Obiettivi formativi

Acquisire i concetti fondamentali della meccanica (statica, dinamica, condizioni di equilibrio) applicata al corpo umano e delle leggi inerenti i fluidi, la termodinamica, l’elettrologia. Apprendere i principi dell’energia, del calore, dell’elettricità per la comprensione della materia vivente nel contesto biologico. Conoscere le basi chimico-fisiche dei fenomeni bioelettrici e sui meccanismi fisiologici di questi.

Conoscere i meccanismi di base della biologia generale e cellulare.

Conoscere le principali leggi della chimica e le proprietà chimiche dei composti organici e inorganici di specifico interesse biologicomedico.

Comprendere i meccanismi fondamentali dei processi biologici a livello molecolare e loro integrazione nell'organismo.

Conoscere gli elementi fondamentali della genetica in riferimento alla fisiopatologia e alla diagnostica delle malattie.

 

Elementi conoscitivi richiesti allo studente

Lo studente deve possedere una basilare conoscenza matematica che viene considerata acquisita e risulta necessarie per lo sviluppo successivo; in particolare lo studente deve conoscere e sapere utilizzare per semplici calcoli le equazioni matematiche di I e II grado, i logaritmi , le funzioni trigonometriche; lo studente deve inoltre conoscere lo spazio cartesiano a due e tre dimensioni, il concetto di funzione cartesiana, alcune delle funzioni elementari dello spazio a due dimensioni (retta, parabola, iperbole, circonferenza, ellisse, esponenziale, logaritmica).

 

Modalità di svolgimento

Il corso si articolerà in lezioni teoriche, talvolta illustrabili con l’ausilio di materiale audiovisivo, ed esercitazioni numeriche sugli argomenti trattati.

 

 

• Modulo: Fisica e biofisica

SSD FIS/07

Docente: Fogolari Federico

 

Programma

Fisica

Parte introduttiva

Vengono introdotti quindi alcuni elementi base di calcolo differenziale; lo studente deve apprendere il significato di infinitesimo, serie, limite, derivata, integrale ed essere in grado di utilizzare semplici derivate ed integrali.

Successivamente vengono introdotti alcuni concetti di base, in particolare lo studente deve apprendere e sapere utilizzare i concetti di grandezza fisica e sue dimensioni, sistema di unità di misura, costante fondamentale, grandezza scalare, grandezza vettoriale.

Lo studente deve apprendere e sapere utilizzare gli elementi fondamentali del calcolo vettoriale: somma e differenza di vettori, prodotto scalare e prodotto vettoriale, vettore gradiente, flusso di un vettore attraverso una superficie.

Meccanica

Cinematica. Concetti di spazio, tempo, velocità istantanea e velocità media, accelerazione istantanea e accelerazione media. Applicazioni sulla legge oraria di alcuni moti semplici quali moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato, moto circolare uniforme, moto armonico.

Dinamica. Concetti di: massa, forza, forza peso. I tre principi della dinamica, quantità di moto, concetto di campo di forza (campo gravitazionale), concetto di pseudoforza o forza apparente, moto in campo di forze elastiche. Concetti di lavoro, energia e loro unità di misura, principio di conservazione dell’energia, energia cinetica, energia potenziale, sistemi conservativi, equilibrio stabile ed instabile, potenza, rendimento, urto elastico ed anelastico.

Statica. Concetti di corpo esteso, momento di una forza, equilibrio traslazionale, equilibrio rotazionale, vincolo, leve (I, II e III tipo), esempi di leve nel corpo umano, baricentro.

Dinamica rotazionale. Concetti di momento di inerzia, momento angolare, velocità ed accelerazione angolare, energia cinetica rotazionale, principio di conservazione del momento angolare.

Meccanica dei fluidi

Equilibri nei fluidi. Moto dei fluidi. Fluidi non viscosi. Teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Trasporto in regime viscoso. Circolazione sanguigna.

Termologia e termodinamica

Concetti di sistema termodinamico, trasformazione termodinamica (reversibile ed irreversibile), funzione di stato, variabile intensiva ed estensiva, equazione di stato, temperatura e scale termometriche, calore, capacità termiche, misure calorimetriche, lavoro, gas perfetti, gas reali, tensione di vapore, umidità relativa ed assoluta, energia interna, principio di conservazione dell’energia, entalpia (legge di Hess), II principio della termodinamica, rendimento di una macchina termica, entropia come potenziale termodinamico, significato statistico dell’entropia, energia libera di Gibbs e di Helmholtz, energia libera e lavoro massimo, potenziale chimico.

Elettricità e magnetismo

Elettrostatica. Carica elettrica, forza di Coulomb, costante dielettrica, campo elettrico (elettrostatico), linea di forza del campo elettrico, energia potenziale elettrica, differenza di potenziale elettrico, dipolo elettrico, conduttore, isolante e semiconduttore, capacità elettrica, condensatore, condensatori in serie ed in parallelo.

