Biotecnologie Industriali per lo Sviluppo Sostenibile

L’insegnamento di Biochimica ed Elementi di Bioenergetica si propone di fornire le conoscenze per la comprensione dei meccanismi molecolari che sono alla base delle attività metaboliche cellulari. In particolare, il Corso sarà incentrato sullo studio della struttura e funzione delle principali classi di macromolecole biologiche e dei principali processi che permettono agli organismi viventi di ottenere energia attraverso l’ossidazione delle molecole assunte con la dieta e di trasformare queste molecole nei propri costituenti. Durante le lezioni saranno discussi i meccanismi di regolazione delle principali vie metaboliche, in diverse condizioni fisiopatologiche, con particolare riguardo al metabolismo glucidico, lipidico e amminoacidico. Queste conoscenze verranno acquisite mediante lezioni teoriche. Le attività di laboratorio saranno finalizzate ad avviare gli studenti all'approccio sperimentale in campo biochimico, attraverso esercitazioni pratiche di laboratorio in cui si introdurranno le tecniche biochimiche di base (preparazione di tamponi, uso di pHmetri e bilance analitiche, tecniche spettrofotometriche, elettoforetiche e cromatografiche) per analisi qualitative e quantitative di molecole biologiche.

Conoscenza e comprensione
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze approfondite teoriche riguardanti i rapporti struttura-funzione delle principali macromolecole biologiche e le loro trasformazioni nei processi anabolici e catabolici a livello cellulare.

Lo studente dovrà essere in grado di presentare o riassumere in maniera completa ma concisa le nozioni acquisite durante il corso utilizzando un corretto linguaggio tecnico ed essere in grado di valutare ed interpretare i dati sperimentali ottenuti durante le esercitazioni di laboratorio. Lo studente dovrà essere in grado di trasferire le nozioni apprese a persone non esperte. Il livello di conoscenza conseguito e la padronanza dei concetti fondamentali sarà verificata mediante la discussione delle tematiche oggetto di studio nel corso dell’esame orale. Verranno, inoltre, verificate in sede di esame le competenze acquisite nella preparazione di tamponi, misurazioni spettrofotometriche, applicazione della legge di Lambert Beer e allestimento di rette di taratura.

Conoscenza e comprensione
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze approfondite teoriche riguardanti i rapporti struttura-funzione delle principali macromolecole biologiche e le loro trasformazioni nei processi anabolici e catabolici a livello cellulare.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di presentare o riassumere in maniera completa ma concisa le nozioni acquisite durante il corso utilizzando un corretto linguaggio tecnico ed essere in grado di valutare ed interpretare i dati sperimentali ottenuti durante le esercitazioni di laboratorio. Lo studente dovrà essere in grado di trasferire le nozioni apprese a persone non esperte. Il livello di conoscenza conseguito e la padronanza dei concetti fondamentali sarà verificata mediante la discussione delle tematiche oggetto di studio nel corso dell’esame orale. Verranno, inoltre, verificate in sede di esame le competenze acquisite nella preparazione di tamponi, misurazioni spettrofotometriche, applicazione della legge di Lambert Beer e allestimento di rette di taratura.
Capacità di giudizio
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di saper analizzare in modo critico le informazioni acquisite riguardo i meccanismi omeostatici che regolano il funzionamento della cellula e l'integrazione fra organi e tessuti. Il conseguimento di questo obiettivo sarà verificato dalla discussione nel corso dell’esame orale.
Abilità comunicative
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare la capacità di comunicare in modo chiaro ed efficace i principi e concetti fondamentali delle tematiche oggetto di studio con una buona padronanza della terminologia tecnica. La verifica di tali abilità sarà valutata sulla base delle modalità espositive mostrate nel corso dell’esame orale.
Capacità di apprendimento
lo studente dovrà dimostrare di aver sviluppato buone capacità di approfondire la comprensione di concetti complessi che gli consentano di utilizzare le conoscenze acquisite durante il corso di biochimica negli insegnamenti successivi previsti nel percorso di studio. Il livello raggiunto in tale capacità sarà verificato tramite la discussione degli argomenti di esame.

Componenti molecolari delle cellule: Bioelementi. Biomolecole: composizione chimica, caratteristiche, specializzazione e differenziazione. Acqua: Struttura e proprietà. Definizione di pH e pK. Sistemi tampone
Amminoacidi: Classificazione degli amminoacidi in base alle loro proprietà chimico-fìsiche. Proprietà acido-basiche e curve di titolazione. Punto isoelettrico. Stereochimica. Cenni sull’attività ottica. Spettri di assorbimento.
Proteine: struttura primaria: definizione, legame peptidico; struttura secondaria: alfa elica e struttura ß a foglio pieghettato; struttura terziaria: definizione e legami responsabili. Interazioni elettrostatiche, legami idrogeno, interazioni idrofobiche e di Van der Waals, ponti disolfuro tra le catene laterali degli aminoacidi; struttura quaternaria e legami stabilizzanti tali strutture. Denaturazione. Classificazione delle proteine in base alla struttura e alla funzione. Molecole trasportatrici di ossigeno: mioglobina ed emoglobina: rapporto struttura-funzione; proprietà allosteriche e cooperatività.
Enzimi. Definizione, nomenclatura e caratterizzazione degli enzimi. Cofattori enzimatici: ioni metallici, coenzimi trasportatori, gruppi prostetici. Specificità enzimatica. Identificazione di gruppi funzionali essenziali per la catalisi. Fattori che contribuiscono all'efficienza catalitica degli enzimi. Siti attivi e siti allosterici. Meccanismo d'azione degli enzimi: effetti di prossimità e di orientamento. Cinetica delle reazioni enzimatiche. Costante di Michaelis-Menten. Fattori che influenzano l'attività enzimatica. Inibizione enzimatica reversibile ed irreversibile. Inibizione di tipo competitivo, non competitivo e incompetitivo. Metodi grafici per la individuazione della natura della inibizione e per la determinazione della Km, Vmax. Enzimi regolatori ed allosterici. Modulazione positiva e negativa. Meccanismi molecolari dell’effetto cooperativo: modello simmetrico e sequenziale. Effetto omotropico ed eterotropico. Attivazione covalente di zimogeni. Isoenzimi.
Vitamine. Nozione di vitamina. Vitamine idrosolubili. Strutture e ruoli come cofattori enzimatici.
Lipidi. Classificazione e struttura. Proprietà degli acidi grassi.
Membrane Biologiche: Struttura delle membrane. Modello del mosaico fluido e dei lipid-raft.
Bioenegetica: Principi di termodinamica nelle reazioni biochimiche. Variazioni di energia libera standard delle reazioni chimiche, reazioni esorgoniche ed endorgoniche, convenzioni in energetica biochimica. Reazioni di ossido-riduzione. Potenziale di ossido-riduzione. Legami ad alto contenuto energetico. Fattori che influenzano l’energia libera standard di idrolisi dell’ATP. ATP e suo ruolo nell'utilizzazione dell'energia. Fosforilazione al livello del substrato. La carica energetica cellulare. Le reazioni dell’ATP.
Introduzione al metabolismo. Vie cataboliche. anaboliche e anfiboliche. Il ciclo dell'energia nelle cellule. Ricambio metabolico: lo stato dinamico dei componenti cellulari. Ossidazioni biologiche e deidrogenazioni. Potenziali di riduzione. Traportatori universali di elettroni. NADH, NADPH, Flavoproteine e coenzimi flavinici.
Metabolismo glicidico. Classificazione degli zuccheri: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccarididi riserva e strutturali. Glicolisi aerobia e anaerobia: reazioni, bilancio energetico e regolazione. Fermentazione alcoolica e fermentazione lattica. Regolazione. Decarbossilazione ossidativa del piruvato e sua regolazione. Glicogenosintesi e glicogenolisi: reazioni; enzimi; regolazione ormonale. Gluconegenesi: Le tre deviazioni dalla via glicolitica, enzimi, regolazione ormonale. Ciclo dei pentosi fosfati. Significato metabolico del ciclo e produzione di NADPH e ribosio 5-fosfato al variare delle esigenze cellulari.
Metabolismo lipidico. Attivazione e trasferimento degli acidi grassi nei mitocondri. ß-ossidazione: reazioni, enzimi, bilancio energetico. Sintesi degli acidi grassi: formazione dei precursori della sintesi degli acidi grassi: reazioni della citrato liasi. AcilCoA carbossilasi e regolazione. Il complesso dell'acido grasso sintasi. Le reazioni della biosintesi degli acidi grassi saturi e regolazione. Differenze fra ß-ossidazione e sintesi degli acidi grassi. Corpi chetonici. Significato fisiologico della formazione dei corpi chetonici.
Metabolismo degli amminoacidi. Vie di ossidazione degli amminoacidi. Transaminazione, decarbossilazione, deamminazione ossidativa. Ciclo del glucosio-alanina. Formazione dei prodotti di escrezione azotati: il ciclo dell'urea. Bilancio e regolazione del ciclo dell'urea. Destino dello scheletro carbonioso degli amminoacidi: amminoacidi glucogenici e chetogenici.
Metabolismo terminale. Ciclo di Krebs: le singole reazioni e regolazione metabolica; enzimi. Reazione globale e resa energetica; Reazioni anaplerotiche. Processi di ossido-riduzione: potenziali redox e variazioni di energia libera. Classi di enzimi che trasferiscono elettroni. La catena respiratoria: componenti; substrati; inibitori. Fosforilazione ossidativa. Trasporto elettronico nella catena respiratoria. L'accoppiamento della fosforilazione al trasporto degli elettroni. Carica energetica dell’ATP e potenziale di fosforilazione. Disaccoppianti e ionofori.
Carriers mitocondriali. Il carrier di ADP/ATP. Carrier dei di- e tricarbossilici, carrier del piruvato, carrier del fosfato. Carrier ornitina/citrullina. Sistemi navetta per il trasporto del NADH dal citoplasma al mitocondrio: shuttle del malato-aspartato e shuttle del glicerolo-fosfato.
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
Approccio didattico all’uso delle principali tecniche biochimiche di analisi di proteine: elettroforesi e cromatografia. Esercitazioni pratiche: Preparazione di soluzioni. Soluzioni tampone. Dosaggio delle proteine con il metodo Bradford. Determinazione del coefficiente di estinzione molare di proteine. Determinazione del PM di proteine mediante gel-elettroforesi in SDS.

L’esame finale prevede un colloquio orale volto ad accertare con chiarezza l'apprendimento degli argomenti affrontati durante il corso di Biochimica. Potrà essere prevista inoltre una prova in itinere, facoltativa, basata su quiz a risposta multipla, sugli argomenti trattati nella prima parte del corso, riguardanti la struttura e funzione delle principali macromolecole e gli elementi di bioenergetica. Tale prova costituisce una verifica, utile allo studente, dell'apprendimento in aula e il suo esito verrà preso in considerazione per la valutazione finale.
Durante il colloquio orale lo studente dovrà dimostrare un’adeguata conoscenza delle principali vie metaboliche e della loro regolazione, con particolare attenzione alle correlazioni fra le diverse vie metaboliche studiate.
Verranno valutati:

• il grado di approfondimento dell’argomento,
• la capacità di descrizione delle strutture molecolari,
• la capacità di analizzare le vie metaboliche evidenziandone la regolazione e sapendo fare dei collegamenti tra i vari argomenti.
  Verrà particolarmente apprezzata la chiarezza nell’espressione dei concetti esposti e la capacità di utilizzare l’appropriata terminologia.
  La frequenza assidua ed il grado di partecipazione attiva in aula saranno elementi di valutazione positiva.

) D.C. Nelson e M.M. Cox I principi di biochimica di Lehninger., Ed. Zanichelli, Bologna.
2) D.C. Nelson e M.M. Cox Introduzione alla biochimica di Lehninger. Ed. Zanichelli, Bologna.
3) P. Riccio La biochimica essenziale. Ed. Laterza, Bari.
4) E.E. Abali, S.D.. Cline, D.S. Franklin, S. Viselli Le basi della biochimica. Ed Zanichelli, Bologna

• Acquisire conoscenze generali sulla struttura e il funzionamento della cellula e sulla biodiversità cellulare.
• Acquisire conoscenze teoriche e pratiche delle tecniche basilari per crescita, studio e osservazione di microrganismi.

Acquisizione di conoscenze riguardanti la biologia cellulare degli organismi procarioti ed eucarioti. Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà conoscere:
La struttura e la funzione delle cellule, le differenze tra cellule eucariote e procariote
Le caratteristiche principali del metabolismo microbico
Gli aspetti principali della crescita microbica e del suo controllo
I meccanismi alla base della divisione e della differenziazione cellulare
La sistematica dei microrganismi eucarioti e procarioti
Le principali interazioni tra microrganismi e tra microrganismi e macroorganismi
Gli habitat dei microrganismi e come i microrganismi interagiscono con l’ambiente circostante

Integrando le conoscenze acquisite durante le lezioni frontali con le attività di laboratorio lo studente sarà in grado di:
elaborare le conoscenze tecniche acquisite ed utilizzarle nel percorso formativo
Progettare esperimenti
utilizzare le tecniche fondamentali per l’isolamento, la crescita e lo studio dei batteri

Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di:
Comprendere le differenze e l'evoluzione delle cellule procariotiche ed eucariotiche
Capacità di valutare l’influenza dell’ambiente sulla crescita
Capacità di valutare l’influenza dei microrganismi rispetto ad altri organismi
Valutare e interpretare dati sperimentali ottenuti dalle attività di laboratorio
Abilità comunicative
Gli studenti saranno in grado di descrivere con linguaggio appropriato in forma scritta e orale quanto appreso durante il corso.
Descrivere con linguaggio appropriato in forma scritta e orale quanto appreso durante le attività di laboratorio
Capacità di apprendere in modo autonomo
Acquisizione di capacità di approfondimento e comprensione sui progressi della biologia cellulare e della microbiologia grazie all’utilizzo di banche dati, materiale bibliografico e altre informazioni disponibili in rete.
Acquisire manualità sulle tecniche necessarie per operare in un laboratorio di microbiologia

