ed Inorganica
Obiettivi: Il corso tratta gli argomenti fondamentali della chimica generale ed inorganica ed intende
fornire allo studente un quadro di conoscenze teoriche di base, che gli consenta di comprendere, da una
parte, l'importanza e l'estensione culturale della disciplina, dall'altra i metodi di ricerca utilizzati.
Contenuti: Struttura dell’atomo e configurazioni elettroniche. Gli elementi e i loro composti. Il sistema
periodico. I legame e le interazioni nelle molecole. Struttura delle molecole inorganiche. R e relazioni
quantitative. Gli stati della materia. Gas ideali e gas reali. Le proprietà colligative delle soluzioni. La
cinetica: definizioni; equazione cinetica e ordine; meccanismo e molecolarità. I principi della
termodinamica. L’equilibrio chimico, gli equilibri in soluzione acquosa. Acidi, basi, forti e deboli.
L’idrolisi, i tamponi. Le reazioni redox. L’elettrochimica.
Fisica I
Obiettivi: Fornire gli strumenti di base per la comprensione e la descrizione quantitativa dei fenomeni
fisici la cui conoscenza è indispensabile per il biologo, ed applicare tali strumenti allo studio specifico di
tali
fenomeni.
Contenuti: Elementi basilari di Fisica classica (Meccanica, Ottica,Termodinamica ed Elettromagnetismo),
con approfondimento, per ogni settore, dei temi riguardanti lo studio dei fenomeni biologici (Stress e
fratture, fisica dei fluidi applicata a sistemi biologici, diffusione in ambito biologico, osmosi,
sedimentazione,
centrifugazione,
l'occhio, il microscopio ottico, interazione di campi elettromagnetici e biosistemi, valutazione di impatti
ambientali di tipo fisico).
Fisica II
Obiettivi: Fornire gli elementi basilari per l'analisi di dati acquisiti, in particolare, in ambito biologico.
Contenuti: Elementi di teoria degli errori e di analisi statistica dei dati applicati a raccolte di dati in ambito
biologico.
Principi di Informatica
Obiettivi: Il corso si propone di fornire una introduzione generale all'uso del personal computer, con
specifica attenzione al suo utilizzo nella pratica scientifica.
Contenuti: Sono trattati gli elementi fondamentali dell'architettura, del funzionamento e dell'uso del
calcolatore. Sono introdotti i programmi applicativi più generali ed elementi di programmazione. Il corso
introduce una selezione di strumenti di "pattern recognition" e "machine learning" per la Bioinformatica,
ossia metodi automatici di analisi applicabili all'indagine di grandi quantità di dati biologici sperimentali.
Citologia e Istologia
Obiettivi: Il corso intende dare allo studente le conoscenze di base sull’organizzazione della cellula
animale e del suo differenziamento e sull’organizzazione dei principali tessuti.
Contenuti: Caratteristiche generali degli esseri viventi. La teoria cellulare. Livelli di organizzazione
cellulare: Procarioti ed Eucarioti. Introduzione alle principali strutture e funzioni della cellula. Membrana
cellulare. Citoscheletro. Reticolo. Apparato di Golgi. Mitocondri. Nucleo e nucleolo. Riproduzione dei
batteri. Mitosi e meiosi. Il differenziamento cellulare. Il tessuto epiteliale. Il tessuto connettivo. Il sangue.
Il tessuto muscolare. Il tessuto nervoso.
Botanica
Obiettivi: Fornire agli studenti conoscenze di base in chiave evoluzionistica sulla struttura, lo sviluppo, la
nutrizione, i cicli ontogenetici e i processi riproduttivi delle piante.
Contenuti: Struttura, fisiologia, riproduzione e distribuzione di procarioti e protisti autotrofi. Le piante
terrestri: Briofite, Pteridofite, Gimnosperme, Angiosperme. Cicli riproduttivi. Il fiore. Organizzazione
anatomica delle piante. I tessuti vegetali. Accrescimento primario e secondario. Trasporto xilematico e
floematico. Traspirazione e nutrizione delle piante. Fotosintesi. I funghi. Le micorrize. I licheni.
Adattamento delle piante all’ambiente.
Zoologia
Obiettivi: Fornire agli studenti alcuni approfondimenti di tematiche generali della biologia degli organismi
animali (biologia evolutiva, organizzazione anatomica, riproduzione, sviluppo embrionale) attraverso lo
studio di gruppi modello.