Elettrodinamica. Corrente elettrica, intensità di corrente elettrica, densità di corrente, conducibilità elettrica, resistenza elettrica, legge di Ohm, conduttori elettrolitici e celle elettrolitiche, mobilità ionica, resistenze in serie ed in parallelo, carica e scarica del condensatore, effetto Joule.

Magnetismo. Permeabilità magnetica, forza di Lorentz, vettore induzione magnetica e intensità magnetica, moto di una particella carica in un campo magnetico, momento magnetico, concetto di solenoide, proprietà magnetiche della materia (diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo), non conservatività del campo magnetico e teorema di Ampere, induzione elettromagnetica e legge di Faraday.

Cenni sui fenomeni ondulatori

Onde longitudinali e onde trasversali, onde piane, onde sferiche, principio di Huyghens, riflessione, rifrazione e riflessione totale, effetto Doppler.

Biofisica

Parte introduttiva

Richiami di termodinamica chimica. Entropia ed energia libera di Gibbs. Reversibilità e spontaneità. Energia potenziale e trasformazioni chimico-fisiche. Forza come gradiente di potenziale. Stati di riferimento di gas ideali, solventi e soluti per la definizione di energia potenziale chimica. Potenziale chimico. Equilibrio chimico.

Fenomeni di trasporto

Fenomeni di trasporto. Flusso di soluto e flusso globale. Diffusione libera e leggi della diffusione. Coefficiente di diffusione. Diffusione attraverso membrane permeabili. Permeabilità di una membrana. Diffusione attraverso membrana con gradiente di pressione idraulica. Portata e coefficiente di filtrazione di una membrana. Diffusione attraverso membrane semipermeabili. Pressione osmotica. Soluzioni isotoniche. Equilibri osmotici e flussi nei capillari. Ipotesi di Starling.

Equilibri ionici e potenziali di membrana

Dissociazione elettrolitica e soluzioni elettrolitiche. Lavoro di concentrazione. Celle galvaniche. Equazione di Nernst. Soluzioni elettrolitiche e membrane semipermeabili. Energia libera elettrostatica e potenziale elettrochimico. Equilibri ionici di membrana. Relazioni di Donnan-Gibbs. Equilibri ionici di membrane biologiche. Potenziale di riposo. Pressione osmotica ed effetto Donnan. Trasporto passivo e trasporto attivo in relazione al potenziale elettrochimico. Esempi: cellule, eritrociti. Pompa sodio-potassio. Relazioni di Goldman-Hodgkin-Katz. Membrane eccitabili.

Cenni sulla radioattività

Tipi di radiazione. Effetti delle radiazioni sugli organismi.

 

Modalità d’esame

La valutazione di profitto verrà effettuata mediante esame scritto che prevederà risposte a scelta multipla, risposte sintetiche e risoluzione di semplici problemi di fisica e biofisica.

 

Bibliografia

Testi adottati e consigliati

F. Borsa, G.L. Introzzi, D. Scannicchio, Elementi di Fisica, Edizioni Unicopli.

Dispense di lezione (a cura del docente).

D. Scannicchio, Esercizi e problemi di Fisica con indirizzo medico-biologico, Edizioni Unicopli.

Testi suggeriti per la consultazione:

P.A. Tipler, Invito alla fisica, Bologna, Zanichelli.

D. Eisenberg, D. Crothers, Physical Chemistry, The Benjamin Cummings Publ. Co.

P.W. Atkins, Physical Chemistry, VI ed., Oxford University Press.

 

 

• Modulo: Biologia

SSD BIO/13

Docente: Brancolini Claudio

 

Obiettivi

Fornire allo studente le conoscenze di base sull'organizzazione della materia vivente e sul suo funzionamento. Al termine del corso lo studente deve dimostrare di conoscere la struttura e l’organizzazione delle cellule, le differenze tra procarioti ed eucarioti ed i meccanismi che controllano l'espressione e la trasmissione dell’informazione genetica. Deve inoltre poter descrivere i principi della biologia cellulare, dell’organizzazione e regolazione del citoscheletro e della funzionalità muscolare a livello molecolare.

 

Programma

Differenze tra procarioti ed eucarioti. La cellula eucariotica: organizzazione interna, compartimentalizzazione. La membrana plasmatica, il trasporto attraverso la membrana. La cellule e l’ambiente esterno. Cenni sui recettori per segnali, recettori per l’adesione e la comunicazione tra cellule.

Gli organelli: reticolo endoplasmico, mitocondri, Golgi, Nucleo e perossisomi. Il citoscheletro della cellula. Actina tubulina e filament intermedi.

I geni: concetto di gene. Organizzazione del genoma negli eucarioti. Introni ed esoni. Lo splicing

La trascrizione nei procarioti. I promotori. L’espressione di un gene. Regolazione del Lac-operon. Esempi di trascrizione regolata, l’arabinosio ed il glucosio. Cenni sulla regolazione della trascrizione negli eucarioti. Il differenziamento. Ormoni e regolazione della trascrizione.