Le origini della vita. La composizione chimica della cellula. Le basi chimiche della vita: gli atomi e le molecole di interesse biologico. Le molecole polari e non polari. Le proprietà dell’acqua. I legami chimici covalenti e non covalenti. I gruppi funzionali. Struttura e funzione delle macromolecole biologiche: Gli zuccheri e i carboidrati. I lipidi. I nucleotidi e gli acidi nucleici. Gli amminoacidi, il legame peptidico e le proteine. Cenni sulla struttura delle proteine. Domini proteici e siti attivi. Il passaggio dal mondo acellulare al mondo cellulare. Last universal common ancestor (LUCA). Comparsa della fotosintesi ossigenica. La teoria cellulare.
La scoperta dei microrganismi. Van Leeuwenhoek. Tecniche di microscopia. .la Generazione spontanea, Francesco Redi e Louis Pasteur. Semmelweiss, Lister, Robert Koch. M.W. Beijerinck e S. Winogradsky.
Metabolismo. Cenni di metabolismo: i concetti di anabolismo e catabolismo, le reazioni di condensazione e diidrolisi. Classificazione nutrizionale dei microrganismi. Autotrofia, eterotrofia, chemiotrofia e fototrofia. Principi di bioenergetica. Reazioni di ossidoriduzione.
La cellula procariote. Forma e dimensioni delle cellule. La membrana cellulare: struttura, composizione e funzioni. Parete cellulare. Differenze tra Gram positivi e Gram negativi. la Parete cellulare degli Archei. Strato S. Strutture interne alla cellula: Nucleoide, Corpi d’inclusione, Vescicole gassose, Strutture esocellulari: Capsula e strato mucoso. Flagello, Fimbrie e Pili.
Meccanismi di locomozione. Motilità tramite il flagello. Motilità per scivolamento.
Chemiotassi e altre tassie.
Moltiplicazione cellulare. scissione; gemmazione; sporulazione. Crescita cellulare. Tempo di generazione. Terreni di coltura. Misurazione della crescita microbica: conta totale, conta vitale, torbidità. Controllo della crescita microbica: Mezzi fisici, Calore (Autoclave), Radiazioni, Filtrazione, Agenti chimici.
Effetti ambientali sulla crescita. Temperatura, pH, Osmolarità, Ossigeno.
Ambiente–habitat. I principali habitat terrestri. Superfici e biofilm. Tappeti microbici.
Interazioni tra organismi. Quorum sensing. Commensalismo. Parassitismo. Mutualismo. I licheni. Rizobi e Leguminose. Simbiosi tra microrganismi e insetti. Il rumine.
Diversità dei Batteri. Il concetto di specie. Cianobatteri; Proteobatteri: Alfaproteobatteri, Betaproteobatteri, Gammaproteobatteri, Deltaproteobatteri, Epsilonproteobatteri, Zetaproteobatteri; Actinobacteria; Tenericutes; Firmicutes; Bacteroidetes; Chlamydiae; Planctomycetes; Verrucomicrobia.
Diversità degli Archei. Caratteristiche degli Archei. Euryarcheota; Thaumarcheota; Crenarcheota; Lokiarcheota.
La cellula eucariote. Evoluzione della cellula eucariote, la teoria dell’endosimbiosi; Endosimbiosi secondarie; La cellula eucariote: Nucleo, Il nucleo: L’involucro nucleare. Il nucleolo. I pori nucleari. Le nucleoporine. Il trasporto nucleare. I segnali di localizzazione nucleare e di esportazione nucleare. Il ruolo delle importine, delle esportine, della proteina Ran e di RanGEF e RanGAP. La cromatina: I nucleosomi. L’impaccamento del DNA e le proteine istoniche. L’istone H1 e la fibra di 30 nm. L’eucromatina e l’eterocromatina. Le membrane e i loro componenti. Il modello a mosaico fluido. Asimmetria di membrana. Lo smistamento delle proteine: I diversi compartimenti cellulari e le loro relazioni topologiche. I segnali di indirizzamento ai compartimenti. Trasporto regolato attraverso i pori nucleari, tramite traslocatori o tramite vescicole. mitocondri: struttura e funzioni. Il genoma mitocondriale. Cenni di energetica: la respirazione cellulare (dalla glicolisi alla catena di trasporto degli elettroni fino alla sintesi di ATP). Il trasporto ai mitocondri: il segnale di indirizzamento alla matrice mitocondriale, i traslocatori TOM, TIM, SAM e OXA. L’importazione di proteine alla membrana mitocondriale esterna, alla membrana mitocondriale interna e allo spazio intermembrana. I perossisomi: struttura e funzioni. Il trasporto ai perossisomi: i segnali e i loro recettori. Le peculiarità del trasporto ai perossisomi. Le perossine e la biogenesi dei perossisomi. L’azione
detossificante dei perossisomi. Idrogenosomi. Cloroplasti. La via secretoria: il reticolo endoplasmatico liscio e ruvido, il cis-Golgi network, l’apparato di Golgi
e il trans-Golgi network. Il trasporto al reticolo endoplasmatico. La glicosilazione. Il traffico vescicolare: Formazione delle vescicole. Le proteine di rivestimento ed i loro ruoli. L’attracco, l’ormeggio e la fusione di vescicole ai compartimenti bersaglio. Endocitosi. Lisosomi. Autofagia. Il citoscheletro. I microtubuli: Struttura e funzione dei microtubuli. Formazione, allungamento e accorciamento dei microtubuli. Il ruolo del GTP nella stabilità dei microtubuli. Il centrosoma. I microfilamenti: Struttura e funzioni dei microfilamenti di actina. Il processo di polimerizzazione
dell’actina: il ruolo dell’ATP e il complesso Arp2/3. Le proteine accessorie dell’actina. Le miosine. I filamenti intermedi: Polimerizzazione, struttura e funzioni. Le cheratine e la lamina nucleare. Connessione e comunicazione cellulare. La cellula vegetale.
Controllo della proliferazione e della sopravvivenza cellulare. Il ciclo cellulare: Le fasi e i punti di controllo. Le cicline e le chinasi dipendenti da ciclina e la loro modulazione. Le fasi della mitosi. L’ingresso in mitosi. La condensazione dei cromosomi. La formazione del fuso mitotico: i microtubuli astrali, del cinetocore e interpolari. l completamento della mitosi: Il complesso APC/C o ciclosoma. La degradazione delle cicline e della securina. La separazione dei cromatidi fratelli. La citodieresi. La mitosi asimmetrica. Cenni sulle cellule germinali. Meccanismo molecolare della meiosi e sue conseguenze genetiche. Il crossing over. Le differenze tra mitosi e meiosi. La morte cellulare: necrosi e apoptosi. Cicli vitali degli eucarioti microbici che comprendono alternanza di generazioni; ciclo vitale di eucarioti microbici con più di una specie ospite.
Il passaggio al mondo pluricellulare
I principali gruppi di microrganismi Eucarioti. Excavata: Diplomonadida, Parabasilia, Kinetoplastidia, Euglenoidea; Alveolata: Ciliati, Dinoflagellata, Apicomplexa; Eteroconti/Stramenopili: Diatomee, Oomycota, Alghe dorate, Alghe brune; Rizaria: Chlorarachniophyceae, Foraminifera, Radiolaria; Amoebozoa; Funghi: Microsporidia, Chytridiomycota, Mucoromycota, Glomeromycota, Ascomycota, Basidiomycota; Archaeplastida.
Il microbioma umano
Laboratorio. Coltivazione di batteri con preparazione di terreni di coltura liquidi e solidi, sterilizzazione. Isolamento da colonie batteriche. Misurazione conta vitale e densità ottica.

Esame scritto
Conoscenza e capacità di comprensione:
L’esame consiste di un test a risposte multiple (34) e esercizi (2) sui principali contenuti del corso. L’esame è mirato ad accertare la conoscenza di:
Struttura della cellula e metabolismo
Meccanismi di divisione cellulare
Misurazione della crescita dei microrganismi
Diversità ed evoluzione microbica
Interazioni tra microrganismi ed eucarioti
L’esame permetterà altresì la valutazione della capacità di fare connessioni tra le diverse parti del programma e quanto fatto durante le esercitazioni.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito la capacità di pianificare ed eseguire un esperimento e di analizzarne i dati ottenuti
Autonomia di giudizio:
Il raggiungimento dell’adeguata autonomia sarà verificato attraverso gli interventi durante le lezioni, gli incontri di tutoraggio e con l’esame finale di profitto. Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito la capacità di prendere decisioni autonome sulle modalità operative più adeguate in base alle informazioni che gli verranno fornite. Nella fase di interpretazione dei risultati dovrà dimostrare di aver acquisito la capacità di formulare giudizi e di riflettere sulle possibili implicazioni del proprio operato.
Abilità comunicative:
Le attività didattiche favoriscono l'acquisizione del corretto lessico scientifico e della capacità di comprendere e interpretare la terminologia specialistica della microbiologia. Tali competenze sono verificate indirettamente attraverso la corretta comprensione dei quesiti e la scelta delle risposte nell'esame scritto.
Capacità di apprendere:
In base alle discussioni in classe, alle attività laboratoriali e all’esame finale sarà possibile valutare le capacità dello studente di approfondire autonomamente i diversi argomenti trattati durante il corso.
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. Il giudizio finale sarà basato sul risultato ottenuto alla prova scritta. L’esame consiste di 34 domande a risposta multipla e 2 esercizi. Delle 34 domande 22 avranno un peso maggiore sulla valutazione (riguardo ai seguenti argomenti: Le origini della vita; La scoperta dei microrganismi; Metabolismo; La cellula procariote; Meccanismi di locomozione; Moltiplicazione cellulare; Effetti ambientali sulla crescita; La cellula eucariote; Divisione cellulare negli eucarioti; Il passaggio al mondo pluricellulare) mentre le domande dalle 23 alla 34 saranno valutate con un punteggio minore (riguardo ai seguenti argomenti: Ambiente–habitat; Interazioni tra organismi; Diversità dei Batteri; Diversità degli Archei; I principali gruppi di microrganismi Eucarioti; Il microbioma umano); Gli esercizi saranno inerenti rispetto a quanto fatto nelle esperienze di laboratorio. Per poter ottenere una elevata valutazione lo studente dovrà mostrare di aver sviluppato autonomia di giudizio e capacità di legare tra loro gli argomenti appressi durante il corso.

Brock. Biologia dei microrganismi Microbiologia Generale, Ambientale e industriale Madigan MT et al. 16/Ed Pearson
R. Colombo e E. Olmo –Biologia- Cellula e Tessuti- Edi-Ermes

il corso mira a fornire allo studente conoscenze di economia legate alla Bioeconomia Circolare, con focus su gestione, organizzazione, sviluppo sostenibile e introduzione all'ESG.

Conoscere gli strumenti utili per capire come e perché integrare la sostenibilità nella strategia aziendale. I corso aiuta ad identificare il flusso del valore di un determinato prodotto o Lean Management: Training servizio e le fonti di spreco attraverso la Executive per Creare Valore e conoscenza e l'applicazione dí tecniche e Ridurre Gli Sprechi strumenti specifici dell'approccio lean che descrivano anche i cambiamenti culturali e organizzativi necessari
Nell'ambito del percorso formatívo volto a sviluppare le competenze scientifiche, lo studente acquisirà una conoscenza approfondita dei principi della bioeconomia ed economía circolare applícabile al settore biotecnologico. Dopo uno studio preliminare delle nozioni generali di economia aziendale, lo studente comprenderà il concetto di impresa, le diverse tipologie di aziende classificate per obiettivi e forma giuridica, le problematiche competitive, i rapporti con gli stakeholder e le aggregazioni aziendali. Durante le lezioni saranno approfonditi i temi della gestione aziendale in una visione strategica e con particolare riferimento alle specificità del settore della economia e della biotecnologia.

Al termine del corso, lo studente dovrà aver sviluppato adeguate capacità di apprendimento che gli consentiranno di approfondire in modo autonomo e le principali tematiche manageriali relative alle aziende biotecnologiche.
Al termine del corso, lo studente dovrà aver sviluppato le capacità di apprendimento necessarie per approfondire l'integrazione dei principi della bioeconomia alle principali tematiche biotecnologiche.

Autonomia di giudizio
Lo studente deve essere in grado di formulare valutazioni autonomamente riguardo a specifiche problematiche economico-manageriali del settore biotecnologico e ambientale.
Abilità comunicative
Lo studente deve sviluppare un linguaggio tecnico economico adeguato.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Una volta acquisiti gli strumenti metodologici per lo studio della materia e appreso il lessico corretto, lo studente può utilizzare le competenze conseguite per affrontare le principali problematiche manageriali di diversa natura nei contesti lavorativi in cui si troverà ad operare.

I principi della bioeconomia e della economia circolare ;
Relazioni tra bioeconomia e biotecnologia ai fini dell'apprendimento dei principi della Bioeconomia applicata;
classificazione delle aziende secondo il criterio del valore per
gli stakeholders;
la classificazione delle aziende in relazione al soggetto giuridico;
la classificazione in relazione alle dimensioni aziendali;
le aziende biotecnologiche;
corporate governance, struttura giuridica dell'impresa;
relazioni tra l'ambiente e l'impresa, rapporti con gli stakeholder.
i sistemi di gestione, di audit organizzativo e della qualità;
le attività generatrici di valore;
i principi per l'elaborazione di un business plan;
i principi per l'elaborazione di un piano industriale
i principi per ESG e la loro applicazione;
la sostenibilità e il contributo delle aziende allo sviluppo sostenibile;
la responsabilità sociale di impresa.

• Le società benefit

Esame Orale

Che cosa è la Bioeconomia" - Edizioni Ambiente (Mario Bonaccorso;)
"L'uomo che inventò la Bioeconomia " - Edizioni Ambiente (Mario Bonaccorso);
"Bioeconomia per la rigenerazione dei territori" - Edizione Ambiente (Catia
Bastioli);
"Economia circolare per Tutti" - Edizioni Ambiente (Walter R.Stahel);
"Dalla Smart City alla Smart Land"- Edizioni Agenda Marsilio (Aldo Bonomi -
Roberto Masiero)

Acquisizione delle conoscenze di biologia molecolare per la comprensione dei meccanismi biologici di base per il funzionamento delle cellule procariotiche ed eucariotiche. Acquisizione delle conoscenze di tecnologie del DNA ricombinante per la comprensione e l'applicazione delle tecniche di biologia molecolare e di ingegneria genetica applicate allo studio di sistemi e componenti cellulari di interesse biotecnologico

Conoscenza e capacità di comprensione
o Acquisizione di conoscenze di biologia molecolare per la comprensione dei meccanismi biologici alla base del funzionamento delle cellule procariotiche ed eucariotiche.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate
o L’attività di laboratorio permetterà di comprendere ed applicare alcune tecniche di biologia molecolare e di ingegneria genetica per lo studio di sistemi e componenti cellulari di interesse biotecnologico-

Autonomia di giudizio
o Gli studenti acquisiranno capacità di valutazione ed interpretazione di dati sperimentali sotto il profilo della valenza scientifica e rigore metodologico; capacità di esprimere una valutazione critica degli aspetti della ricerca in ambito biotecnologico
Abilità comunicative:
o Gli studenti acquisiranno adeguate competenze e strumenti di comunicazione scritta e orale finalizzata allo scambio di idee, informazioni, dati e metodologie con interlocutori specialisti e non specialisti su problematiche analizzabili attraverso metodi ed approcci biotecnologici.
Capacità di apprendere in modo autonomo:
o Gli studenti acquisiranno capacità di apprendimento, approfondimento e aggiornamento per consultazione di vario materiale bibliografico, quali testi tecnico-scientifici di elevata complessità relativi agli avanzamenti delle conoscenze e delle metodologie in ambito biotecnologico