Contenuti: Caratteristiche degli organismi animali. Concetto di specie. Le categorie sistematiche
sopraspecifiche e le regole di nomenclatura. Riproduzione, accrescimento e sessualità. La gamia. I cicli
biologici: alternanza di mitosi meiosi e cariogamia. La riproduzione asessuale e sessuale nei Protozoi e nei
Metazoi. Riproduzione sessuale: origine delle cellule germinali. Sviluppo embrionale. Architettura
generale del corpo animale. Generalità sui phyla animali. Protozoi. Poriferi. Celenterati. Platelminti.
Nematodi. Lofoforati. Molluschi. Anellidi. Artropodi. Echinodermi. Cordati: Tunicati, Leptocardi,
Vertebrati.
Inglese
Obiettivi: Acquisire la capacità di leggere e di comprendere un testo inglese di argomento tecnicobiologico, di comunicare in situazioni quotidiane, di scrivere un curriculum e una breve lettera di
presentazione.
Queste attività formative sono dedicate alla conoscenza di base della lingua inglese e all’approfondimento
di tale conoscenza [art. 10, com. 1, let. F della definizione delle attività formative di una Classe].
Contenuti: Corso di primo livello per la conoscenza di base della lingua inglese, con particolare riguardo
per l’uso della terminologia scientifica.
Chimica Organica
Prerequisiti :
Chimica generale ed inorganica
Contenuto del corso:
Legami covalenti e forma delle molecole. Struttura elettronica degli atomi, modello di Lewis. Gli angoli
di legame e la forma delle molecole. I gruppi funzionali. Gli isomeri strutturali. La risonanza.
Alcani e cicloalcani. Struttura, isomeria e nomenclatura degli alcani e dei cicloalcani. Conformazioni degli
alcani e dei cicloalcani. Isomeria cis-trans nei cicloalcani. Proprietà fisiche e reattività degli alcani e dei
cicloalcani.
Alcheni ed alchini. Nomenclatura. Isomeria cis-trans. Proprietà fisiche e reattività.
Stereochimica. Classificazione degli enantiomeri: il sistema (R-S). Formule di proiezione di Fisher.
Molecole cicliche ed acicliche con due o più stereocentri. Proprietà degli stereoisomeri.
Alcooli, eteri e tioli. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Reattività chimica.
Alogenuri alchilici. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Lesostituzioni nucleofile. Le Reazioni di
eliminazione.
Benzene e suoi derivati. Il concetto di aromaticità. Sostituzione elettrofila aromatica. Fenoli.
Ammine. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Basicità e reattività.
Aldeidi e chetoni. Proprietà fisiche. Le reazioni del gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica.
Ossidazioni e riduzioni. Reazione di condensazione alcolica.
Carboidrati. Monosaccaridi. Struttura ciclica. Mutarotazione. Disaccaridi ed oligosaccaridi. Polisaccaridi.
Acidi carbossilici. Proprietà fisiche. Acidità. Riduzione. Esterificazione.
Derivati funzionali degli acidi carbossilici. Nomenclatura. Reattività.
Lipidi. Acidi grassi, Triacilgliceroli. Saponi e detergenti sintetici. Uso dei fosfati come emulsionanti.
Amminoacidi e proteine. Proprietà acido-base degli amminoacidi. Polipeptidi e proteine
Acidi nucleici. Nucleosidi e nucleotidi. Cenni sulla struttura del DNA e del RNA.
Esecitazioni di Laboratorio
Tecniche di purificazione e separazione dei composti organici. Cristallizzazione, Estrazione,
Cromatografia di adsorbimento, H.P.L.C, gas cromatografia.
Cenni sui metodi fisici in chimica organica. Spettroscopia NMR, infrarossa ed ultravioletta.
Testi consigliati:
Mc Murry, Fondamenti di Chimica Organica, Zanichelli (Bologna).
W.H. Brown, Introduzione alla Chimica Organica, Edises (Napoli).
D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. S. Kriz, Il laboratorio di Chimica Organica, Sorbona, Milano.
