Codice insegnamento

4S01837

Crediti

7

Coordinatore

Cristina Bombieri

Lingua di erogazione

Italiano

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base di biologia, biochimica, fisica e statistica, tenendo in particolare considerazione quelle maggiormente utili alla comprensione ed all’approfondimento di problematiche biomediche associate alla fisioterapia e di fornire i fondamenti del metodo sperimentale alla base delle moderne discipline scientifiche e tecnologiche, per educare lo studente al rigore scientifico e alla valutazione critica dei dati sperimentali. A completamento del corso lo studente avrà acquisito le competenze necessarie per comprendere, descrivere e analizzare i fenomeni naturali, biologici e fisici, con particolare riguardo alle problematiche biomediche e sarà in grado di spiegare i meccanismi molecolari e cellulari alla base del funzionamento dell’intero organismo e cogliere il significato patogenetico di eventuali alterazioni di essi, dimostrando inoltre la capacità di esporre le argomentazioni relative alle conoscenze acquisite in modo preciso, con valutazione critica e con linguaggio scientifico appropriato. Avrà infine sviluppato la capacità di affrontare con buona autonomia ulteriori approfondimenti specialistici che saranno oggetto degli insegnamenti dei successivi anni di corso. MODULO: FISICA APPLICATA Fornire conoscenze di base sulle grandezze e sulle leggi fondamentali della Fisica, in particolare della meccanica e sulla loro applicazione in fenomeni e situazioni concrete di interesse biomedico e far acquisire capacità di risolvere semplici problemi di Fisica, soprattutto di Biomeccanica, anche applicati a situazioni concrete. MODULO: BIOCHIMICA Fornire conoscenze di base di chimica organica e biochimica sulle relazioni struttura-funzione delle principali classi di macromolecole biologiche, sulla regolazione metabolica a livello molecolare e sulle interconnessioni esistenti tra i diversi processi biochimici e sulle trasformazioni energetiche ad essi connesse. MODULO: BIOLOGIA APPLICATA Fornire competenze di biologia e genetica umana, in una visione evoluzionistica, relative alle caratteristiche strutturali, funzionali e molecolari dei processi cellulari comuni agli organismi viventi e in particolare dei meccanismi di base che regolano attività, riproduzione, interazioni cellulari e la trasmissione dei caratteri ereditari normali e patologici nell’uomo. MODULO: STATISTICA DESCRITTIVA Fornire competenze nell'ambito della bio-statistica con particolare riguardo ai metodi statistici di base per l'analisi di dati biomedici come la modalità di raccolta e sintesi dei dati di ricerca clinica o epidemiologica, calcolo delle probabilità, generalizzare le informazioni raccolte su un campione alla popolazione di origine, la rappresentazione grafica di sintesi e l’interpretazione dei principali risultati statistici.