La struttura degli acidi nucleici (parte I)
Il DNA è la molecola deputata alla trasmissione dell’informazione genetica. Basi azotate, nucleosidi, nucleotidi. Composizione chimica e struttura tridimensionale del DNA. La doppia elica del DNA: forma A, B, Z. La flessibilità della doppia elica di DNA: DNA curvo, strutture cruciformi e “base flipping”.
La topologia del DNA (Fonte preferenziale: Watson et al. “Biologia Molecolare del gene”): topoisomeri e numero di legame topologico; separazione di topoisomeri tramite elettroforesi su gel di agarosio; cambiamenti della topologia del DNA catalizzati da topoisomeri di tipo I e di tipo II e la loro importanza funzionale; cenni sui meccanismi di azione delle topoisomerasi.
Denaturazione del DNA ed assorbanza.
RNA: composizione chimica, strutture secondarie e struttura tridimensionale.
Il codice genetico (parte I)
Degenerazione e universalità. Effetti della struttura del codice genetico per la mutabilità del DNA e l’efficienza della traduzione. Interazione codone-anticodone e vacillamento
L’impacchettamento del DNA (parte I)
Impacchettamento del DNA in virus, eubatteri e eucarioti. I cromosomi eucariotici: struttura di centromeri e telomeri. Strutture secondarie che stabilizzano i telomeri. La struttura della cromatina in interfase: le fibre da 10 nm e da 30 nm. Composizione e struttura dei nucleosomi. Le proteine istoniche e la loro caratteristiche. Modificazioni delle code N-terminali degli istoni. Posizionamento dei nucleosomi. Le variazioni della struttura della cromatina: funzione delle varianti istoniche, delle modificazioni post-traduzionali degli istoni e dei complessi di rimodellamento della cromatina. Enzimi responsabili delle modificazioni post-traduzionali degli istoni. Replicazione del DNA e assemblaggio dei nucleosomi. Propagazione delle modificazioni istoniche alla cromatina duplicata ed eredità epigenetica
La replicazione del DNA (Fonte preferenziale: Watson et al. “Biologia Molecolare del gene”) (parte I)
Replicazione semiconservativa del DNA: esperimento di Meselson e Stahl. Le diverse DNA polimerasi procariotiche ed eucariotiche e loro caratteristiche (processività, fedeltà, attività proofreading). La struttura a mano destra del nucleo catalitico delle DNA polimerasi. Dettagli sulla DNA polimerasi III dei procarioti: ipotesi sulla struttura dimerica e trimerica della DNA polimerasi III oloenzima. Il replisoma e i suoi componenti: DNA primasi, SSB, DNA elicasi, DNA ligasi, “pinze scorrevoli” e caricatore delle “pinze scorrevoli”. Azione delle topoisomerasi nella replicazione del DNA dei procarioti. Il modello del replicone. Inizio e terminazione della replicazione in E. coli. Replicazione delle estremità dei cromosomi eucariotici: le telomerasi e la regolazione della loro attività.
La tecnologia del DNA ricombinante (parte I)
La reazione a catena della DNA polimerasi (PCR): proprietà dei primer per la PCR e costruzione di primer eterologhi, caratteristiche di vari tipi di DNA polimerasi termostabili, Real time PCR.
Il sequenziamento del DNA con il metodo di Sanger. Cenni sul metodo di sequenziamento di Maxam&Gilbert. Strategia di sequenziamento per primer walking. Primer adoperati per il sequenziamento di frammenti clonati e di ampliconi. Ottimizzazione del metodo di Sanger per il sequenziamento automatico (a livello di marcatura, DNA polimerasi ed elettroforesi ad alta risoluzione).
La tecnologia del DNA ricombinante (parte II)
Gli enzimi di restrizione: funzione nei batteri e loro utilizzo nelle tecniche del DNA ricombinante. Creazione di estremità piatte, appiccicose e compatibili. L’elettroforesi su gel per la separazione di frammenti di DNA. Separazione del DNA circolare superavvolto. Gli intercalanti del DNA per la visualizzazione del DNA su gel di agarosio.
Il clonaggio del DNA: La reazione di ligazione e le strategie di ottimizzazione. Vettori di clonaggio di tipo plasmidico e cenni su altre categorie di vettori. Trasformazione delle cellule batteriche.
La riparazione del DNA (Fonte preferenziale: Watson et al. “Biologia Molecolare del gene”) (parte II)
Mutabilità e sistemi di riparazione del DNA. Mutazioni puntiformi, frameshift, mutazioni di microsatelliti e riarrangiamenti cromosomici. Danni al DNA dovuti ad agenti endogeni ed esogeni (deamminazione idrolitica, ossidazione, alchilazione, azione degli agenti intercalanti, di raggi gamma e di raggi X). Sistemi di riparazione MMR, BER e NER in procarioti ed eucarioti. Riparazione delle rotture del DNA sul doppio filamento in procarioti ed eucarioti. Tolleranza al danno e sistema SOS di E. coli
La trascrizione e la regolazione dell’espressione genica nei procarioti (parte II)
La trascrizione nei procarioti: struttura RNA polimerasi e cambiamenti conformazionali durante la fase di inizio. Ruolo dei fattori sigma, struttura dei promotori e presenza di elementi consensus conservati. Dettagli della fase di inizio e di allungamento della trascrizione procariotica. Terminazione intrinseca e Rho- dipendente.
Regolazione della trascrizione nei procarioti: controllo positivo e negativo; sistemi inducibili e reprimibili. Controllo positivo e negativo dell’operone lac: azione del repressore lacI e dell’attivatore CAP. Integrazione dei due sistemi di controllo. L'operone del triptofano: controllo negativo reprimibile all’inizio della trascrizione e controllo per attenuazione della terminazione della trascrizione.
Il fago lambda: regolazione del ciclo litico e del ciclo lisogeno. Regione di controllo del fago lambda. Struttura e funzione dei geni cI, cro, cII e cIII. L'antiterminazione di pN e pQ. Promotori deboli e promotori forti del fago lambda e meccanismi di regolazione genica. Come viene controllata l'integrazione e l'escissione del profago dal cromosoma di E. coli
La trascrizione e la regolazione della trascrizione negli eucarioti (parte III)
La trascrizione negli eucarioti: peculiarità delle 3 RNA polimerasi eucariotiche. La RNA polimerasi I e le caratteristiche dei relativi promotori; la RNA polimerasi III e le caratteristiche delle varie categorie di promotori della Pol III. Maturazione degli rRNA e dei tRNA per tagli eso/endonucleolitici e per modificazioni dei nucleotidi. Struttura del promotore della RNA polimerasi II e apparato trascrizionale basale. Fasi di inizio e di allungamento della trascrizione della RNA Pol II.
Maturazione degli mRNA: capping, taglio e poliadenilazione al 3’. La struttura interrotta dei geni proteici eucariotici e il processo di splicing. Composizione e azione dello spliceosoma. Splicing alternativo e regolazione dello splicing. Introni di autosplicing di gruppo I e di gruppo II e meccanismo catalitico. Editing dell’mRNA per conversione di basi e per inserzione/delezione. L’editing esteso del genoma mitocondriale di Trypanosoma.
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti: attivatori e repressori trascrizionali. Struttura modulare dei segnali di regolazione: promotori della RNA polimerasi II. Enhancer, silencer, insulators. Struttura modulare e domini dei fattori di trascrizione. I domini di legame al DNA: Helix-Turn-Helix, Zn finger, leucine zipper e Helix-Loop-Helix. Regolazione post traduzionale dell’espressione genica mediata da microRNA e long ncRNA
Eredità epigenetica (parte III)
Le isole CpG e la regolazione dell’inizio della trascrizione tramite metilazione del DNA. La trasmissione dello stato di metilazione del DNA. Il rimodellamento della cromatina
La traduzione (parte III)
La traduzione nei procarioti e negli eucarioti. Caratteristiche strutturali di tRNA e mRNA. Struttura e composizione dei ribosomi procariotici ed eucariotici. Inizio, allungamento e terminazione della traduzione in procarioti ed eucarioti. I fattori proteici di inizio, allungamento e terminazione della traduzione. Meccanismo cap-indipendente di inizio della traduzione negli eucarioti. Bilancio energetico della traduzione.
Laboratorio di Biologia Molecolare: 1 CFU
1) Estrazione di DNA plasmidico
2) Analisi qualitativa del DNA plasmidico, digestione con enzimi di restrizione e elettroforesi su gel di agarosio
3) Reazione di PCR e analisi degli ampliconi tramite elettroforesi su gel di agarosio

Singola prova scritta con 10-12 domande a risposte aperte e di durata minima di 2 ore.

Testo principale: “Biologia Molecolare” - F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani; Casa Editrice Ambrosiana, Terza edizione, 2017
2) Per argomenti quali replicazione del DNA, DNA polimerasi III, riparazione del DNA, topologia del DNA: “Biologia Molecolare del Gene” Watson JD et al.- Settima Edizione – Zanichelli ed.
3) Per le tecniche del DNA ricombinante: “Dai Geni ai Genomi” J. W. Dale, M. von Schantz, N. Plant (terza edizione) - Edises
Per ulteriori consultazioni:

• “Genomi 4” Brown TA, EDISES
• “Il Gene X” Lewin B et al., Zanichelli ed.

Fornire le conoscenze di base della chimica generale e inorganica (proprietà, composizione e struttura della materia, reattività dei principali elementi e dei composti più importanti) e gli strumenti per la risoluzione di problemi di stechiometria.

Conoscenze di base della chimica generale (proprietà, composizione e struttura della materia, equilibri chimici ed elettrochimica, con cenni di termodinamica e cinetica chimica).

Capacità di comprendere il testo di un esercizio, elaborare un procedimento risolutivo ed eseguire i calcoli stechiometrici senza tralasciare il significato chimico di un risultato.

• Autonomia di giudizio
  o Valutazione delle proprietà e della reattività di composti ed elementi.
• Abilità comunicative
  o Interazione con il docente ed esposizione di problematiche chimiche con un linguaggio corretto e rigoroso.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  o Capacità di ragionamento, di approfondimento e di lettura critica di un fenomeno o di un risultato.

La teoria atomica
Legge della costanza della massa di Lavoisier. Legge delle proporzioni definite di Proust. Teoria atomica di Dalton. Legge delle proporzioni multiple di Dalton. Legge dei volumi di combinazione di Gay-Lussac. Principio di Avogadro. Regola di Cannizzaro. La scoperta dell'elettrone, del protone e del neutrone e loro caratteristiche. Legge di Einstein. Numero atomico, numero di massa. Isotopi. Peso atomico e molecolare. Unità di massa chimica e mole.
Dall'atomo alla composizione molecolare
Numero di ossidazione. Nomenclatura di composti binari e ternari. Composizione percentuale e formule chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Rapporti quantitativi. Reagente limitante. Resa percentuale.
Sistema periodico e struttura dell'atomo
Classificazione di Mendeleev e tavola periodica degli elementi. Energia di ionizzazione e affinità elettronica. Radiazione elettromagnetica. Spettri atomici. Modello atomico di Bohr. Dualismo onda-particella. Principio d'indeterminazione di Heisenberg. Teoria ondulatoria. Equazione di Schrödinger. Numeri quantici. Orbitali. Principio di esclusione di Pauli. Regola della massima molteplicità di Hund. Configurazioni elettroniche. Struttura e costruzione del sistema periodico. Carattere periodico delle proprietà atomiche (raggio atomico, raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica).
Legame chimico e struttura molecolare
Formule di Lewis (regola dell'ottetto, espansione dell'ottetto, strutture ibride). Geometria molecolare. Teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Legame covalente. Teoria del legame di valenza (orbitali ibridi, legami σ e π). Elettronegatività. Legame covalente polare. Polarità delle molecole. Legame ionico. Teoria dell'orbitale molecolare (molecole biatomiche). Il legame nei composti di coordinazione. Teoria del campo cristallino.
I solidi
Proprietà generali. Legame metallico. Struttura elettronica a bande. Solidi ionici. Conducibilità elettrica nei solidi (conduttori, semiconduttori, superconduttori, isolanti).
I gas
Proprietà generali. Le leggi dei gas: leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac. Equazione di stato dei gas perfetti. Pressioni parziali. La legge di effusione di Graham. La teoria cinetica dei gas. Distribuzione delle velocità di Maxwell-Boltzmann. I gas reali. L'equazione di Van der Waals.
Stati condensati e transizioni di fase
Importanza e natura dei legami intermolecolari. Forze di Van der Waals. Legame a idrogeno. Diagrammi di fase. Tensione di vapore.
Le soluzioni
Definizioni. Soluzioni ideali e non ideali. Modi di esprimere la concentrazione. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Osmosi. Distillazione frazionata e cristallizzazione frazionata.
Le reazioni chimiche
Reazioni acido-base. Reazioni redox. Reazioni di precipitazione. Titolazioni acido-base. Titolazioni redox.
Cenni di termodinamica
I principi della termodinamica. Legge di Hess e termochimica. Criteri di spontaneità per una reazione chimica. L'equilibrio chimico. La legge di azione di massa. Le costanti di equilibrio. Fattori che influenzano l'equilibrio. Il principio dell'equilibrio mobile di Le Chatelier. Gli equilibri eterogenei.
Equilibrio chimico in soluzione
Gli equilibri acido-base. Auto-ionizzazione dell'acqua. Il pH di soluzioni di acidi e basi forti. Il pH di soluzioni di acidi e basi deboli. Reazioni di idrolisi. Il grado di dissociazione. Acidi e basi poliprotici. Specie anfiprotiche. Le soluzioni tampone. Indicatori di pH. Equilibrio chimico e titolazioni acido-base. Gli equilibri di solubilità. Il prodotto di solubilità. Fattori che influenzano la solubilità (temperatura, pH, effetto dello ione comune, formazione di complessi).
Elettrochimica
Concetti fondamentali. Celle galvaniche. Il potenziale di riduzione standard. L’equazione di Nernst. Termodinamica delle celle elettrochimiche. Pile a concentrazione. Elettrodo a vetro. Elettrolisi. Ordine di scarica agli elettrodi. Esempi di elettrolisi (acqua, salamoia, sali fusi). Aspetti quantitativi dell’elettrolisi: le leggi di Faraday.
Cenni di cinetica chimica
Velocità di reazione. Equazioni cinetiche e ordine di reazione. Costanti cinetiche. Equazione di Arrhenius. Stadio cineticamente determinante. Catalisi.

Modalità di verifica dell’apprendimento
Prova scritta con quesiti a risposta aperta e colloquio orale. Durante la prova scritta lo studente può avvalersi della Tavola periodica (fornita dal docente) e della calcolatrice.
Risultati di apprendimento attesi
Abilità nella descrizione di molecole semplici; capacità di risoluzione di problemi di stechiometria; capacità di prevedere l’esito di una reazione.
Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame è superato quando il voto finale è maggiore o uguale a 18/30. Il voto finale si basa sulla votazione conseguita nella prova scritta e sulla valutazione della prova orale. Per accedere alla prova orale è richiesta una votazione minima di 15/30 nella prova scritta (generalmente costituita da 3 quesiti, ciascuno dei quali contribuisce con un massimo di 10 punti al punteggio totale). E’ necessaria una votazione minima di 28/30 nella prova scritta ed un’eccellente prova orale per l’assegnazione della lode.

• F. Arnesano, G. Natile et al. Chimica di base (3ed). EdiSES, Napoli, 2024.
• I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, E. Ravera. Stechiometria (6ed). Casa Editrice Ambrosiana (Zanichelli), 2020. ISBN: 9788808820235.
• P.W. Atkins, L. Jones, L. Laverman. Principi di chimica (4ed). Zanichelli, 2018. ISBN: 9788808320971.

Fornire le conoscenze di base della chimica generale e inorganica (proprietà, composizione e struttura della materia, reattività dei principali elementi e dei composti più importanti) e gli strumenti per la risoluzione di problemi di stechiometria.

Conoscenze di base della chimica generale (proprietà, composizione e struttura della materia, equilibri chimici ed elettrochimica, con cenni di termodinamica e cinetica chimica).

Capacità di comprendere il testo di un esercizio, elaborare un procedimento risolutivo ed eseguire i calcoli stechiometrici senza tralasciare il significato chimico di un risultato.

• Autonomia di giudizio
  o Valutazione delle proprietà e della reattività di composti ed elementi.
• Abilità comunicative
  o Interazione con il docente ed esposizione di problematiche chimiche con un linguaggio corretto e rigoroso.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  o Capacità di ragionamento, di approfondimento e di lettura critica di un fenomeno o di un risultato.