Chimica Fisica
Primo principio della termodinamica: conservazione dell’energia, energia interna, capacità termica,
entalpia, trasformazioni chimiche ed entalpia di reazione, entalpia standard di formazione. Secondo
principio della termodinamica: entropia, verso delle trasformazioni spontanee, entropia e secondo
principio, entropia assoluta e terzo principio, entropia di reazione, lo svolgimento spontaneo delle reazioni
chimiche. Energia libera di Gibbs, energia libera di reazione, energia libera di formazione, definizione e
proprietà della costante di equilibrio, energia libera e composizione, reazioni all’equilibrio, condizione di
equilibrio, effetto della temperatura, effetto della pressione. Equilibri di fase: diagramma di stato di una
sostanza pura, i confini di fase, punti caratteristici, la regola delle fasi. Proprietà delle soluzioni non
elettrolitiche: miscele, grandezze parziali molari, potenziale chimico, soluzioni ideali, proprietà colligative.
Interpretazione della costante di equilibrio: gli acidi e le basi, equilibri di solubilità, attività biologica,
termodinamica dell’ATP, lo stato standard biologico, metabolismo aerobico e anaerobico. Elettrochimica:
celle elettrochimiche, le semireazioni e gli elettrodi, tipi di celle, equazione di Nernst, potenziale di
riduzione, potenziale standard, elettrodo ad idrogeno e pH.
Cinetica chimica: velocità di reazione, ordine di reazione, reazioni di primo e secondo ordine, tempo di
dimezzamento, dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura, parametri di Arrhenius, teoria delle
collisioni, teoria del complesso attivato, catalisi, interpretazione delle leggi cinetiche, meccanismo di
reazione, reazioni elementari, approssimazione dello stato stazionario e dello stadio stadio cineticamente
determinante, reazioni unimolecolari, reazioni a catena, reazioni fotochimiche. Meccasnismo dell’azione
enzimatica, inibizione enzimatica.
Chimica quantistica: i fallimenti della meccanica classica, l’equazione di Schrodinger, struttura atomica,
orbitali atomici, struttura molecolare, orbitali molecolari, legame chimico.
Spettroscopia: aspetti generali, separazione dei moti, spettroscopia rotazionale, spettroscopia vibrazionale,
spettroscopia elettronica, spettroscopia Raman, fluorescenza e fosforescenza, dicroismo circolare,
risonanza magnetica nucleare.
Coesione e struttura: origine della coesione, entalpia reticolare, coesione coulombiana, molecole polari,
interazione tra dipoli, momento di dipolo indotto, interazioni di dispersione, il legame ad idrogeno, fluidi,
gas reali, liquidi e cristalli liquidi, struttura dei cristalli, cella elementare, piani cristallini, tecniche di
diffrazione, legge di Bragg, cristalli ionici, b iopolimeri di origine naturale, struttura primaria e secondaria,
strutture di ordine superiore.
Biochimica
Struttura e funzione delle proteine. Mioglobina ed emoglobina. Gli enzimi. Meccanismi d'azione degli
enzimi. Regolazione dell'attività enzimatica. Le proteine del tessuto connettivo. Le membrane biologiche.
Il metabolismo: concetti di base e disegno generale. I carboidrati. Glicolisi. Ciclo dell'acido citrico.
Fosforilazione ossidativa. Via del pentoso-fosfato e gluconeogenesi. Metabolismo del glicogeno.
Metabolismo degli acidi grassi. Degradazione degli amminoacidi e ciclo dell'urea. Biosintesi dei lipidi di
membrana e degli ormoni steroidei. Biosintesi degli amminoacidi e dell'eme. Biosintesi dei nucleotidi.
Integrazione del metabolismo. Sintesi proteica. Trasporto delle proteine.
Metologie Biochimiche
Tamponi biologici. Metodi di quantificazione delle proteine. Princìpi delle tecniche cromatografiche.
Princìpi delle tecniche elettroforetiche. Gel elettroforesi di proteine: nativa, in condizioni denaturanti
(SDS-PAGE), isoelettrofocalizzazione, 2D-PAGE. Gel elettroforesi di acidi nucleici. Metodi di rivelazione
delle macromolecole su gel. Blotting. Principi delle tecniche immunochimiche. Anticorpi policlonali e
monoclonali. Saggi immunoenzimatici: ELISA competitivo, a doppio anticorpo, indiretto. Tecniche
spettroscopiche: spettroscopia di assorbimento UV/visibile, spettrofluorimetria. Enzimi e princìpi della
cinetica enzimatica. Determinazione della velocità di reazione enzimatica: tecniche dirette ed indirette.
Dosaggi enzimatici ed unità di attività. Reazioni enzimatiche accoppiate.