Programma

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MM: BIOCHIMICA
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ELEMENTI DI CHIMICA (in parte nei saperi minimi) 1. La struttura dell’atomo e le proprietà periodiche degli elementi: composizione della materia; atomo e particelle subatomiche; teoria atomica; numeri quantici e orbitali; configurazione elettronica; tavola periodica e reattività chimica degli elementi; affinità elettronica, elettronegatività. 2. Il legame chimico: molecole e ioni; legame ionico; legame covalente; forze intermolecolari; legame a idrogeno. 3. Soluzioni e reazioni acido-base: concentrazione delle soluzioni, teoria acido-base secondo Arrhenius e Brőnsted-Lowry; idracidi, idrossidi, ossiacidi; reazioni acido-base; il pH e le soluzioni tampone. 4. Elementi di chimica organica e propedeutica biochimica: proprietà dell’atomo di carbonio, orbitali ibridi, classificazione dei composti organici: i gruppi funzionali; idrocarburi; alcoli; eteri; tioli; ammine; aldeidi e chetoni; acidi carbossilici; esteri e anidridi. BIOCHIMICA 1. Elementi costitutivi della materia vivente: la struttura polimerica delle macromolecole biologiche. 2. Struttura e funzione delle proteine: classificazione degli aminoacidi; potere tamponante; legame peptidico; i livelli strutturali delle proteine; proteine fibrose; proteine globulari; emoglobina e mioglobina: struttura, funzione, fattori che influenzano il legame dell’ossigeno, varianti dell’emoglobina; enzimi: classificazione, ruolo nelle reazioni chimiche, regolazione dell’attività enzimatica. 3. Vitamine idrosolubili, e liposolubili, co-enzimi. 4. Concetti di bioenergetica: il metabolismo; trasformazioni chimiche nella cellula; spontaneità delle reazioni metaboliche; l’ATP come “moneta di scambio energetico”; ossido-riduzioni di interesse biologico. 5. Struttura e metabolismo dei carboidrati: monosaccaridi e disaccaridi, polisaccaridi, glicoconiugati; glicolisi e sua regolazione; gluconeogenesi; cenni sulla via del pentoso fosfato; e glicogeno-sintesi. 6. Il ciclo dell’acido citrico e la fosforilazione ossidativa nei mitocondri; sintesi dell’acetil-CoA; ciclo dell’acido citrico e sua regolazione; catena respiratoria e trasporto degli elettroni; sintesi di ATP. 7. Struttura e metabolismo dei lipidi: lipidi strutturali e membrane biologiche; il colesterolo; i lipidi di riserva; digestione dei lipidi e β-ossidazione degli acidi grassi; chetogenesi; cenni sulla biosintesi degli acidi grassi. 8. Metabolismo degli amminoacidi: cenni su amminoacidi gluco- e cheto-genici, transamminazione, deamminazione ossidativa, ciclo dell’urea. La modalità didattica utilizzata in questo insegnamento è esclusivamente di tipo frontale.

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MM: FISICA APPLICATA
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Introduzione Grandezze fisiche, Grandezze fondamentali e derivate, Unità di Misura, Sistemi di Unità di misura, MKS e cgs. Sistemi di riferimento Cartesiani, Grandezze scalari e Vettoriali, Componenti e modulo di un vettore, Somma e differenza di vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Versori. Meccanica Spostamento, Velocità, Accelerazione. Velocità media e istantanea. Moto rettilineo uniforme. Accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto circolare ed uniforme. Le forze. Principi della dinamica. Legge della gravitazione universale. Forza peso. L’attrito. Elementi di statica del corpo rigido. Definizione di corpo rigido. Centro di massa e baricentro. Coppia di forze. Momento di una forza. Condizioni di equilibrio per il corpo rigido. Leve. Definizione di Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Definizione di Potenza. Fluidi Definizione di Fluido. Densità. Pressione. Principio di Archimede. Pressione idrostatica o principio di Stevino. Principio di Pascal. Misura della pressione atmosferica o esperienza di Torricelli. Unità di misura della pressione. Corrispondenza tra atm, mmHg e Pa. Principio di funzionamento dei manometri ad U. Portata. Misura della pressione arteriosa. Fluidi ideali. Equazione di continuità e applicazione alla circolazione sanguigna. Teorema di Bernoulli. Applicazione alla stenosi e all’aneurisma. Fluidi reali: viscosità. Viscosità del sangue. Legge di Poiseuille. Effetti fisiologici della pressione idrostatica. Fenomeni termici e gas Temperatura, calore. Dilatazione termica. Il termometro a mercurio. Scala Celsius, scala Kelvin e scala Farheneit. Capacità termica, calore specifico. Equivalente meccanico della caloria. Leggi dei gas: Prima e seconda legge di Gay-Lussac. La temperatura assoluta (scala Kelvin). Legge di Boyle. Legge di Avogadro. Equazione di stato dei gas perfetti. Sistemi termodinamici e trasformazioni termodinamiche. Primo e Secondo principio della termodinamica. Trasporto del calore per conduzione, convezione, irraggiamento. Fenomeni elettrici Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico, Energia potenziale e Potenziale elettrico. Intensità di corrente. Leggi di Ohm. Resistenza e resistività. Resistenze in serie ed in parallelo. Conduttori ed isolanti. L’elettronvolt. Cenni di elettromagnetismo. Le onde Onde meccaniche e onde e.m.; onde trasversali e longitudinali. Periodo, frequenza, lunghezza d’onda e velocità di propagazione. Ampiezza, energia, intensità di un’onda, Onde meccaniche: il suono; Onde elettromagnetiche, Velocità della luce, Spettro delle onde elettromagnetiche.