La teoria atomica
Legge della costanza della massa di Lavoisier. Legge delle proporzioni definite di Proust. Teoria atomica di Dalton. Legge delle proporzioni multiple di Dalton. Legge dei volumi di combinazione di Gay-Lussac. Principio di Avogadro. Regola di Cannizzaro. La scoperta dell'elettrone, del protone e del neutrone e loro caratteristiche. Legge di Einstein. Numero atomico, numero di massa. Isotopi. Peso atomico e molecolare. Unità di massa chimica e mole.
Dall'atomo alla composizione molecolare
Numero di ossidazione. Nomenclatura di composti binari e ternari. Composizione percentuale e formule chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Rapporti quantitativi. Reagente limitante. Resa percentuale.
Sistema periodico e struttura dell'atomo
Classificazione di Mendeleev e tavola periodica degli elementi. Energia di ionizzazione e affinità elettronica. Radiazione elettromagnetica. Spettri atomici. Modello atomico di Bohr. Dualismo onda-particella. Principio d'indeterminazione di Heisenberg. Teoria ondulatoria. Equazione di Schrödinger. Numeri quantici. Orbitali. Principio di esclusione di Pauli. Regola della massima molteplicità di Hund. Configurazioni elettroniche. Struttura e costruzione del sistema periodico. Carattere periodico delle proprietà atomiche (raggio atomico, raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica).
Legame chimico e struttura molecolare
Formule di Lewis (regola dell'ottetto, espansione dell'ottetto, strutture ibride). Geometria molecolare. Teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Legame covalente. Teoria del legame di valenza (orbitali ibridi, legami σ e π). Elettronegatività. Legame covalente polare. Polarità delle molecole. Legame ionico. Teoria dell'orbitale molecolare (molecole biatomiche). Il legame nei composti di coordinazione. Teoria del campo cristallino.
I solidi
Proprietà generali. Legame metallico. Struttura elettronica a bande. Solidi ionici. Conducibilità elettrica nei solidi (conduttori, semiconduttori, superconduttori, isolanti).
I gas
Proprietà generali. Le leggi dei gas: leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac. Equazione di stato dei gas perfetti. Pressioni parziali. La legge di effusione di Graham. La teoria cinetica dei gas. Distribuzione delle velocità di Maxwell-Boltzmann. I gas reali. L'equazione di Van der Waals.
Stati condensati e transizioni di fase
Importanza e natura dei legami intermolecolari. Forze di Van der Waals. Legame a idrogeno. Diagrammi di fase. Tensione di vapore.
Le soluzioni
Definizioni. Soluzioni ideali e non ideali. Modi di esprimere la concentrazione. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Osmosi. Distillazione frazionata e cristallizzazione frazionata.
Le reazioni chimiche
Reazioni acido-base. Reazioni redox. Reazioni di precipitazione. Titolazioni acido-base. Titolazioni redox.
Cenni di termodinamica
I principi della termodinamica. Legge di Hess e termochimica. Criteri di spontaneità per una reazione chimica. L'equilibrio chimico. La legge di azione di massa. Le costanti di equilibrio. Fattori che influenzano l'equilibrio. Il principio dell'equilibrio mobile di Le Chatelier. Gli equilibri eterogenei.
Equilibrio chimico in soluzione
Gli equilibri acido-base. Auto-ionizzazione dell'acqua. Il pH di soluzioni di acidi e basi forti. Il pH di soluzioni di acidi e basi deboli. Reazioni di idrolisi. Il grado di dissociazione. Acidi e basi poliprotici. Specie anfiprotiche. Le soluzioni tampone. Indicatori di pH. Equilibrio chimico e titolazioni acido-base. Gli equilibri di solubilità. Il prodotto di solubilità. Fattori che influenzano la solubilità (temperatura, pH, effetto dello ione comune, formazione di complessi).
Elettrochimica
Concetti fondamentali. Celle galvaniche. Il potenziale di riduzione standard. L’equazione di Nernst. Termodinamica delle celle elettrochimiche. Pile a concentrazione. Elettrodo a vetro. Elettrolisi. Ordine di scarica agli elettrodi. Esempi di elettrolisi (acqua, salamoia, sali fusi). Aspetti quantitativi dell’elettrolisi: le leggi di Faraday.
Cenni di cinetica chimica
Velocità di reazione. Equazioni cinetiche e ordine di reazione. Costanti cinetiche. Equazione di Arrhenius. Stadio cineticamente determinante. Catalisi.

Modalità di verifica dell’apprendimento
Prova scritta con quesiti a risposta aperta e colloquio orale. Durante la prova scritta lo studente può avvalersi della Tavola periodica (fornita dal docente) e della calcolatrice.
Risultati di apprendimento attesi
Abilità nella descrizione di molecole semplici; capacità di risoluzione di problemi di stechiometria; capacità di prevedere l’esito di una reazione.
Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame è superato quando il voto finale è maggiore o uguale a 18/30. Il voto finale si basa sulla votazione conseguita nella prova scritta e sulla valutazione della prova orale. Per accedere alla prova orale è richiesta una votazione minima di 15/30 nella prova scritta (generalmente costituita da 3 quesiti, ciascuno dei quali contribuisce con un massimo di 10 punti al punteggio totale). E’ necessaria una votazione minima di 28/30 nella prova scritta ed un’eccellente prova orale per l’assegnazione della lode.

• F. Arnesano, G. Natile et al. Chimica di base (3ed). EdiSES, Napoli, 2024.
• I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, E. Ravera. Stechiometria (6ed). Casa Editrice Ambrosiana (Zanichelli), 2020. ISBN: 9788808820235.
• P.W. Atkins, L. Jones, L. Laverman. Principi di chimica (4ed). Zanichelli, 2018. ISBN: 9788808320971.

L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze teoriche e metodologiche fondamentali della disciplina, sviluppando la capacità di comprendere e analizzare i principali concetti e strumenti di riferimento. Il corso mira inoltre a favorire l'acquisizione di competenze applicative, capacità di problem solving e autonomia nell'utilizzo delle conoscenze acquisite in contesti di studio e professionali.

Lo studente acquisirà conoscenze approfondite riguardanti la Fisica. Comprenderà i principi teorici, i modelli interpretativi e le metodologie di analisi proprie del settore, sviluppando una visione organica e critica dei contenuti trattati.

Lo studente sarà in grado di trasferire le conoscenze acquisite in contesti applicativi, interpretando dati, analizzando casi di studio e formulando soluzioni coerenti con i principi e le metodologie proprie del settore disciplinare.

Lo studente svilupperà autonomia di giudizio nell'analisi delle problematiche disciplinari, capacità di comunicazione efficace dei contenuti e delle soluzioni proposte, nonché competenze di apprendimento autonomo utili per il continuo aggiornamento professionale e scientifico.

Metodo sperimentale – campioni di misura – metro – kg – secondo – misure dirette e misure indirette – errore di sensibilita’- errori causali – errori sistematici – la media – semidispersione – Scarti – varianza deviazione standard
Velocita’ – velocita’ istantanea – moto rettilineo uniforme - accelerazione – moto uniformemente accelerato – spazio nel moto uniformemente vario - legge della caduta dei gravi
Grandezze scalari e grandezze vettoriali – definizione di vettore - versori – somma e differenza tra vettori – prodotto scalare – prodotto vettoriale
Accelerazione centripeta e comportamento del vettore in una traiettoria curvilinea – moto circolare uniforme – vettore velocita’ tangenziale - vettore velocita’ angolare – periodo – relazione tra accelerazione centripeta e velocita’ angolare
Forze come grandezze vettoriali – risultante tra forze – legge di Hooke – forze d’attrito – attrito radente – attrito dinamico e statico – attrito volvente – attrito viscoso – momento di una forza
Forza e velocita’ secondo Aristotele – 3 principi della dinamica – definizione di Newton - accelerazione di gravita’- peso – densita’ – peso specifico – sistemi inerziali – forza centripeta – forza centrifuga – pendolo semplice e sua definizione – leggi dell’isocronismo del pendolo semplice – moto oscillatorio
Lavoro definizione e proprieta’ – definizione di joule – lavoro motore, resistente e nullo - energia e sua definizione – energia cinetica – teorema della energia cinetica – energia potenziale – energia potenziale gravitazionale - energia elastica – forze conservative e forze non conservative – conservazione dell’energia – quantita’ di moto e sua conservazione
Definizione di fluidi – definizione di pressione – principio di Pascal - torchio idraulico – legge di Stevino – conseguenze della legge di Stevino – legge dei vasi comunicanti – principio di Archimede e galleggiamento dei corpi
3 leggi di Keplero – La legge di gravitazione di Newton – Massa della Terra – Determinazione di g – Proprieta’ di g
Significato fisico della temperatura – equilibrio termico – dilatazione lineare termica – dilatazione volumetrica dei solidi - termometro a mercurio – determinazione dello 0 e dei 100 gradi – la caloria - capacita’ termica – calore specifico – legge fondamentale della termologia - passaggi di stato tra solido-liquido-gas – calore latente – propagazione del calore – conduzione – convezione – irraggiamento
La pressione e suo significato – sistema termodinamico – equilibrio termodinamico – variabili di stato – variabili di stato intensive ed estensive – equivalente meccanico della caloria – lavoro e calore – 1 principio della termodinamica – energia interna e suo significato – trasformazione ciclica – trasformazione isoterma – trasformazione adiabatica – trasformazione ciclica
Gas perfetto e sue proprieta’- legge di Boyle – legge di Gay-Lussac – Legge di Charles – legge di Clapeyron – equazione di stato dei gas perfetti
2 principio della termodinamica – enunciato di Kelvin – enunciato di Clausius – equivalenza dei due enunciati e loro significato fisico – l’entropia e suo significato
Forza di Coulomb tra cariche elettriche – permettivita’ dielettrica nel vuoto – carica elettrica elementare e sua conservazione – linee di forza per una carica positiva e negativa - principio di sovrapposizione degli effetti – definizione di campo elettrico – indipendenza del campo elettrico dalla carica di prova – potenziale elettrico significato e definizione – teorema di Gauss e suo significato fisico – superficie gaussiana – Condensatore piano e capacita’ del condensatore piano – energia potenziale del condensatore piano – densita’ di energia del condensatore piano – corrente elettrica – definizione di Ampere - conduttori ed isolanti – 1 legge di Ohm – 2 legge di Ohm – potenza e legge di Joule – resistenze in serie e in parallelo – condensatori in serie e in parallelo
Campo magnetico statico – forza di Lorentz e sua applicazione – effetto Oersted generazione di B da un filo percorso da corrente elettrica – Forza su un filo percorso da corrente elettrica ed immerso in un campo magnetico - interazione tra fili paralleli con corrente equiverrsa e non – legge di Biot-Savart – campo magnetico generato da una spira – principio del motore elettrico – sostanza diamagnetiche, paramagnetiche, ferromagnetiche – polarizzazione per orientamento delle sostanze paramagnetiche e ferromagnetiche
Esperimento di Faraday con calamita e filo – correnti indotte – legge di faraday-Neumann-Lenz – significato fisico della legge di Lenz – forza elettromotrice - legge di Ampere Maxwell – propagazione delle onde elettromagnetiche
Il corpo nero – legge di Kirchooff – curva dello spettro di Rayleigh-Jeans – Spiegazione di Planck con l’introduzione della costante di Planck per spiegare la curva – interpretazione ondulatoria-corpuscolare di Planck della interazione radiazione-materia – interpretazione di Einstein della interazione della radiazione-materia

Esame orale.
Analisi e discussione delle teorie e dei fenomeni descritti a lezione ed attraverso la capacità di usare correttamente il linguaggio della fisica teorica.

Fisica per le scienze della vita - Andre Alessandrini - Casa Editrice Ambrosiana
Fisica, Principi ed applicazioni - Douglas C. Giacoli - Casa Editrice Ammbrosianaione

Acquisizione di conoscenze su metodiche di laboratorio in ambito fisiologico.

Apprendere criticamente gli argomenti di fisiologia trattati durante
il corso

Il corso, coniugando in modo equilibrato le acquisizioni teoriche con
lo spazio riservato alle attività sperimentali (svolte in laboratori a
postazione singola), permette agli studenti di dare applicazione pratica
alle conoscenze acquisite in ambito fisiologico.

Acquisire capacità di: organizzare un esperimento (redazione di
protocolli sperimentali); utilizzare gli strumenti a disposizione; di fare
attività pratica con le proprie mani; valutare l’affidabilità dei risultati
ottenuti ed organizzare adeguatamente il lavoro nel tempo a
disposizione.
Capacità di esprimere le informazioni e i concetti appresi attraverso
una corretta terminologia scientifica e di approfondire le tematiche
trattate in aula tramite bibliografia specifica. Capacità di trasferire le
conoscenze acquisite utilizzando tecnologie informatiche digitali.
Capacità di organizzare didatticamente un discorso scientifico.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Acquisizione della capacità di comunicazione, di organizzazione del
proprio lavoro e di gestione del tempo, capacità di operare in
laboratorio, di leggere con spirito critico i risultati ottenuti.

Generalità sulle metodiche sperimentali applicate negli studi di
fisiologia.
Colture cellulari: metodiche di base e applicazioni. Colture cellulari
primarie, secondarie e staminali. Utilizzo della camera di Burker per la
conta cellulare. Saggi per valutare la vitalità cellulare. Tecniche per
la formazione di monostrati cellulari polarizzati. Tecniche di co-
culture cellulari. Metodi di transfezione transiente e stabile.
Organizzazione del citoscheletro. Tecniche di valutazione
dell’organizzazione del citoscheletro. Metodi di misura della
migrazione cellulare. Camera di Boyden.
Metodi di estrazione di proteine da colture cellulari. Uso di
detergenti ionici (SDS, sodio deossicolato...) e non ionici (Triton X-
100). Metodi di quantificazione delle proteine in soluzione:
spettrofotometria ottica per la determinazione della concentrazione
proteica in campioni cellulari con metodo di colorazione di Bradford.
Gel elettroforesi SDS PAGE per l’analisi qualitativa e quantitativa
delle proteine. Rivelazione delle proteine tramite colorazione su gel:
Comassie brillant Blue. Tecnica del Western blotting per valutare
l’espressione di proteine di interesse. Tipi di membrane utilizzate e
criteri di utilizzo. Rivelazione delle proteine trasferite con anticorpi
coniugati ad enzimi (immunodetection).
Utilizzo di anticorpi per identificare la distribuzione anatomica di un
antigene nell'ambito di un tessuto o di un compartimento cellulare
(immunofluorescenza). Anticorpi impiegati per caratterizzare,
identificare o separare popolazioni cellulari (citometria a flusso,
citofluorimetria e fluorescence activated cell sorter, FACS).
Tecniche di microscopia. Generalità sull’uso della microscopia ottica,
a fluorescenza, video microscopia e elettromicroscopia e la loro
applicazione. Microscopia in fluorescenza, epifluorescenza,
microscopia confocale laser, TIRF-M (total internal reflection
fluorescence microscopy), FRET (Forster resonance energy transfer).
Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) e Fluorescence
Loss In Photobleaching (FLIP).
Tecniche di fluorescenza. Generalità sulla fluorescenza e
fosforescenza. Molecole o sonde fluorescenti. Fluorofori
raziometrici e non raziometrici. Utilizzo del citofluorimetro,
spettrofluorimetro e microspettrofluorimetro. Sostanze
fluorescenti per misurare il potenziale di membrana. Sostanze fluorescenti per misurare i livelli di calcio, cloruro, pH intracellulare.

Prova orale

Il materiale sarà reperibile presso la piattaforma teams

Comprensione dei principali meccanismi fisiologici e molecolari che regolano lo sviluppo e la vita delle piante

Descrittore di Dublino 1:
Acquisizione di approfondite conoscenze teoriche e pratiche avanzate in campo vegetale. Il corso è disegnato per stimolare gli studenti verso la comprensione dei principali meccanismi fisiologici e molecolari che regolano lo sviluppo e la vita delle piante

Descrittore di Dublino 2:
Il corso fornisce agli studenti le conoscenze e gli strumenti per sviluppare in maniera critica e autonoma competenze nella comprensione delle relazioni tra strutture e funzioni dei principali processi fisiologici alla base della vita e dello sviluppo delle piante e della loro interazione con l’ambiente

Descrittore di Dublino 3: Autonomia di giudizio
Acquisizione di autonomia in ambiti relativi alla valutazione e interpretazione di dati sperimentali per lo studio della Fisiologia Vegetale
Descrittore di Dublino 4: Abilità comunicative
Acquisizione di un lessico e una terminologia appropriata relativi alla specifica disciplina vegetale. Capacità di trasferire le conoscenze acquisite in modo chiaro ed esauriente anche mediante l’ausilio di tecnologie informatiche digitali. Capacità di elaborare e presentare dati sperimentali
Descrittore di Dublino 5: Capacità di apprendere in modo autonomo
Le Lezioni frontali permetteranno di acquisire appropriati strumenti conoscitivi di base per l’aggiornamento continuo delle conoscenze; le attività di laboratorio permetteranno di concretizzare quanto acquisito nelle lezioni frontali. Abilità nella consultazione di materiale bibliografico e di sitografia utile per essere sempre informati sulle nuove conoscenze e sviluppo della disciplina. Acquisizione di capacità nell’organizzazione del proprio lavoro in laboratorio e di capacità critica dei risultati ottenuti.

