- Propedeutica biologica: Composizione della cellula e richiami di chimica: atomo e legami, molecole organiche, gruppi funzionali; interazioni deboli: il legame a idrogeno; acqua e soluzioni: acidi, basi e sali; il pH. Le grandi molecole biologiche: glucidi, lipidi, protidi, acidi nucleici.
- Biologia generale e umana: L’evoluzione e l’ambiente. Origine della vita ed evoluzione dei viventi; procarioti ed eucarioti: i cinque regni; virus e prioni. Evoluzione dell’uomo e sua variabilità biogeografica: adattamenti all’ambiente, polimorfismi genetici, popolazioni.
- Biologia cellulare riproduzione e genetica: Cellula tipo e sua variabilità. Citoplasma e organuli; citoscheletro e strutture del movimento. Membrana cellulare e passaggio delle sostanze. Energetica cellulare. Riproduzione cellulare: ciclo cellulare, mitosi e meiosi. Leggi di Mendel e principi di genetica classica; geni e cromosomi, determinazione del sesso, caratteri legati al sesso; mutazioni. DNA, codice genetico e sintesi delle proteine. Nozioni di genetica umana.
- Proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Esempi di rapporti struttura-funzione: Emoproteine per trasporto e riserva di ossigeno; collageno; proteine contrattili; proteine recettore. Enzimi e catalisi enzimatica: gruppi prostetici, cofattori, coenzimi; concetto di sito attivo e di specificità; complesso enzima-substrato, regolazione e inibizione enzimatica.
- Bioenergetica e fosforilazione ossidativa: variazione di energia libera e reazioni accoppiate; la catena respiratoria e la fosforilazione ossidativa; la teoria chemio-osmotica. Biomolecole coinvolte nei processi di controllo e regolazione metabolica: vitamine; ormoni.
- Metabolismo di glucidi, lipidi e proteine: glicolisi e fermentazione; ciclo dell’acido citrico; via del pentoso fosfato; gluconeogenesi; metabolismo degli acidi grassi; chetogenesi; il ciclo dell’azoto; metabolismo di aminoacidi: deaminazione, transaminazione; ciclo dell’urea.
Programma Esteso
Modulo Biologia
- Settimana 1
- Introduzione al corso con esplicita spiegazione del syllabus. Informazioni generali sul corso
- Livelli organizzazione materia-Energia-Atomo
- Legami – Acqua
- Settimana 2
- Settimana 3
- Ac. Nucleici – Virus
- Caratteristiche e varietà dei viventi – Cellula generalità
- Settimana 4
- Citoplasma e compartimentalizzazione eucarioti
- Membrana e trasporto 1
- Settimana 5
- Membrana e trasporto 2
- Metabolismo e Organelli energetici
- Settimana 6
- Movimento cellulare – Citoscheletro 1
- Citoscheletro 2 – Cellula muscolare
- Settimana 7
- Nucleo, nucleolo cromatina
- RNA e trascrizione – Codice genetico
- Settimana 8
- Sintesi proteine – Regolazione
- DNA come materiale genetico – Replicazione
- Settimana 9
- Ciclo cellulare – Mitosi
- Meiosi – Gametogenesi
- Settimana 10
- Genetica 1 – Cromosomi ed eredità mendeliana
- Genetica 2 – Trasmissione caratteri monofattoriali, eredità legata al sesso
- Settimana 11
- Genetica 3 – Caratteri quantitativi
- Origine della vita ed evoluzione
- Settimana 12
- Movimento nell’evoluzione
- Mutazioni genetiche e impatto delle varianti geniche sulla salute
Modulo Biochimica
- Settimana 1
- Importanza della biochimica nelle scienze motorie
- Amminoacidi e proteine: La natura degli amminoacidi. Struttura delle proteine. Struttura del collagene. Struttura delle proteine contrattili
- Settimana 2
- Vitamine: Classificazione. Funzioni delle vitamine idrosolubili. Funzioni delle vitamine liposolubili
- Enzimi: Esempi di catalisi. Regolazione dell’attività enzimatica. Ruolo dei cofattori e coenzimi. Reazioni di ossidazione riduzione. Classificazione.
- Settimana 3
- Biosegnalazione: Generalità. I recettori ormonali; interazione ligando-recettore; caratteristiche molecolari dei recettori. Recettori per ormoni steroidei e loro meccanismo d’azione. Recettori di membrana Adenilato ciclasi e cAMP. Protein chinasi cAMP-dipendente (PKA). Esempi di substrati fosforilati da PKA: conseguenze sul metabolismo. Effettori attivati da recettori tirosin chinasici.
