Codice insegnamento

4S01837

Crediti

8

Coordinatore

Elisabetta Trabetti

Lingua di erogazione

Italiano

Offerto anche nei corsi:

• Scienze chimico-fisiche - FISICA APPLICATA del corso Laurea interateneo in Tecniche della prevenzione nell'ambiente e nei luoghi di lavoro

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L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base di biochimica, biologia cellulare e genetica umana, fisica e statistica medica, necessarie per l'apprendimento degli argomenti più avanzati che verranno trattati negli anni successivi del corso triennale. L'insegnamento prevede di fornire:
- conoscenze di base di chimica generale e organica propedeutiche alla biochimica
- conoscenze sulle relazioni struttura-funzione delle principali classi di macromolecole biologiche e regolazione metabolica a livello molecolare
- conoscenze sulle interconnessioni esistenti tra i diversi processi biochimici e le trasformazioni energetiche ad essi connesse
- conoscenze sulle caratteristiche strutturali, funzionali e molecolari degli organismi viventi, in una visione evoluzionistica
- conoscenza dei concetti fondamentali della genetica e della trasmissione dei caratteri ereditari nell'uomo
- conoscenze sui fondamenti del metodo sperimentale, che è alla base delle moderne discipline scientifiche e tecnologiche
- conoscenze sui fenomeni meccanici (grandezze e leggi fisiche), con esempi ed applicazioni inerenti la biologia e la medicina (biomeccanica)
- conoscenze sulle modalità di raccolta e sintesi dei dati di una ricerca clinica o epidemiologica
- conoscenze sulla interpretazione dei principali risultati statistici e di una rappresentazione grafica di sintesi dei risultati.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le nozioni utili per una analisi critica dei processi biochimici vitali in modo da conseguire autonomia di valutazione critica e globale dei processi stessi. Inoltre dovrà dimostrare di aver acquisito le conoscenze di base dei meccanismi che regolano le interazioni intra- e intercellulari, fra organismi e ambiente, che regolano la riproduzione cellulare e che sono alla base delle mutazioni. Dovrà inoltre dimostrare di aver acquisito le conoscenze sui meccanismi di trasmissione dei caratteri ereditari con particolare riferimento ai caratteri patologici nell'uomo. Inoltre lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le conoscenze di base della fisica applicata alla biologia e alla medicina, nonché delle modalità di raccolta e sintesi di dati clinici e interpretazione dei principali risultati statistici.
Lo studente dovrà inoltre dimostrare di aver acquisito la capacità di esporre le proprie argomentazioni in maniera critica, precisa e con linguaggio scientifico appropriato.