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MM: STATISTICA DESCRITTIVA
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La raccolta e organizzazione di dati biomedici: - fasi di una ricerca statistica - popolazione, campione ed unità statistiche - misurazione di un fenomeno e scale di misura - precisione ed accuratezza di uno strumento di misura - frequenze assolute e relative - frequenze cumulate - tabelle di frequenza ad una e due vie.
La rappresentazione grafica di dati biomedici: - diagramma circolare - diagramma a barre - istogramma - poligoni di frequenze semplici e cumulate.
Misure di posizione e dispersione: - moda - percentili e mediana - media aritmetica semplice e ponderata - intervallo di variazione - distanza interquartile - devianza, varianza e deviazione standard - coefficiente di variazione.
Introduzione al calcolo delle probabilità: - definizione di probabilità - probabilità indipendenti e condizionate - distribuzione di Gauss.
Test diagnostico e di screening: - sensibilità e specificità.

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MM: BIOLOGIA APPLICATA
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- Caratteristiche generali degli esseri viventi. Origine della vita, evoluzione e selezione naturale. Teoria cellulare.
- Acqua: caratteristiche e importanza biologica.
- Cellula procariota ed eucariota e virus. Struttura, organizzazione e funzioni della cellula. Teoria endosimbiontica.
- Membrane biologiche. Passaggio di materiali attraverso le membrane. Giunzioni cellulari.
- Comunicazione cellulare. Invio, ricezione, trasduzione e risposta al segnale.
- Architettura del genoma umano. Struttura e composizione dei cromosomi. Eterocromatina ed eucromatina.
- Ciclo cellulare e sua regolazione. Riproduzione sessuata e Mitosi. Riproduzione sessuata, Meiosi.
- Basi cromosomiche dell'ereditarietà. Autosomi e cromosomi sessuali. Inattivazione cromosoma X. Cariotipo umano normale e patologico.
- Basi molecolari dell'informazione genetica: DNA struttura, funzione, replicazione e suo ruolo nell’ereditarietà. Definizione di gene. Mutazioni del DNA
- Flusso dell'informazione genetica: trascrizione, maturazione RNA, Codice genetico, traduzione e sintesi proteica.
- Trasmissione dei caratteri ereditari e leggi di Mendel. Estensioni della genetica mendeliana. Genetica dei gruppi sanguigni ABO e Rh.
- Malattie genetiche ed ereditarie. Mutazioni somatiche e cancro.
- La genomica in medicina. Costruzione e interpretazione di alberi genealogici. Rischio genetico.

Bibliografia

Modalità d'esame

L’esame consiste di 4 prove scritte, una per ciascun modulo, basate sui contenuti didattici di tutto il corso. Le prove sono superabili separatamente purché entro lo stesso Anno Accademico. Sono previsti 6 appelli per ciascun anno accademico: 2 nella Sessione Invernale alla fine del corso, 2 nella Sessione Estiva e 2 nella sessione Autunnale. Per accedere all’esame è necessario aver prima assolto gli eventuali debiti formativi di biologia, chimica e/o fisica e matematica.
Per superare l'esame è necessario ottenere un punteggio non inferiore a 18/30 in ciascuna prova. Il voto finale, espresso in trentesimi, è dato dalla media ponderata sui crediti dei punteggi riportati nelle singole prove. Lo studente può ritirarsi o rifiutare il voto proposto: in tal caso sarà annullato ogni credito parziale e lo studente dovrà ripetere tutte le prove d’esame ad un successivo appello.