Peculiarità strutturali e metaboliche della cellula vegetale: Vacuolo e principali funzioni svolte. Parete cellulare: Funzioni, Anatomia, Composizione, Architettura, Biogenesi. I plasmodesmi. Plastidi: struttura e funzioni. Tessuti vegetali.
L’acqua nella vita delle piante: Diffusione. Osmosi. Potenziale idrico. Flusso di massa. Lo stato idrico della pianta. L’acqua nel suolo. Assorbimento dell’acqua dalle radici. Trasporto dell’acqua attraverso lo xilema (Teoria della tensione-coesione). Movimento dell’acqua dalla foglia all’atmosfera. Meccanica e meccanismi di controllo degli stomi. Il continuum suolo-pianta-atmosfera.
Nutrizione minerale: Nutrienti minerali, funzioni e sintomi di carenza. Trasporto attraverso le membrane delle cellule vegetali. Assorbimento e trasporto dei nutrienti. Le Micorrize.
Fotosintesi: le reazioni alla luce. Pigmenti fotosintetici. Meccanismi di assorbimento della luce e trasferimento di energia. Trasformazione dell’energia radiante in energia chimica. Organizzazione dell’apparato fotosintetico. Flusso fotosintetico di elettroni. Fotofosforilazione. Regolazione e riparazione dell’apparato fotosintetico.
Fotosintesi: Organicazione della CO2. Ciclo di Calvin. La Ribulosio 1,5 bisfosfato carbossilasi ossigenasi: sintesi, assemblaggio, regolazione. Proprietà cinetiche della RUBISCO ed effetto dei fattori ambientali (temperatura, concentrazione di CO2 e O2). Fotorespirazione. Strategie alternative di fotosintesi in relazione all’ambiente e alla disponibilità di CO2 (C4, e CAM). Attivazione alla luce degli enzimi fotosintetici. Accumulo e ripartizione dei fotosintati: amido e saccarosio.
Trasporto nel floema: Vie di traslocazione. Sostanze traslocate nel floema. Modelli di traslocazione. Modello del flusso da pressione. Loading, unloading. Distribuzione dei fotosintati: allocazione e ripartizione.
Metabolismo dell’azoto: Assorbimento di nitrati e ammonio dal terreno. Nitrato riduttasi: caratteristiche e regolazione genica. Nitrito riduttasi. Organicazione dell’ammonio e suo controllo. Fissazione dell’azoto molecolare: microrganismi azoto-fissatori liberi e simbionti. Nitrogenasi e suo controllo. Modalità di trasporto a lunga distanza di composti azotati.
Assimilazione dello zolfo, del fosforo, del ferro e altri cationi.
Introduzione ai principi di accrescimento e sviluppo: Regolatori di crescita: proprietà chimico fisiche, biosintesi, trasporto, effetti, meccanismi di azione di: auxine, gibberelline, citochinine, etilene, acido abscissico, brassinosteroidi. Interazioni fra ormoni.
Laboratorio
Determinazione del contenuto di acido ascorbico (vitamina c) in tessuti vegetali
Determinazione del contenuto di clorofilla e carotenoidi in tessuti vegetali
Determinazione della perossidazione lipidica in tessuti vegetali

Colloquio orale
Criteri di valutazione
•Conoscenza e capacità di comprensione: conoscenza dei contenuti teorici esposti e dei contenuti pratici eseguiti durante il corso
•Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
acquisizione della terminologia specialistica relativi alla specifica disciplina vegetale
•Autonomia di giudizio: autonomia nella scelta della metodologia più appropriata per una determinata problematica vegetale
•Abilità comunicative: l’adeguato livello di abilità comunicativa verrà valutato durante le lezioni frontali, il laboratorio sperimentale e la prova orale finale
•Capacità di apprendere: acquisizione della capacità di comunicazione, di organizzazione del proprio lavoro e di gestione del tempo, capacità di operare in laboratorio, di leggere con spirito critico i risultati ottenuti
Criteri di misurazione dell apprendimento e di attribuzione del voto finale: la valutazione consiste in un esame orale, valutato in trentesimi. Più precisamente l’esame consiste nella risposta a tre quesiti concernenti gli argomenti trattati a lezione e durante le esperienze di laboratorio. La valutazione esprime la sufficienza con il voto di 18/30. La votazione massima è di 30/30.
L’attribuzione della lode avviene nei casi eccezionali in cui lo studente, ottenuto il massimo della valutazione possibile entro i parametri prestabiliti, presenti meriti ulteriori o straordinari (es. esposizione chiara e brillante, ulteriori approfondimenti), emersi durante lo svolgimento della prova d’esame

Fisiologia Vegetale – Taiz-Zeiger, PICCIN
Elementi di Fisiologia Vegetale N.Rascio, EDISES

Conoscenza di risultati e strumenti di base di matematica e statistica per risolvere semplici problemi.

Correttezza e completezza nell’esposizione di concetti e risultati matematici.

Correttezza e precisione nell’uso di tecniche risolutive dei problemi.

Autonomia di giudizio
Capacità di individuare gli strumenti e le tecniche necessarie per affrontare problemi matematici di base.
Abilità comunicative
Saper descrivere i problemi, le tecniche di risoluzione e presentare i risultati con sufficiente rigore matematico.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Essere in grado di studiare e acquisire autonomamente nuove conoscenze di matematica e statistica da testi di base.

Elementi di logica.
Proposizioni e valori di verità. Tavole di verità. Connettivi logici. Negazione. Disgiunzione. Congiunzione. Implicazione. Equivalenza. Tautologie. Principio del terzo escluso. Principio di non contraddizione. Modus ponens. Principio di contrapposizione. Dimostrazioni e teoremi. Predicati. Quantificatore esistenziale. Quantificatore universale. Negazione di proposizioni esistenziali ed universali. Regola di generalizzazione. Uguaglianza. Legge di Leibniz.
Elementi di teoria degli insiemi.
Insiemi e appartenenza. Assiomi della teoria degli insiemi. Singoletto. Coppia non ordinata. Insieme vuoto. Sottoinsiemi di un insieme: inclusione. Uguaglianza tra insiemi. Unione e intersezione. Insieme differenza. Insiemi disgiunti. Insieme delle parti. Complementare di un insieme. Diagrammi di Venn. Coppia ordinata. Prodotto cartesiano. Relazioni e relazioni binarie. Relazione di equivalenza. Classi di equivalenza e insieme quoziente. Relazione d'ordine. Insiemi ordinati. Insiemi totalmente ordinati. Maggioranti e minoranti. Insiemi limitati e illimitati. Massimo e minimo. Estremo superiore ed estremo inferiore. Relazione funzionale e funzione. Funzione costante. Funzione identica. Immagine diretta di un insieme. Immagine inversa di un insieme. Restrizione di una funzione. Ridotta di una funzione. Uguaglianza tra funzioni. Funzione composta. Funzioni ingettive. Funzioni surgettive. Funzioni bigettive. Funzione invertibile e funzione inversa. Funzione caratteristica di un insieme. Insiemi equipotenti. Cardinalità. Insiemi finiti e infiniti.
Insiemi numerici.
Assiomi di Peano. Principio di induzione. Insieme N dei numeri naturali. Proprietà delle operazioni e dell'ordinamento di N. Divisione euclidea. Insieme Z degli interi relativi. Insieme Q dei numeri razionali.
Insieme dei numeri reali.
Insieme R dei numeri reali. Proprietà delle operazioni e dell'ordinamento di R. Completezza secondo Dedekind di R. Densità di Q e di R. Proprietà archimedea. Maggiorante, minorante, insieme limitato e illimitato, minimo e massimo, estremo inferiore e superiore in R. Caratterizzazione dell'estremo inferiore (superiore). Intervalli di R. Intervalli limitati e illimitati. R ampliato. Valore assoluto in R. Distanza su R.
Palle aperte e chiuse in R. Proprietà delle palle aperte. Proprietà di separazione. Punti interni, esterni e di frontiera di un insieme. Chiusura di un insieme. Punti di aderenza, punti isolati e punti di ccumulazione di un insieme. Derivato di un insieme. Insiemi aperti e chiusi. Intervalli aperti e chiusi. Intorni di un punto. Sistemi fondamentali di intorni. Intorni destri e sinistri. Teorema di Bolzano-Weierstrass.
Elementi di algebra.
Potenza n-esima di un numero (reale). Potenza con esponente intero. Radice n-esima di un numero. Potenza con esponente razionale. Potenza con esponente reale. Esponenziale e logaritmo. Polinomi a coefficienti reali. Funzioni razionali fratte.
Elementi di trigonometria.
Circonferenza goniometrica. Seno e coseno di un angolo. Tangente e cotangente di un angolo. Relazioni fondamentali della goniometria. Periodicità. Valori per angoli particolari. Valori per angoli associati. Arco seno, arco coseno, arco tangente e arco cotangente. Formule di addizione e sottrazione. Formule di duplicazione. Formule razionali. Formule di bisezione. Formule di prostaferesi. Valore assoluto di seno e tangente.
Funzioni reali di variabile reale.
Funzioni limitate e illimitate. Maggiorante e minorante, massimo e minimo di una funzione. Punti di massimo e di minimo. Estremo superiore ed estremo inferiore di una funzione. Massimo e minimo relativo (e relativo stretto) di una funzione. Punti di massimo e minimo relativo. Funzioni monotone e strettamente monotone. Invertibilità delle funzioni strettamente monotone.
Funzioni positive e negative. Funzioni pari e dispari. Funzioni periodiche. Funzioni elementari. Funzione costante. Funzioni potenza con esponente naturale. Funzioni potenza con esponente intero. Funzioni radici n-esime. Funzioni potenza con esponente reale. Funzioni esponenziali. Funzioni logaritmo. Funzione valore assoluto. Funzioni trigonometriche e trigonometriche inverse. Funzione segno. Funzione di Heaviside. Funzione di Dirichelet.
Limiti e continuità.
Punti di accumulazione e limiti di funzioni. Limiti da destra e da sinistra. Funzioni regolari e oscillanti. Funzioni convergenti e divergenti. Funzioni infinitesime. Teorema di unicità del limite. Teorema di permanenza del segno. Teorema del confronto. Teorema del doppio confronto. Limitatezza di funzioni convergenti. Convergenza e operazioni. Divergenza e operazioni. Forme indeterminate. Limite e valore assoluto. Limiti e monotonia. Limite della funzione composta. Limiti di polinomi. Limiti di funzioni razionali. Limiti notevoli. Funzioni continue. Continuità da destra e da sinistra. Continuità e operazioni. Continuità e valore assoluto. Continuità della funzione composta. Continuità delle funzioni esprimibili elementarmente. Limitatezza (locale) delle funzioni continue. Teorema di Weierstrass. Teorema di Bolzano. Teorema dei valori intermedi. Continuità e funzione inversa. Punti di discontinuità.
Cenni sulle successioni di numeri reali.
Successioni di numeri reali. Limiti di successioni. Successioni regolari e oscillanti. Successioni convergenti e divergenti. Successioni limitate. Successioni monotone. Regolarità delle successioni monotone. Successioni positive e negative. Sottosuccessioni. Regolarità delle sottosuccessioni. Successioni alternanti. Progressionegeometrica e suo limite. Successione armonica generalizzata e suo limite. Successioni telescopiche. Legame tra la regolarità di funzioni e le successioni. Legame tra la continuità di funzioni e le successioni.
Derivazione e studio del grafico di una funzione.
Rapporto incrementale. Derivabilità di una funzione in un punto. Derivata di una funzione in un punto. Significato geometrico della derivata. Funzione derivata prima. Punti singolari: punto angoloso, punto cuspidale, punto a tangente verticale. Continuità delle funzioni derivabili. Derivabilità e operazioni. Derivata della funzione composta. Derivata della funzione inversa. Derivate delle funzioni elementari. Punti stazionari. Teorema di Fermat. Teorema di Rolle. Teorema di Cauchy. Teorema di Lagrange (valore medio). Segno della derivata prima e monotonia. Derivata di una funzione costante. Teorema dei valori intermedi per funzioni derivabili. Teorema di de l'Hopital. Derivata seconda. Funzione derivata seconda. Funzioni convesse e concave. Continuità delle funzioni convesse. Funzioni strettamente convesse e concave. Segno della derivata seconda e convessità (concavità). Caratterizzazione delle funzioni lineari. Punti di flesso. Tangente inflessionale. Funzioni asintotiche. Asintoti di una funzione. Minimi e massimi assoluti. Studio del grafico di una funzione.
Integrazione di funzioni.
Suddivisioni di un intervallo. Rettangoloide di una funzione. Funzioni costanti a tratti e plurirettangoli. Somme inferiori e superiori di una funzione limitata e loro proprietà. Funzioni integrabili (secondo Riemann). Integrale (definito) di una funzione. Integrabilità delle funzioni costanti. Integrabilità delle funzioni continue. Integrabilità delle funzioni monotone. Integrabilità e operazioni. Integrabilità e ordinamento. Integrabilità e valore assoluto. Limitatezza della media integrale. Teorema della media integrale per le funzioni continue. Integrale definito e intervalli di integrazione. Integrale di funzioni simmetriche. Primitive di una funzione. Funzione integrale di una funzione integrabile. Primitive di una funzione continua (Teorema fondamentale del calcolo integrale – I versione). Integrale indefinito. Teorema fondamentale del c. i. per funzioni continue (II versione). Teorema di Torricelli-Barrow. Teorema fondamentale del c. i. per funzioni derivabili (III versione). Primitive e operazioni. Integrali indefiniti immediati. Integrazione per parti. Integrali delle funzioni elementari.
Integrazione per sostituzione (cambiamento di variabile). Integrali immediati generalizzati. Integrali di polinomi. Integrali di funzioni razionali. Integrali di funzioni razionali di esponenziali, di logaritmi e di funzioni trigonometriche. Integrale improprio su intervalli illimitati e per funzioni illimitate. Volume di solidi di rivoluzione. Lunghezza di un arco di curva. Area di superfici di rivoluzione.
Elementi sulle serie numeriche.
Successioni di numeri reali e successioni delle somme parziali. Serie degli elementi di una successione. Serie regolari e indeterminate. Serie convergenti e divergenti. Somma di una serie. Condizione necessaria per la convergenza di una serie. Serie convergenti e operazioni. Regolarità delle serie a termini positivi. Criterio del confronto. Criterio di Leibniz. Serie telescopiche. Serie di Mengoli. Serie geometrica. Serie armonica generalizzata. Serie e integrazione di funzioni costanti a tratti.

Prova parziale in itinere sulla parte di statistica con valore di esonero e prova scritta finale.

C. Sbordone, F. Sbordone, "Matematica per le scienze della vita", Ed. EdiSES
D. Benedetto, M. Degli Esposti, C. Maffei, "Matematica per scienze della vita", III ed. 2015, Ed. Ambrosiana

Conoscenza di risultati e strumenti di base di matematica e statistica per risolvere semplici problemi.

Correttezza e completezza nell’esposizione di concetti e risultati matematici.

Correttezza e precisione nell’uso di tecniche risolutive dei problemi.

Autonomia di giudizio
Capacità di individuare gli strumenti e le tecniche necessarie per affrontare problemi matematici di base.
Abilità comunicative
Saper descrivere i problemi, le tecniche di risoluzione e presentare i risultati con sufficiente rigore matematico.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Essere in grado di studiare e acquisire autonomamente nuove conoscenze di matematica e statistica da testi di base.