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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Grandezze fisiche e loro misura. Definizione di grandezza fisica e sue dimensioni. Sistemi di unità di misura e costanti fondamentali. Cenni di metodologia della misura e di teoria degli errori. Fondamenti della meccanica Forze. Accelerazione e seconda legge di Newton sul moto. Moti con velocità variabile. Moto circolare. Conservazione dell’energia. Quantità di moto. Momento torcente e momento angolare. Biomeccanica Le leve del corpo umano. Equilibrio nel corpo umano. Cenni di meccanica della locomozione.
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MM: STATISTICA MEDICA
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• Utilizzo della statistica in ambito sanitario • Raccolta e presentazione dei dati • Misurazione e tipi di variabili • Precisione e accuratezza di un procedimento di misurazione • Costruzione tabelle a 1 e 2 entrate • Frequenze assolute e relative • Frequenze cumulate • Rappresentazione grafica dei dati • (istogrammi orizzontali o verticali, poligoni delle frequenze semplici e cumulate, grafici per punti e per spezzate, diagrammi circolari) • Misure di posizione e dispersione • Moda • Quantili e mediana • Media aritmetica semplice e ponderata • Range e deviazione standard • Coefficiente di variazione • Cenni di calcolo delle probabilità • Definizione di probabilità • Regola dell’addizione e della moltiplicazione • Probabilità indipendenti e condizionate • Cenni di Inferenza Statistica • Il concetto di inferenza statistica • Le tecniche dell’inferenza • Distribuzione binomiale, Curva di Gauss • Intervalli di Confidenza • Test d’Ipotesi • Test diagnostico e di screening: loro valutazione • Sensibilità, specificità , valore predittivo positivo di un test di screening
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MM: BIOLOGIA APPLICATA
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• Caratteristiche degli esseri viventi
• Concetti base sulle macromolecole: carboidrati, lipidi, acidi nucleici e proteine
• Cellula procariota ed eucariota: organizzazione e funzione della cellula, membrane e compartimentazione interna; organelli, caratteristiche e funzioni: nucleo, ribosomi, RER, REL, Golgi, lisosomi, perossisomi, citoscheletro; parete extracellulare e matrice extracellulare, mitocondri e cloroplasti; citoscheletro; teoria endosimbiontica
• Le membrane biologiche: struttura e modelli proposti; il passaggio di materiali attraverso le membrane: passivo, attivo, endocitosi ed esocitosi; le giunzioni cellulari
• La comunicazione cellulare: endocrina, paracrina, iuxtacrina ed autocrina; ricezione e trasduzione del segnale
• I cromosomi, il ciclo cellulare e la divisione cellulare: DNA e proteine, nucleosomi, eterocromatina, eucromatina, cromosoma condensato. Le fasi del ciclo cellulare. Mitosi, riproduzione sessuata e meiosi
• Il DNA e il suo ruolo nell’ereditarietà: caratteristiche e replicazione del DNA
• Espressione genica: trascrizione, codice genetico e traduzione
• Le mutazioni del DNA: i diversi tipi di mutazione e le diverse cause di mutazione; mutazioni somatiche e cancro
• I principi dell’ereditarietà, da Mendel alla genetica moderna: definizione di fenotipo, genotipo, locus, gene, allele dominante e recessivo, omozigote ed eterozigote. Segregazione e assortimento indipendente. Indipendenza e associazione. Crossing-over e ricombinazione. Determinazione genetica del sesso
• Diversi tipi di ereditarietà: autosomica dominante, autosomica recessiva, legata al sesso dominante e recessiva. Analisi del cariotipo umano normale e patologico. Anomalie cromosomiche numeriche e strutturali. Esempi di alberi genealogici e di malattie con trasmissione AR, AD, legate all’X.

MODALITA' DIDATTICA
La frequenza al corso è obbligatoria.
Le modalità didattiche adottate per l'insegnamento consistono in lezioni frontali. Oltre ai testi consigliati, vengono proposte integrazioni di approfondimento sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Durante tutto l'anno accademico è disponibile il servizio di ricevimento individuale, in orario flessibile, previo appuntamento richiesto per email.
Si invitano gli studenti a scegliere un libro tra quelli indicati.

Bibliografia

Modalità d'esame

Obiettivo dell'esame di Scienze propedeutiche fisiche e biologiche: accertare una avanzata comprensione dei contenuti in programma dell'intero insegnamento e la capacità di esporre le proprie argomentazioni in maniera critica, precisa e con linguaggio scientifico appropriato.

Sono previsti 6 appelli: 2 nella Sessione Invernale alla fine del corso, 2 nella Sessione Estiva e 2 nella sessione Autunnale.
Gli studenti possono iscriversi all'esame se hanno frequentato almeno il 75% dell’attività didattica frontale dell'intero insegnamento. L' esame riguarderà tutti e 4 i moduli dell'insegnamento e consiste in quiz a scelta multipla, domande aperte ed esercizi. Si rimanda alle schede dei singoli moduli per ulteriori informazioni.

Il voto viene espresso in trentesimi. L'esame si ritiene superato se lo studente riceve valutazione positiva(≥ 18/30) per tutti e 4 i moduli. La valutazione finale si basa sulla media ponderata degli esiti dei singoli moduli. Lo studente può ritirarsi o rifiutare il voto proposto.
Gli studenti che non superano tutti e 4 i moduli dell'esame nello stesso appello dovranno sostenere solo le parti mancanti/insufficienti in uno degli appelli successivi, purché all'interno dello stesso Anno Accademico, ovvero entro la sessione autunnale. Dalla sessione invernale successiva sarà necessario ripetere tutti e 4 i moduli.