Fisiologia vegetale
La cellula vegetale: gli organuli cellulari e le loro funzioni. Principali tecniche di indagine in Fisiologia
Vegetale. L’assorbimento dell’acqua e dei soluti: trasporto attivo e passivo. Carrier e trasportatori. Il
movimento dell’acqua: diffusione, flusso di massa ed osmosi. Potenziale idrico. La nutrizione minerale:
Macro e micronutrienti. Le soluzioni nutritive. Sintomi di carenza. Le curve di crescita e la legge del
minimo. Bilancio idrico nella pianta: Trasporto xilematico e pressione radicale. Traspirazione cuticolare e
stomatica. Teoria della coesione-adesione. Gli stomi: meccanismo di apertura e chiusura. Traslocazione
floematica: La traslocazione attraverso il floema: morfologia ed anatomia. Teoria del flusso di massa.
Caricamento e scaricamento del floema. Allocazione e ripartizione. La fotosintesi clorofilliana: apparato
fotosintetico. Sintesi e funzione dei pigmenti. Unità fotosintetica. La fase luminosa della fotosintesi. La
fase oscura. Cicli C3, C4 e CAM. La fotorespirazione. Ecologia della fotosintesi. Fotosintesi anossigenica.
Il metabolismo respiratorio: glicolisi, ciclo di Krebs, catena respiratoria, respirazione cianuro-resistente. Il
ciclo dei pentoso fosfati. Catabolismo dei lipidi e ciclo del gliossilato. Glucuneogenesi. Assimilazione egli
elementi minerali: Assorbimento, riduzione ed assimilazione del nitrato. Sintesi dei principali
amminoacidi. Ciclo dell'azoto (nitrificazione, ammonificazione, denitrificazione). Fissazione biologica
dell'azoto. Assorbimento ed assimilazione dello zolfo. Ciclo dello zolfo, del carbonio e del fosforo.
Fisiologia dell'organismo vegetale: La germinazione. Struttura e composizione del seme. Le riserve e la
normale composizione del seme. II metabolismo del seme germinante. Vitalità, maturità morfologica e
fisiologica dei semi. La dormienza. Ormoni delle piante e fitoregolatori sintetici. Gibberelline, citochinine,
etilene, acido abscissico, acido giasmonico, poliammine e altri regolatori dell'accrescimento e dello
sviluppo. I movimenti delle piante: tropismi e nastie. Fotoperiodismo e fioritura. I prodotti secondari delle
piante. Fisiologia dello stress
Anatomia Comparata
Il corso descrive le tappe fondamentali dello sviluppo degli organismi (soprattutto Vertebrati) dalla
formazione dei gameti, all'uovo fecondato fino alla formazione dei tre foglietti embrionali dai quali si
originano i diversi tessuti ed organi. Induzione primaria e secondaria. Neurulazione ed organogenesi
Vengono descrittivi gli organi ed i sistemi dei Vertebrati. Viene effettuata una comparazione tra forma
delle strutture e loro funzione in relazione ai differenti habitat.
Fisiologia generale
Fisiologia della cellula e della membrana cellulare. Scambi tra cellula e ambiente. Potenziali bioelettrici:
eccitabilità e contrattilità. Compartimenti idrici dell’organismo. Funzioni circolatoria, respiratoria ed
escretoria. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Controllo delle funzioni.
Biologia Molecolare
Il corso si propone di analizzare in modo dettagliato gli aspetti biochimici fondamentali della struttura e
della funzione degli acidi nucleici. Utilizzando sistemi modello batterici e fagici verranno spiegate le basi
molecolari dell'informazione genetica, del suo mantenimento e del controllo della sua espressione.
Elementi di Ingegneria Genetica per l'analisi del genoma. Produzione di proteine ricombinanti.
Ecologia
Il corso fornisce conoscenze di base su: 1) struttura e funzionamento dei sistemi ecologici naturali,
acquatici e terrestri, 2) alterazioni indotte dall’uomo sugli ecosistemi.
Struttura e funzioni degli ecosistemi. I livelli di organizzazione: organismi, popolazioni e comunità.
Interazioni fra organismi e ambiente. Condizioni e risorse. Il sottosistema suolo. Ecologia di popolazione.
Competizione, predazione, parassitismo e simbiosi; Selezione naturale e adattamento: Struttura e sviluppo
delle comunità. Il concetto di nicchia ecologica. Flusso dell’energia attraverso la comunità. Produzione
primaria e decomposizione. Catene alimentari ed efficienze ecologiche. Ciclo dei nutrienti. Impatto
antropico sugli ecosistemi.