Gli RNA: mRNA, rRNA e tRNA. Codice genetico ed il meccanismo di traduzione delle proteine. Meccanismo d’azione e specificità degli antibiotici nella sintesi proteica.

Il citoscheletro della cellula. Tubulina e filamenti intermedi. Struttura e funzioni. I meccanoenzimi ed il movimento cellulare. Actina struttura, funzione e regolazione. Organizzazione del citoscheletro nelle cellule muscolari.  Miosine. Anatomia molecolare del sarcomero. Actina miosina e contrazione muscolare. Regolazione dell’interazione Actina/Miosina II. Il calcio e la contrazione muscolare.

Il differenziamento muscolare cenni. I fattori di trascrizione muscolo specifici. La crescita muscolare. Le cellule satelliti e la rigenerazione muscolare. La distrofia muscolare

 

Modalità di svolgimento

10 ore di lezioni accademiche

 

Modalità d’esame

Tema scritto con domande aperte

 

Testi di riferimento

Biologia e Genetica Ginelli Fasano et al., EDISES ed. 2010

Biologia Cellulare Mason et al., Piccin ed 2011

 

 

• Modulo: Genetica

SSD MED/03

Docente: Demori Eliana

 

Obiettivi

Conoscenza dei principi fondamentali della genetica.

Conoscenza dei concetti di cariotipo umano normale e patologico.

Capacità di disegnare ed interpretare gli alberi genealogici.

Conoscenza delle modalità di trasmissione ereditaria delle malattie monogeniche.

Conoscenze generali del ruolo della genetica nelle malattie multifattoriali.

Conoscenza degli elementi di base della consulenza genetica.

 

Programma

Cromosomi ed analisi del cariotipo nell’uomo.

Mitosi e meiosi.

Alberi genealogici.

Classificazione delle malattie a base genetica.

Ereditarietà legata al cromosoma X.

Cenni sulla genetica delle malattie multifattoriali.

Classificazione e principali malattie da difetto cromosomico.

Espressione genica e mutazioni.

Consulenza genetica.

 

Modalità di svolgimento

Lezioni in aula

 

Modalità d’esame

Compito scritto

 

Testi di riferimento

Genetica Medica essenziale di Bruno Dalla Piccola e Giuseppe Novelli, Il Minotauro editore

Genetica Medica pratica di Giuseppe Novelli ed Emiliano Giardina, Aracne editore

Testi di consultazione

Genetica Medica di Thomas D.Gelehrter, Francis S. Collins, David Ginsburg; Masson editore

Eredità di Michael R. Cummings; Edises editore

 

 

• Modulo: Chimica e biochimica

SSD BIO/10

Docente: Comelli Marina

 

Obiettivi

Lo studente deve dimostrare di conoscere le principali leggi della chimica e le strutture e proprietà chimiche dei composti organici ed inorganici di specifico interesse biologico-medico. Lo studente deve acquisire inoltre una conoscenza del rapporto tra struttura e attività delle macromolecole di interesse biologico-medico e dei meccanismi fondamentali dei processi biologici a livello molecolare, con particolare riguardo ai processi metabolici e alla loro integrazione nell’organismo.

 

Programma

LE PROTEINE. Proprietà principali delle proteine. Organizzazione strutturale.

MIOGLOBINA ED EMOGLOBINA. Caratteristiche strutturali e funzionali.

GLI ENZIMI. Catalisi enzimatica. Cinetica enzimatica.

CATABOLISMO ED ANABOLISMO. Concetti introduttivi sui cicli metabolici. Bilancio energetico. Le reazioni di ossido riduzione.

METABOLISMO DEI GLUCIDI. La struttura dei glucidi. Glicolisi. Gluconeogenesi. Ciclo di Krebs. Ciclo dei pentoso fosfati. Metabolismo del glicogeno (glicogenosintesi e glicogenolisii).

METABOLISMO DEI LIPIDI. La struttura dei lipidi. Le lipoproteine plasmatiche. La Beta-ossidazione degli acidi grassi. Il metabolismo dei corpi chetonici.

METABOLISMO DELLE PROTEINE. Il catabolismo degli ammino acidi. Il Ciclo dell’urea.

 

Modalità di svolgimento

Le sessioni d’esame si svolgeranno alla fine del periodo didattico in date definite nelle finestre d’esame programmate dal corso di laurea

 

Modalità d’esame

La valutazione di profitto verrà effettuata mediante esame scritto che prevede risposte a scelta multipla, risposte aperte e risoluzione di problemi semplici

 

Testi di riferimento

Testi consigliati

Chimica e Biochimica, M. Samaja e R. Paroni, ed. Piccin

Introduzione alla Biochimica di Lehninger, D.L. Nelson and M.M. Cox, ed Zanichelli

Testi di consultazione

Biochimica, Stryer, L., ed. Zanichelli

Biochimica Medica, N. Siliprandi e G. Tettamanti, ed. Piccin