Elementi di logica.
Proposizioni e valori di verità. Tavole di verità. Connettivi logici. Negazione. Disgiunzione. Congiunzione. Implicazione. Equivalenza. Tautologie. Principio del terzo escluso. Principio di non contraddizione. Modus ponens. Principio di contrapposizione. Dimostrazioni e teoremi. Predicati. Quantificatore esistenziale. Quantificatore universale. Negazione di proposizioni esistenziali ed universali. Regola di generalizzazione. Uguaglianza. Legge di Leibniz.
Elementi di teoria degli insiemi.
Insiemi e appartenenza. Assiomi della teoria degli insiemi. Singoletto. Coppia non ordinata. Insieme vuoto. Sottoinsiemi di un insieme: inclusione. Uguaglianza tra insiemi. Unione e intersezione. Insieme differenza. Insiemi disgiunti. Insieme delle parti. Complementare di un insieme. Diagrammi di Venn. Coppia ordinata. Prodotto cartesiano. Relazioni e relazioni binarie. Relazione di equivalenza. Classi di equivalenza e insieme quoziente. Relazione d'ordine. Insiemi ordinati. Insiemi totalmente ordinati. Maggioranti e minoranti. Insiemi limitati e illimitati. Massimo e minimo. Estremo superiore ed estremo inferiore. Relazione funzionale e funzione. Funzione costante. Funzione identica. Immagine diretta di un insieme. Immagine inversa di un insieme. Restrizione di una funzione. Ridotta di una funzione. Uguaglianza tra funzioni. Funzione composta. Funzioni ingettive. Funzioni surgettive. Funzioni bigettive. Funzione invertibile e funzione inversa. Funzione caratteristica di un insieme. Insiemi equipotenti. Cardinalità. Insiemi finiti e infiniti.
Insiemi numerici.
Assiomi di Peano. Principio di induzione. Insieme N dei numeri naturali. Proprietà delle operazioni e dell'ordinamento di N. Divisione euclidea. Insieme Z degli interi relativi. Insieme Q dei numeri razionali.
Insieme dei numeri reali.
Insieme R dei numeri reali. Proprietà delle operazioni e dell'ordinamento di R. Completezza secondo Dedekind di R. Densità di Q e di R. Proprietà archimedea. Maggiorante, minorante, insieme limitato e illimitato, minimo e massimo, estremo inferiore e superiore in R. Caratterizzazione dell'estremo inferiore (superiore). Intervalli di R. Intervalli limitati e illimitati. R ampliato. Valore assoluto in R. Distanza su R.
Palle aperte e chiuse in R. Proprietà delle palle aperte. Proprietà di separazione. Punti interni, esterni e di frontiera di un insieme. Chiusura di un insieme. Punti di aderenza, punti isolati e punti di ccumulazione di un insieme. Derivato di un insieme. Insiemi aperti e chiusi. Intervalli aperti e chiusi. Intorni di un punto. Sistemi fondamentali di intorni. Intorni destri e sinistri. Teorema di Bolzano-Weierstrass.
Elementi di algebra.
Potenza n-esima di un numero (reale). Potenza con esponente intero. Radice n-esima di un numero. Potenza con esponente razionale. Potenza con esponente reale. Esponenziale e logaritmo. Polinomi a coefficienti reali. Funzioni razionali fratte.
Elementi di trigonometria.
Circonferenza goniometrica. Seno e coseno di un angolo. Tangente e cotangente di un angolo. Relazioni fondamentali della goniometria. Periodicità. Valori per angoli particolari. Valori per angoli associati. Arco seno, arco coseno, arco tangente e arco cotangente. Formule di addizione e sottrazione. Formule di duplicazione. Formule razionali. Formule di bisezione. Formule di prostaferesi. Valore assoluto di seno e tangente.
Funzioni reali di variabile reale.
Funzioni limitate e illimitate. Maggiorante e minorante, massimo e minimo di una funzione. Punti di massimo e di minimo. Estremo superiore ed estremo inferiore di una funzione. Massimo e minimo relativo (e relativo stretto) di una funzione. Punti di massimo e minimo relativo. Funzioni monotone e strettamente monotone. Invertibilità delle funzioni strettamente monotone.
Funzioni positive e negative. Funzioni pari e dispari. Funzioni periodiche. Funzioni elementari. Funzione costante. Funzioni potenza con esponente naturale. Funzioni potenza con esponente intero. Funzioni radici n-esime. Funzioni potenza con esponente reale. Funzioni esponenziali. Funzioni logaritmo. Funzione valore assoluto. Funzioni trigonometriche e trigonometriche inverse. Funzione segno. Funzione di Heaviside. Funzione di Dirichelet.
Limiti e continuità.
Punti di accumulazione e limiti di funzioni. Limiti da destra e da sinistra. Funzioni regolari e oscillanti. Funzioni convergenti e divergenti. Funzioni infinitesime. Teorema di unicità del limite. Teorema di permanenza del segno. Teorema del confronto. Teorema del doppio confronto. Limitatezza di funzioni convergenti. Convergenza e operazioni. Divergenza e operazioni. Forme indeterminate. Limite e valore assoluto. Limiti e monotonia. Limite della funzione composta. Limiti di polinomi. Limiti di funzioni razionali. Limiti notevoli. Funzioni continue. Continuità da destra e da sinistra. Continuità e operazioni. Continuità e valore assoluto. Continuità della funzione composta. Continuità delle funzioni esprimibili elementarmente. Limitatezza (locale) delle funzioni continue. Teorema di Weierstrass. Teorema di Bolzano. Teorema dei valori intermedi. Continuità e funzione inversa. Punti di discontinuità.
Cenni sulle successioni di numeri reali.
Successioni di numeri reali. Limiti di successioni. Successioni regolari e oscillanti. Successioni convergenti e divergenti. Successioni limitate. Successioni monotone. Regolarità delle successioni monotone. Successioni positive e negative. Sottosuccessioni. Regolarità delle sottosuccessioni. Successioni alternanti. Progressionegeometrica e suo limite. Successione armonica generalizzata e suo limite. Successioni telescopiche. Legame tra la regolarità di funzioni e le successioni. Legame tra la continuità di funzioni e le successioni.
Derivazione e studio del grafico di una funzione.
Rapporto incrementale. Derivabilità di una funzione in un punto. Derivata di una funzione in un punto. Significato geometrico della derivata. Funzione derivata prima. Punti singolari: punto angoloso, punto cuspidale, punto a tangente verticale. Continuità delle funzioni derivabili. Derivabilità e operazioni. Derivata della funzione composta. Derivata della funzione inversa. Derivate delle funzioni elementari. Punti stazionari. Teorema di Fermat. Teorema di Rolle. Teorema di Cauchy. Teorema di Lagrange (valore medio). Segno della derivata prima e monotonia. Derivata di una funzione costante. Teorema dei valori intermedi per funzioni derivabili. Teorema di de l'Hopital. Derivata seconda. Funzione derivata seconda. Funzioni convesse e concave. Continuità delle funzioni convesse. Funzioni strettamente convesse e concave. Segno della derivata seconda e convessità (concavità). Caratterizzazione delle funzioni lineari. Punti di flesso. Tangente inflessionale. Funzioni asintotiche. Asintoti di una funzione. Minimi e massimi assoluti. Studio del grafico di una funzione.
Integrazione di funzioni.
Suddivisioni di un intervallo. Rettangoloide di una funzione. Funzioni costanti a tratti e plurirettangoli. Somme inferiori e superiori di una funzione limitata e loro proprietà. Funzioni integrabili (secondo Riemann). Integrale (definito) di una funzione. Integrabilità delle funzioni costanti. Integrabilità delle funzioni continue. Integrabilità delle funzioni monotone. Integrabilità e operazioni. Integrabilità e ordinamento. Integrabilità e valore assoluto. Limitatezza della media integrale. Teorema della media integrale per le funzioni continue. Integrale definito e intervalli di integrazione. Integrale di funzioni simmetriche. Primitive di una funzione. Funzione integrale di una funzione integrabile. Primitive di una funzione continua (Teorema fondamentale del calcolo integrale – I versione). Integrale indefinito. Teorema fondamentale del c. i. per funzioni continue (II versione). Teorema di Torricelli-Barrow. Teorema fondamentale del c. i. per funzioni derivabili (III versione). Primitive e operazioni. Integrali indefiniti immediati. Integrazione per parti. Integrali delle funzioni elementari.
Integrazione per sostituzione (cambiamento di variabile). Integrali immediati generalizzati. Integrali di polinomi. Integrali di funzioni razionali. Integrali di funzioni razionali di esponenziali, di logaritmi e di funzioni trigonometriche. Integrale improprio su intervalli illimitati e per funzioni illimitate. Volume di solidi di rivoluzione. Lunghezza di un arco di curva. Area di superfici di rivoluzione.
Elementi sulle serie numeriche.
Successioni di numeri reali e successioni delle somme parziali. Serie degli elementi di una successione. Serie regolari e indeterminate. Serie convergenti e divergenti. Somma di una serie. Condizione necessaria per la convergenza di una serie. Serie convergenti e operazioni. Regolarità delle serie a termini positivi. Criterio del confronto. Criterio di Leibniz. Serie telescopiche. Serie di Mengoli. Serie geometrica. Serie armonica generalizzata. Serie e integrazione di funzioni costanti a tratti.

Prova parziale in itinere sulla parte di statistica con valore di esonero e prova scritta finale.

C. Sbordone, F. Sbordone, "Matematica per le scienze della vita", Ed. EdiSES
D. Benedetto, M. Degli Esposti, C. Maffei, "Matematica per scienze della vita", III ed. 2015, Ed. Ambrosiana

Il corso di Microbiologia Industriale e Ambientale fornisce le basi per gestire i microrganismi come sistemi metabolici e genetici dinamici e per tradurre questa conoscenza in bioprocessi industriali e tecnologie ambientali.
Lo studente impara a collegare:

• la versatilità metabolica dei microrganismi al loro ruolo nei cicli biogeochimici;
• la plasticità del genoma e i meccanismi di regolazione alla progettazione e alla stabilità delle microbial cell factories;
• i sistemi di difesa procariotici (CRISPR-Cas) agli strumenti di genome editing;
• i dati genomici e metagenomici alla scoperta di biocatalizzatori e ceppi per chimica, farmaceutica e bioremediation.
  In laboratorio lo studente acquisisce le competenze di base per campionare matrici ambientali, coltivare e identificare microrganismi e quantificarne la crescita.
  Il corso si propone di fornire agli studenti adeguate conoscenze e competenze nell’ambito della Virologia Molecolare, con particolare riferimento alla comprensione delle caratteristiche strutturali, genetiche e biologiche dei virus e alle loro applicazioni biotecnologiche nei settori sanitario, diagnostico e farmaceutico.
  Al termine del corso, gli studenti dovranno conoscere la struttura e l’organizzazione dei virus, le caratteristiche dei genomi virali, i principali criteri di classificazione, i meccanismi di evoluzione e replicazione virale, le modalità di ingresso nelle cellule e di trasmissione. Attraverso le attività di laboratorio, acquisiranno inoltre conoscenze relative alle tecniche tradizionali e molecolari utilizzate per lo studio, l’identificazione e l’isolamento dei virus.
  Il percorso formativo intende fornire anche gli strumenti culturali e metodologici necessari per la prosecuzione degli studi negli ambiti avanzati delle Biotecnologie Industriali per lo Sviluppo Sostenibile.

Microbiologia Industriale e Ambientale: Lo studente conosce la diversità metabolica microbica e il suo ruolo nei cicli biogeochimici. Comprende l'organizzazione e la plasticità del genoma batterico, i meccanismi di regolazione genica, i sistemi di difesa CRISPR-Cas e i principi di genomica e metagenomica.
Al termine dell’insegnamento di Virologia Molecolare, lo studente dovrà conoscere e comprendere:
la struttura, la morfologia e l’organizzazione dei virus;
le principali tipologie di genomi virali;
i criteri fondamentali di classificazione tassonomica dei virus;
i principali meccanismi di replicazione virale;
i meccanismi patogenetici ed evolutivi dei virus;
le modalità di interazione tra virus e cellula ospite;
i principi della trasmissione virale;
i fondamenti delle tecniche tradizionali e biomolecolari utilizzate per lo studio, l’identificazione e l’isolamento dei virus.

Microbiologia Industriale e Ambientale: Lo studente sa campionare matrici ambientali, allestire colture di arricchimento ed eseguire saggi di identificazione primaria. Sa costruire una curva di crescita e calcolarne i parametri, e sa impostare una strategia genomica o metagenomica per individuare enzimi, vie metaboliche o ceppi di interesse.
Al termine dell’insegnamento di Virologia Molecolare, lo studente dovrà essere in grado di:
applicare i principi delle tecniche virologiche e microbiologiche tradizionali e molecolari allo studio dei microrganismi;
riconoscere e distinguere i principali gruppi tassonomici virali;
correlare la struttura e l’organizzazione del genoma virale con le strategie di replicazione;
interpretare i principali meccanismi replicativi, patogenetici ed evolutivi dei virus;
comprendere e applicare protocolli di laboratorio;
analizzare e interpretare i risultati ottenuti mediante tecniche virologiche tradizionali e molecolari;
individuare possibili cause di criticità sperimentali e proporre soluzioni appropriate.

Autonomia di giudizio – Descrittore di Dublino 3
Microbiologia Industriale e Ambientale: Lo studente valuta criticamente la scelta di un microrganismo o di un consorzio per un bioprocesso o un intervento di bioremediation, considerando stabilità genetica e regolazione. Sa interpretare dati sperimentali e bioinformatici e riconoscerne i limiti.
Al termine dell’insegnamento di Virogologia Molecolare, lo studente dovrà essere in grado di:
eseguire con adeguata autonomia protocolli di laboratorio;
analizzare criticamente i risultati sperimentali;
riconoscere limiti, errori e criticità delle procedure utilizzate;
utilizzare criticamente le conoscenze scientifiche in relazione a temi di attualità;
formulare ipotesi interpretative e proporre soluzioni a problematiche virologiche e di laboratorio.
Abilità comunicative – Descrittore di Dublino 4
Microbiologia Industriale e Ambientale: Lo studente descrive metodi e risultati con linguaggio tecnico-scientifico appropriato, in forma scritta e orale. Sa lavorare in gruppo e presentare i dati di laboratorio in una relazione.
Al termine dell’insegnamento di Virogologia Molecolare, lo studente dovrà essere in grado di:
comunicare in maniera chiara e corretta le conoscenze acquisite;
utilizzare appropriatamente la terminologia tecnico-scientifica;
descrivere protocolli, risultati e problematiche virologiche;
comunicare informazioni, idee, problemi e possibili soluzioni sia a interlocutori specialisti sia a interlocutori non specialisti.
Capacità di apprendimento – Descrittore di Dublino 5
Microbiologia Industriale e Ambientale: Lo studente sa consultare in autonomia letteratura scientifica e banche dati genomiche e di sequenze. Ha acquisito basi per proseguire in dottorato o lavorare nella ricerca e nell'industria biotecnologica, farmaceutica e ambientale.
Al termine dell’insegnamento di Virogologia Molecolare, lo studente dovrà essere in grado di:
approfondire autonomamente gli argomenti di interesse scientifico e professionale;
consultare e interpretare criticamente la letteratura scientifica;
rielaborare le conoscenze acquisite e trasferirle a situazioni nuove;
proseguire gli studi con un adeguato livello di autonomia.

Microbiologia industriale e ambientale
Modulo 1 – Diversità metabolica microbica: fermentazioni e respirazioni anaerobiche;
metabolismo di idrogeno, zolfo, ferro, azoto e composti a un atomo di carbonio; fototrofia, autotrofia e fissazione dell’azoto.
Modulo 2 – Cicli biogeochimici in cui i metabolismi microbici vengono interpretati nel contesto dei cicli naturali degli elementi: carbonio, ossigeno, azoto e zolfo; trasformazioni del ferro e di altri metalli;
ruolo di consorzi microbici, biofilm e quorum sensing.
Modulo 3 – Genetica, regolazione e genomica microbica. Analisi del genoma microbico come sistema dinamico capace di acquisire e riorganizzare funzioni.
Argomenti principali: organizzazione del genoma batterico, plasmidi ed elementi genetici mobili;
trasferimento genico orizzontale e pangenoma;
regolazione dell’espressione genica (operoni, riboswitch, sistemi globali di regolazione e sistemi a due componenti); adattamento cellulare ai bioprocessi industriali; sistemi di difesa batterici, interazione con i batteriofagi e sistemi CRISPR-Cas.
Modulo 4 – Genomi e metagenomi da ambienti estremi e siti contaminati con applicazione delle tecnologie genomiche e metagenomiche alla scoperta di nuove risorse biologiche: campionamento e arricchimento di microrganismi da ambienti estremi o contaminati;
sequenziamento genomico e metagenomico;
analisi bioinformatica di genomi e metagenomi;
identificazione di enzimi, vie metaboliche e cluster biosintetici di interesse; metagenomica funzionale e validazione sperimentale; sviluppo di applicazioni in biocatalisi, sintesi farmaceutica e biorimediation.
Attività pratiche: curve di crescita e calcolo dei parametri di crescita; campionamento ambientale; saggi di identificazione primaria.
Virologia generale e comparata:
struttura e organizzazione dei virus;
morfologia virale;
genomi virali;
virus a DNA e virus a RNA;
principi e criteri di classificazione dei virus;
evoluzione dei virus;
meccanismi di replicazione virale;
interazione tra virus e cellula ospite;
attacco, adesione e ingresso dei virus nelle cellule;
modalità di trasmissione virale;
principi delle tecniche tradizionali per lo studio e l’identificazione dei virus;
tecniche biomolecolari applicate alla diagnostica virologica;
attività pratiche relative allo studio dei virus mediante metodiche tradizionali e molecolari.