- Settimana 4
- Ormoni e regolazione glicemia: Classificazione degli ormoni, meccanismi biosintetici e loro controllo. Ormoni ipofisari ed ipotalamici; ormoni tiroidei; ormoni della corticale e della midollare del surrene; ormoni pancreatici. Correlazioni biochimiche ed effetti metabolici. Omeostasi del glucosio. Trasportatori del glucosio. Cenni su insulin, glucagone e adrenalina
- Carboidrati: Struttura dei carboidrati e loro funzione. Digestione e assorbimento.
- Settimana 5
- Introduzione al metabolismo: Descrizione generale dei metabolismi, interrelazioni metaboliche, bioenergetica cellulare e mitocondriale
- Metabolismo dei carboidrati – 1: Foforilazione del glucosio. Glicolisi. Destino del piruvato. Via dei pentoso fosfati.
- Settimana 6
- Metabolismo dei carboidrati – 2: Metabolismo del glicogeno. Regolazione del metabolismo del glicogeno Ossidazione del NADH citoplasmatico Gluconeogenesi e sua regolazione
- Settimana 7
- Ciclo Krebs e fosforilazione ossidativa: Struttura dei mitocondri. Reazione della piruvato deidrogenasi. Reazioni del ciclo di Krebs. Ruolo del ciclo di Krebs. Catena di trasporto degli elettroni. Sintesi di ATP. Regolazione della fosforilazione ossidativa Trasporto mitocondriale di ATP, ADP e Pi.
- Settimana 8
- Proteine che legano l’ossigeno: Emoglobina e mioglobina: struttura e funzione Struttura del gruppo eme: ruolo del ferro Regolazione del legame con l’ossigeno. Curva di legame con l’ossigeno Trasporto dei protoni e CO2
- Settimana 9
- Metabolismo dei lipidi: Tipi di lipidi, digestione e trasporto Tessuto adiposo e lipolisi Catabolismo degli acidi grassi. Regolazione dell’ossidazione degli acidi grassi Bilancio energetico.
- Settimana 10
- Metabolismo degli amminoacidi: Digestione e assorbimento. Degradazione degli amminoacidi Transaminazioni. Destino dello scheletro carbonioso Ciclo dell’urea e sua regolazione.
Metodi didattici
Modalità di verifica dell’apprendimento
Gli obiettivi formativi indicati saranno verificati attraverso 4 prove in itinere (2 per ciascun modulo di insegnamento) in modo tale che lo studente possa valutare durante il corso il suo grado di apprendimento delle diverse parti di programma.
Le prove in itinere sono organizzate in 15 domande a risposta multipla per la verifica della conoscenza:
- della propedeutica chimica e delle caratteristiche generali dei viventi
- della struttura e ultrastruttura cellulare
- delle funzioni del materiale genetico e delle nozioni basilari sull’ereditarietà
- della relazione tra la struttura e la funzione delle principali biomolecole
- dei meccanismi di controllo enzimatici e ormonali nei processi biologici
- delle principali vie di ossidazione dei substrati energetici
La prova finale orale andrà a verificare la capacità di collegamento/integrazione tra le diverse parti del programma e quindi il grado di elaborazione autonoma dello studente.
Modalità di verifica dell’apprendimento
L’esame è composto da una prova scritta ed una prova orale.
La prova scritta (valida solo per la durata della relativa sessione) consiste in 30 quesiti a risposta multipla su tutto il programma annuale, 15 per ciascun modulo. Tempo disponibile 13’-15’ per ciascun modulo. Per poter svolgere la prova scritta è necessario essere provvisti di un dispositivo mobile (smartphone, tablet o laptop) collegato alla rete wi-fi. La prova scritta è propedeutica per l’ammissione alla prova orale. Per essere ammessi alla prova orale il numero di risposte esatte di ciascun modulo deve essere superiore o uguale a 9/15.
La prova orale sarà sempre fatta sia da un docente di Biologia, che da uno di Biochimica.
Testi di riferimento
Biologia
- Solomon E.P., Berg L., Martin D., Elementi di Biologia, EdiSES 2021 VIII edizione;
- Sadava D, Hillis DM, Craig Heller H, and Hacker S, Elementi di biologia e genetica, 2019, Zanichelli
- Morris JR, Hartl DL, Knoll AH, Lue RA, Michael M. Biologia Come funziona la vita. Cellula, Genetica. 2021 Zanichelli
Biochimica
- Nelson and Cox, Introduzione alla Biochimica di Lehninger, Zanichelli, ultima edizione Arienti, Un compendio di Biochimica, Piccin, Padova
- Voet e Voet, Fondamenti di Biochimica, Zanichelli, ultima edizione