La verifica dell’apprendimento avviene mediante una prova orale, articolata come colloquio individuale sugli argomenti trattati durante le lezioni e le attività di laboratorio.
Il voto finale dell’insegnamento integrato deriva dalla media ponderata delle valutazioni conseguite nei due moduli, secondo le modalità stabilite dal Corso di Studi.

Brock, Biologia dei Microrganismi
Nigel J. Dimmock, Andrew J. Easton, Keith N. Leppard, Introduzione alla virologia moderna, Casa Editrice Ambrosiana, distribuzione esclusiva Zanichelli, 2017.
Ulteriori articoli scientifici, materiali didattici e protocolli sperimentali saranno eventualmente indicati dal docente e resi disponibili tramite la piattaforma Microsoft Teams.

Il modulo fornisce i principali elementi di statistica descrittiva, con riferimento all’organizzazione, rappresentazione, sintesi e analisi esplorativa dei dati. Attraverso brevi elementi di calcolo delle probabilità, introduce i concetti di variabile casuale e di distribuzione di probabilità e presenta alcuni strumenti di statistica inferenziale, quali la stima e i test statistici. Sono inoltre introdotti i principali strumenti per l’analisi della relazione tra due variabili, con particolare riferimento a correlazione, regressione e associazione tra variabili qualitative.

Variabili statistiche e la loro classificazioni. Dataset e liste.
Variabili a valori finiti: Distribuzione delle frequenze, assolute, relative. Diagrammi: ortogrammi e areogrammi. Variabili binarie.
Dati continui: suddivisione in classi, densità nelle classi e istogrammi.
Moda e classe modale. Distribuzioni plurimodali.
Mediana. Quartili e quantili. Riassunto a cinque numeri. Rango e scarto interquartile. Dati anomali. Rapporto R/IQR. Diagramma boxplot.
Media e scarto dalla media. Altri tipi di media.
Varianza, devianza, formula di König.
Deviazione standard e disuguaglianza di Chebyshev. Coefficiente di variazione. Standardizzazione.
Confronto tra indicatori (per dati asimmetrici e in presenza di outliers).
Indicatori statistici su distribuzioni discrete.
Eventi aleatori e presentazione delle varie concezioni di probabilità.
Spazio degli eventi, eventi elementari e distribuzione di probabilità.
Calcolo della probabilità di un evento non elementare. Eventi indipendenti.
Variabili aleatorie discrete.
Prove di Bernoulli. Distribuzione binomiale.
Variabili aleatorie continue e funzione densità.
Distribuzione normale: descrizione qualitativa e regola empirica. Esercizi con l'uso della tavola statistica della distribuzione normale.
Indicatori (media e deviazione standard) per variabili aleatorie discrete e continue.
Media empirica associata ad una variabile aleatoria. Teorema Limite Centrale.
Test statistici, ipotesi nulla ed eventi significativi.
Un test sulla proporzione basato sulla distribuzione binomiale.
Errori nei test statistici, I tipo e II tipo. Valore p.
La media campionaria come variabile aleatoria. Parametri della media campionaria e Teorema Limite Centrale.
La varianza e la deviazione standard campionarie come stimatori.
Caso dei campioni grandi. Valori critici per la distribuzione normale.
Statistica bivariata. Correlazione e causazione. Variabili esplicative e variabili risposta.
Diagramma di dispersione per variabili quantitative. Covarianza e coefficiente di correlazione.
Metodo dei minimi quadrati e retta di regressione.
Tabelle di contingenza per variabili qualitative.
Distribuzioni marginali e condizionate.
Dati attesi e chi-quadro.

Prova parziale in itinere sulla parte di statistica con valore di esonero e prova scritta finale.

D. Benedetto, M. Degli Esposti, C. Maffei,
Matematica per scienze della vita,
Quarta edizione 2025, Casa Editrice Ambrosiana

Il modulo fornisce i principali elementi di statistica descrittiva, con riferimento all’organizzazione, rappresentazione, sintesi e analisi esplorativa dei dati. Attraverso brevi elementi di calcolo delle probabilità, introduce i concetti di variabile casuale e di distribuzione di probabilità e presenta alcuni strumenti di statistica inferenziale, quali la stima e i test statistici. Sono inoltre introdotti i principali strumenti per l’analisi della relazione tra due variabili, con particolare riferimento a correlazione, regressione e associazione tra variabili qualitative.

Variabili statistiche e la loro classificazioni. Dataset e liste.
Variabili a valori finiti: Distribuzione delle frequenze, assolute, relative. Diagrammi: ortogrammi e areogrammi. Variabili binarie.
Dati continui: suddivisione in classi, densità nelle classi e istogrammi.
Moda e classe modale. Distribuzioni plurimodali.
Mediana. Quartili e quantili. Riassunto a cinque numeri. Rango e scarto interquartile. Dati anomali. Rapporto R/IQR. Diagramma boxplot.
Media e scarto dalla media. Altri tipi di media.
Varianza, devianza, formula di König.
Deviazione standard e disuguaglianza di Chebyshev. Coefficiente di variazione. Standardizzazione.
Confronto tra indicatori (per dati asimmetrici e in presenza di outliers).
Indicatori statistici su distribuzioni discrete.
Eventi aleatori e presentazione delle varie concezioni di probabilità.
Spazio degli eventi, eventi elementari e distribuzione di probabilità.
Calcolo della probabilità di un evento non elementare. Eventi indipendenti.
Variabili aleatorie discrete.
Prove di Bernoulli. Distribuzione binomiale.
Variabili aleatorie continue e funzione densità.
Distribuzione normale: descrizione qualitativa e regola empirica. Esercizi con l'uso della tavola statistica della distribuzione normale.
Indicatori (media e deviazione standard) per variabili aleatorie discrete e continue.
Media empirica associata ad una variabile aleatoria. Teorema Limite Centrale.
Test statistici, ipotesi nulla ed eventi significativi.
Un test sulla proporzione basato sulla distribuzione binomiale.
Errori nei test statistici, I tipo e II tipo. Valore p.
La media campionaria come variabile aleatoria. Parametri della media campionaria e Teorema Limite Centrale.
La varianza e la deviazione standard campionarie come stimatori.
Caso dei campioni grandi. Valori critici per la distribuzione normale.
Statistica bivariata. Correlazione e causazione. Variabili esplicative e variabili risposta.
Diagramma di dispersione per variabili quantitative. Covarianza e coefficiente di correlazione.
Metodo dei minimi quadrati e retta di regressione.
Tabelle di contingenza per variabili qualitative.
Distribuzioni marginali e condizionate.
Dati attesi e chi-quadro.

Prova parziale in itinere sulla parte di statistica con valore di esonero e prova scritta finale.

D. Benedetto, M. Degli Esposti, C. Maffei,
Matematica per scienze della vita,
Quarta edizione 2025, Casa Editrice Ambrosiana

L’insegnamento di Biochimica ed Elementi di Bioenergetica si propone di fornire le conoscenze per la comprensione dei meccanismi molecolari che sono alla base delle attività metaboliche cellulari. In particolare, il Corso sarà incentrato sullo studio della struttura e funzione delle principali classi di macromolecole biologiche e dei principali processi che permettono agli organismi viventi di ottenere energia attraverso l’ossidazione delle molecole assunte con la dieta e di trasformare queste molecole nei propri costituenti. Durante le lezioni saranno discussi i meccanismi di regolazione delle principali vie metaboliche, in diverse condizioni fisiopatologiche, con particolare riguardo al metabolismo glucidico, lipidico e amminoacidico. Queste conoscenze verranno acquisite mediante lezioni teoriche. Le attività di laboratorio saranno finalizzate ad avviare gli studenti all'approccio sperimentale in campo biochimico, attraverso esercitazioni pratiche di laboratorio in cui si introdurranno le tecniche biochimiche di base (preparazione di tamponi, uso di pHmetri e bilance analitiche, tecniche spettrofotometriche, elettoforetiche e cromatografiche) per analisi qualitative e quantitative di molecole biologiche.

Conoscenza e comprensione
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze approfondite teoriche riguardanti i rapporti struttura-funzione delle principali macromolecole biologiche e le loro trasformazioni nei processi anabolici e catabolici a livello cellulare.

Lo studente dovrà essere in grado di presentare o riassumere in maniera completa ma concisa le nozioni acquisite durante il corso utilizzando un corretto linguaggio tecnico ed essere in grado di valutare ed interpretare i dati sperimentali ottenuti durante le esercitazioni di laboratorio. Lo studente dovrà essere in grado di trasferire le nozioni apprese a persone non esperte. Il livello di conoscenza conseguito e la padronanza dei concetti fondamentali sarà verificata mediante la discussione delle tematiche oggetto di studio nel corso dell’esame orale. Verranno, inoltre, verificate in sede di esame le competenze acquisite nella preparazione di tamponi, misurazioni spettrofotometriche, applicazione della legge di Lambert Beer e allestimento di rette di taratura.

Conoscenza e comprensione
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze approfondite teoriche riguardanti i rapporti struttura-funzione delle principali macromolecole biologiche e le loro trasformazioni nei processi anabolici e catabolici a livello cellulare.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di presentare o riassumere in maniera completa ma concisa le nozioni acquisite durante il corso utilizzando un corretto linguaggio tecnico ed essere in grado di valutare ed interpretare i dati sperimentali ottenuti durante le esercitazioni di laboratorio. Lo studente dovrà essere in grado di trasferire le nozioni apprese a persone non esperte. Il livello di conoscenza conseguito e la padronanza dei concetti fondamentali sarà verificata mediante la discussione delle tematiche oggetto di studio nel corso dell’esame orale. Verranno, inoltre, verificate in sede di esame le competenze acquisite nella preparazione di tamponi, misurazioni spettrofotometriche, applicazione della legge di Lambert Beer e allestimento di rette di taratura.
Capacità di giudizio
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di saper analizzare in modo critico le informazioni acquisite riguardo i meccanismi omeostatici che regolano il funzionamento della cellula e l'integrazione fra organi e tessuti. Il conseguimento di questo obiettivo sarà verificato dalla discussione nel corso dell’esame orale.
Abilità comunicative
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare la capacità di comunicare in modo chiaro ed efficace i principi e concetti fondamentali delle tematiche oggetto di studio con una buona padronanza della terminologia tecnica. La verifica di tali abilità sarà valutata sulla base delle modalità espositive mostrate nel corso dell’esame orale.
Capacità di apprendimento
lo studente dovrà dimostrare di aver sviluppato buone capacità di approfondire la comprensione di concetti complessi che gli consentano di utilizzare le conoscenze acquisite durante il corso di biochimica negli insegnamenti successivi previsti nel percorso di studio. Il livello raggiunto in tale capacità sarà verificato tramite la discussione degli argomenti di esame.

Componenti molecolari delle cellule: Bioelementi. Biomolecole: composizione chimica, caratteristiche, specializzazione e differenziazione. Acqua: Struttura e proprietà. Definizione di pH e pK. Sistemi tampone
Amminoacidi: Classificazione degli amminoacidi in base alle loro proprietà chimico-fìsiche. Proprietà acido-basiche e curve di titolazione. Punto isoelettrico. Stereochimica. Cenni sull’attività ottica. Spettri di assorbimento.
Proteine: struttura primaria: definizione, legame peptidico; struttura secondaria: alfa elica e struttura ß a foglio pieghettato; struttura terziaria: definizione e legami responsabili. Interazioni elettrostatiche, legami idrogeno, interazioni idrofobiche e di Van der Waals, ponti disolfuro tra le catene laterali degli aminoacidi; struttura quaternaria e legami stabilizzanti tali strutture. Denaturazione. Classificazione delle proteine in base alla struttura e alla funzione. Molecole trasportatrici di ossigeno: mioglobina ed emoglobina: rapporto struttura-funzione; proprietà allosteriche e cooperatività.
Enzimi. Definizione, nomenclatura e caratterizzazione degli enzimi. Cofattori enzimatici: ioni metallici, coenzimi trasportatori, gruppi prostetici. Specificità enzimatica. Identificazione di gruppi funzionali essenziali per la catalisi. Fattori che contribuiscono all'efficienza catalitica degli enzimi. Siti attivi e siti allosterici. Meccanismo d'azione degli enzimi: effetti di prossimità e di orientamento. Cinetica delle reazioni enzimatiche. Costante di Michaelis-Menten. Fattori che influenzano l'attività enzimatica. Inibizione enzimatica reversibile ed irreversibile. Inibizione di tipo competitivo, non competitivo e incompetitivo. Metodi grafici per la individuazione della natura della inibizione e per la determinazione della Km, Vmax. Enzimi regolatori ed allosterici. Modulazione positiva e negativa. Meccanismi molecolari dell’effetto cooperativo: modello simmetrico e sequenziale. Effetto omotropico ed eterotropico. Attivazione covalente di zimogeni. Isoenzimi.
Vitamine. Nozione di vitamina. Vitamine idrosolubili. Strutture e ruoli come cofattori enzimatici.
Lipidi. Classificazione e struttura. Proprietà degli acidi grassi.
Membrane Biologiche: Struttura delle membrane. Modello del mosaico fluido e dei lipid-raft.
Bioenegetica: Principi di termodinamica nelle reazioni biochimiche. Variazioni di energia libera standard delle reazioni chimiche, reazioni esorgoniche ed endorgoniche, convenzioni in energetica biochimica. Reazioni di ossido-riduzione. Potenziale di ossido-riduzione. Legami ad alto contenuto energetico. Fattori che influenzano l’energia libera standard di idrolisi dell’ATP. ATP e suo ruolo nell'utilizzazione dell'energia. Fosforilazione al livello del substrato. La carica energetica cellulare. Le reazioni dell’ATP.
Introduzione al metabolismo. Vie cataboliche. anaboliche e anfiboliche. Il ciclo dell'energia nelle cellule. Ricambio metabolico: lo stato dinamico dei componenti cellulari. Ossidazioni biologiche e deidrogenazioni. Potenziali di riduzione. Traportatori universali di elettroni. NADH, NADPH, Flavoproteine e coenzimi flavinici.
Metabolismo glicidico. Classificazione degli zuccheri: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccarididi riserva e strutturali. Glicolisi aerobia e anaerobia: reazioni, bilancio energetico e regolazione. Fermentazione alcoolica e fermentazione lattica. Regolazione. Decarbossilazione ossidativa del piruvato e sua regolazione. Glicogenosintesi e glicogenolisi: reazioni; enzimi; regolazione ormonale. Gluconegenesi: Le tre deviazioni dalla via glicolitica, enzimi, regolazione ormonale. Ciclo dei pentosi fosfati. Significato metabolico del ciclo e produzione di NADPH e ribosio 5-fosfato al variare delle esigenze cellulari.
Metabolismo lipidico. Attivazione e trasferimento degli acidi grassi nei mitocondri. ß-ossidazione: reazioni, enzimi, bilancio energetico. Sintesi degli acidi grassi: formazione dei precursori della sintesi degli acidi grassi: reazioni della citrato liasi. AcilCoA carbossilasi e regolazione. Il complesso dell'acido grasso sintasi. Le reazioni della biosintesi degli acidi grassi saturi e regolazione. Differenze fra ß-ossidazione e sintesi degli acidi grassi. Corpi chetonici. Significato fisiologico della formazione dei corpi chetonici.
Metabolismo degli amminoacidi. Vie di ossidazione degli amminoacidi. Transaminazione, decarbossilazione, deamminazione ossidativa. Ciclo del glucosio-alanina. Formazione dei prodotti di escrezione azotati: il ciclo dell'urea. Bilancio e regolazione del ciclo dell'urea. Destino dello scheletro carbonioso degli amminoacidi: amminoacidi glucogenici e chetogenici.
Metabolismo terminale. Ciclo di Krebs: le singole reazioni e regolazione metabolica; enzimi. Reazione globale e resa energetica; Reazioni anaplerotiche. Processi di ossido-riduzione: potenziali redox e variazioni di energia libera. Classi di enzimi che trasferiscono elettroni. La catena respiratoria: componenti; substrati; inibitori. Fosforilazione ossidativa. Trasporto elettronico nella catena respiratoria. L'accoppiamento della fosforilazione al trasporto degli elettroni. Carica energetica dell’ATP e potenziale di fosforilazione. Disaccoppianti e ionofori.
Carriers mitocondriali. Il carrier di ADP/ATP. Carrier dei di- e tricarbossilici, carrier del piruvato, carrier del fosfato. Carrier ornitina/citrullina. Sistemi navetta per il trasporto del NADH dal citoplasma al mitocondrio: shuttle del malato-aspartato e shuttle del glicerolo-fosfato.
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
Approccio didattico all’uso delle principali tecniche biochimiche di analisi di proteine: elettroforesi e cromatografia. Esercitazioni pratiche: Preparazione di soluzioni. Soluzioni tampone. Dosaggio delle proteine con il metodo Bradford. Determinazione del coefficiente di estinzione molare di proteine. Determinazione del PM di proteine mediante gel-elettroforesi in SDS.

L’esame finale prevede un colloquio orale volto ad accertare con chiarezza l'apprendimento degli argomenti affrontati durante il corso di Biochimica. Potrà essere prevista inoltre una prova in itinere, facoltativa, basata su quiz a risposta multipla, sugli argomenti trattati nella prima parte del corso, riguardanti la struttura e funzione delle principali macromolecole e gli elementi di bioenergetica. Tale prova costituisce una verifica, utile allo studente, dell'apprendimento in aula e il suo esito verrà preso in considerazione per la valutazione finale.
Durante il colloquio orale lo studente dovrà dimostrare un’adeguata conoscenza delle principali vie metaboliche e della loro regolazione, con particolare attenzione alle correlazioni fra le diverse vie metaboliche studiate.
Verranno valutati:

• il grado di approfondimento dell’argomento,
• la capacità di descrizione delle strutture molecolari,
• la capacità di analizzare le vie metaboliche evidenziandone la regolazione e sapendo fare dei collegamenti tra i vari argomenti.
  Verrà particolarmente apprezzata la chiarezza nell’espressione dei concetti esposti e la capacità di utilizzare l’appropriata terminologia.
  La frequenza assidua ed il grado di partecipazione attiva in aula saranno elementi di valutazione positiva.

) D.C. Nelson e M.M. Cox I principi di biochimica di Lehninger., Ed. Zanichelli, Bologna.
2) D.C. Nelson e M.M. Cox Introduzione alla biochimica di Lehninger. Ed. Zanichelli, Bologna.
3) P. Riccio La biochimica essenziale. Ed. Laterza, Bari.
4) E.E. Abali, S.D.. Cline, D.S. Franklin, S. Viselli Le basi della biochimica. Ed Zanichelli, Bologna

il corso mira a fornire allo studente conoscenze di economia legate alla Bioeconomia Circolare, con focus su gestione, organizzazione, sviluppo sostenibile e introduzione all'ESG.

Conoscere gli strumenti utili per capire come e perché integrare la sostenibilità nella strategia aziendale. I corso aiuta ad identificare il flusso del valore di un determinato prodotto o Lean Management: Training servizio e le fonti di spreco attraverso la Executive per Creare Valore e conoscenza e l'applicazione dí tecniche e Ridurre Gli Sprechi strumenti specifici dell'approccio lean che descrivano anche i cambiamenti culturali e organizzativi necessari
Nell'ambito del percorso formatívo volto a sviluppare le competenze scientifiche, lo studente acquisirà una conoscenza approfondita dei principi della bioeconomia ed economía circolare applícabile al settore biotecnologico. Dopo uno studio preliminare delle nozioni generali di economia aziendale, lo studente comprenderà il concetto di impresa, le diverse tipologie di aziende classificate per obiettivi e forma giuridica, le problematiche competitive, i rapporti con gli stakeholder e le aggregazioni aziendali. Durante le lezioni saranno approfonditi i temi della gestione aziendale in una visione strategica e con particolare riferimento alle specificità del settore della economia e della biotecnologia.

Al termine del corso, lo studente dovrà aver sviluppato adeguate capacità di apprendimento che gli consentiranno di approfondire in modo autonomo e le principali tematiche manageriali relative alle aziende biotecnologiche.
Al termine del corso, lo studente dovrà aver sviluppato le capacità di apprendimento necessarie per approfondire l'integrazione dei principi della bioeconomia alle principali tematiche biotecnologiche.

Autonomia di giudizio
Lo studente deve essere in grado di formulare valutazioni autonomamente riguardo a specifiche problematiche economico-manageriali del settore biotecnologico e ambientale.
Abilità comunicative
Lo studente deve sviluppare un linguaggio tecnico economico adeguato.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Una volta acquisiti gli strumenti metodologici per lo studio della materia e appreso il lessico corretto, lo studente può utilizzare le competenze conseguite per affrontare le principali problematiche manageriali di diversa natura nei contesti lavorativi in cui si troverà ad operare.

I principi della bioeconomia e della economia circolare ;
Relazioni tra bioeconomia e biotecnologia ai fini dell'apprendimento dei principi della Bioeconomia applicata;
classificazione delle aziende secondo il criterio del valore per
gli stakeholders;
la classificazione delle aziende in relazione al soggetto giuridico;
la classificazione in relazione alle dimensioni aziendali;
le aziende biotecnologiche;
corporate governance, struttura giuridica dell'impresa;
relazioni tra l'ambiente e l'impresa, rapporti con gli stakeholder.
i sistemi di gestione, di audit organizzativo e della qualità;
le attività generatrici di valore;
i principi per l'elaborazione di un business plan;
i principi per l'elaborazione di un piano industriale
i principi per ESG e la loro applicazione;
la sostenibilità e il contributo delle aziende allo sviluppo sostenibile;
la responsabilità sociale di impresa.

• Le società benefit

Esame Orale

Che cosa è la Bioeconomia" - Edizioni Ambiente (Mario Bonaccorso;)
"L'uomo che inventò la Bioeconomia " - Edizioni Ambiente (Mario Bonaccorso);
"Bioeconomia per la rigenerazione dei territori" - Edizione Ambiente (Catia
Bastioli);
"Economia circolare per Tutti" - Edizioni Ambiente (Walter R.Stahel);
"Dalla Smart City alla Smart Land"- Edizioni Agenda Marsilio (Aldo Bonomi -
Roberto Masiero)

Il corso si propone di fornire i concetti fondamentali della chimica organica, quali gli
elementi per comprendere il comportamento chimico delle molecole organiche e le
basi della natura e del funzionamento dei sistemi biologici.
Il corso si propone di far acquisire allo studente:

• conoscenze riguardanti la struttura molecolare, le proprietà fisiche e le interazioni
  intermolecolari;
• conoscenze riguardo i gruppi funzionali;
• la nomenclatura dei composti organici;
• caratteristiche chimiche e reattività delle principali classi di composti organici;
• elementi di stereochimica;
• la capacità di risalire alla struttura chimica di una molecola organica a partire dal
  nome e viceversa.
• la capacità di prevedere il comportamento chimico di una determinata molecola
  organica a partire dai gruppi funzionali presenti;
• saper progettare sintesi di semplici composti organici.

Descrittore di Dublino DD1: conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà avere:

• conoscenze riguardanti la struttura molecolare, le proprietà fisiche e le interazioni intermolecolari;
• conoscenze riguardo i gruppi funzionali;
• conoscenze della nomenclatura dei composti organici;
• conoscenze riguardo le caratteristiche chimiche e reattività delle principali classi di composti organici;
• conoscenze elementari di stereochimica.

Descrittore di Dublino DD2: capacità di applicare conoscenza e comprensione applicata
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:

• risalire alla struttura chimica di una molecola organica a partire dal nome e viceversa.
• prevedere il comportamento chimico di una determinata molecola organica a partire dai gruppi funzionali presenti;
• saper progettare sintesi di semplici composti organici.

Descrittore di Dublino DD3: capacità critiche e di giudizio
Autonomia di giudizio
Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di

• Ragionare in maniera critica sui principali argomenti dell’insegnamento;
• Di individuare le condizioni più adatte per la modifica chimica di una molecola organica.
• Descrittore di Dublino DD4: capacità di comunicare quanto si è appreso
• Abilità comunicative
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
• descrivere, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, la struttura e il comportamento chimico dei composti organici.
• Descrittore di Dublino DD5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita
  Gli/Le studenti/studentesse devono aver sviluppato quelle capacità di apprendimento che sono loro necessarie per intraprendere studi successivi con un
  alto grado di autonomia.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
• progettare la sintesi di un composto organico in modo autonomo utilizzando le competenze acquisite durante il corso;
• mostrare di aver sviluppato buone capacità di apprendimento per affrontare agevolmente i successivi corsi di insegnamento.

Introduzione. Richiami sulle teorie del legame chimico. Cenni sulla teoria dell’Orbitale Molecolare. Polarità di legami e molecole. Interazioni intermolecolari. Solventi polari ed apolari, protici ed aprotici. Ibridazione degli orbitali. Idrocarburi saturi. Alcani: Struttura, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Isomeria strutturale. Cicloalcani e stereoisomeria cis-trans. Principali reazioni. Fonti degli alcani: composizione del petrolio grezzo e del gas naturale. Stereoisomeria. Stereoisomeri configurazionali e conformazionali. Chiralità. Enantiomeri e diastereoisomeri. Configurazioni assolute. Attività ottica. Discriminazione chirale. Alcheni ed alchini. Struttura, nomenclatura e
proprietà chimico-fisiche. Isomeria geometrica negli alcheni e nei dieni. I terpeni. Reazioni degli alcheni e degli alchini: addizioni, ossidazioni e riduzioni. Addizioni elettrofile ai doppi legami. Addizione di acidi alogenidrici, idratazione. Regioselettività, regola di Markovnikov. Addizione di alogeni, bis-ossidrilazione e loro decorso stereochimico Alogenuri Alchilici. Nomenclatura e proprietà chimico-fisiche.
Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica e di elimiazione. Meccanismi SN1 e SN2,
E1 ed E2. Efficacia dei nucleofili e dei gruppi uscenti. Effetto del solvente. Idrocarburi aromatici. Benzene e derivati. Aromaticità e proprietà chimico-fisiche di composti aromatici. Nomenclatura. Idrocarburi aromatici polinucleari. Composti eterociclici
aromatici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica. Reazioni di alogenazione,
solfonazione, nitrazione, reazioni di alchilazione ed acclimazioni. Effetti attivanti/disattivanti ed orientanti dei sostituenti. Alcoli, eteri e tioli. Nomenclatura e
proprietà chimico-fisiche. Acidità di alcoli e tioli. Reazioni degli alcoli: conversione in
alogenuri alchilici, disidratazione, ossidazione. Polioli. Reazioni di formazione di eteri
ed epossidi; reazioni di apertura degli epossidi. Ossidazione dei tioli. Fenoli.
Nomenclatura, proprietà chimico-fisiche e reattività. Ammine. Struttura, nomenclatura, proprietà chimico-fisiche e reattività. Basicità. Aldeidi e chetoni.
Struttura, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Reattività del gruppo carbonilico
e reazioni di ossidazione e riduzione Reazioni di addizione nucleofila al carbonile. Nucleofili al carbonio, all’azoto ed all’ossigeno. Reazioni con
cianuro, ammine, ed alcoli. Acidità degli idrogeni in alfa al carbonile. Enoli. Tautomeria cheto-enolica. Condensazione aldolica. Acidi carbossilici e derivati.
Nomenclatura, proprietà chimico-fisiche e reattività. Derivati degli acidi carbossilici: cloruri acilici, anidridi, esteri, ammidi: Nomenclatura e proprietà chimico-fisiche.
Reazioni di sostituzione nucleofila acilica. Classificazione delle reazioni. Catalisi acida
e basica. Efficacia dei nucleofili e dei gruppi uscenti. Condensazione di Claisen. Acidi e
basi in chimica organica. Effetti strutturali sulla acidità e basicità dei composti organici. Tensioattivi. Strutture e proprietà chimico-fisiche. Lipidi. Classificazione e principali reazioni. Trigliceridi, Fosfogliceridi, sfingomieline, terpeni, steroidi, vitamine liposolubili, prostaglandine. Carboidrati. Strutture generali. Monosaccaridi: aldosi e
chetosi. La mutarotazione. Glicosidi. Reazioni dei monosaccaridi: ossidazioni e riduzione. Disaccaridi: saccarosio, galattosio, maltosio e cellobiosio. Polisaccaridi: amido e cellulosa. Amminoacidi. Strutture degli amminoacidi naturali e
caratteristiche acido-base. Legame peptidico. Acidi nucleici. Strutture di basi azotate, nucleosidi, nucleotidi. Legame fosfodiestereo. Nomenclatura di composti polifunzionali Previsione della reattività di composti organici. Analisi strutturale e conformazionale di molecole organiche.

È prevista una verifica dell’apprendimento alla fine del corso mediante una prova scritta a risposta aperta (tempo massimo disponibile due ore) che risulta propedeutica all’accesso all’esame orale della durata di circa 30 min. Con queste modalità la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare. Potranno essere previste prove intermedie come esoneri. E’ consentito l’uso della tavola periodica degli elementi. I risultati della prova
scritta parziale saranno comunicati tramite Esse3 espressi come giudizio sufficiente o insufficiente. Lo studente che ha raggiunto la sufficienza potrà accedere alla prova orale.

W.H. Brown-T Poon. Introduzione alla Chimica Organica Ed. EdiSES
e/o
J.G. Smith
Fondamenti di Chimica Organica Ed. Mc Graw Hill.
Codice Teams x1g8kfs

Acquisizione di conoscenze su metodiche di laboratorio in ambito fisiologico.

Apprendere criticamente gli argomenti di fisiologia trattati durante
il corso

Il corso, coniugando in modo equilibrato le acquisizioni teoriche con
lo spazio riservato alle attività sperimentali (svolte in laboratori a
postazione singola), permette agli studenti di dare applicazione pratica
alle conoscenze acquisite in ambito fisiologico.

Acquisire capacità di: organizzare un esperimento (redazione di
protocolli sperimentali); utilizzare gli strumenti a disposizione; di fare
attività pratica con le proprie mani; valutare l’affidabilità dei risultati
ottenuti ed organizzare adeguatamente il lavoro nel tempo a
disposizione.
Capacità di esprimere le informazioni e i concetti appresi attraverso
una corretta terminologia scientifica e di approfondire le tematiche
trattate in aula tramite bibliografia specifica. Capacità di trasferire le
conoscenze acquisite utilizzando tecnologie informatiche digitali.
Capacità di organizzare didatticamente un discorso scientifico.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Acquisizione della capacità di comunicazione, di organizzazione del
proprio lavoro e di gestione del tempo, capacità di operare in
laboratorio, di leggere con spirito critico i risultati ottenuti.

Generalità sulle metodiche sperimentali applicate negli studi di
fisiologia.
Colture cellulari: metodiche di base e applicazioni. Colture cellulari
primarie, secondarie e staminali. Utilizzo della camera di Burker per la
conta cellulare. Saggi per valutare la vitalità cellulare. Tecniche per
la formazione di monostrati cellulari polarizzati. Tecniche di co-
culture cellulari. Metodi di transfezione transiente e stabile.
Organizzazione del citoscheletro. Tecniche di valutazione
dell’organizzazione del citoscheletro. Metodi di misura della
migrazione cellulare. Camera di Boyden.
Metodi di estrazione di proteine da colture cellulari. Uso di
detergenti ionici (SDS, sodio deossicolato...) e non ionici (Triton X-
100). Metodi di quantificazione delle proteine in soluzione:
spettrofotometria ottica per la determinazione della concentrazione
proteica in campioni cellulari con metodo di colorazione di Bradford.
Gel elettroforesi SDS PAGE per l’analisi qualitativa e quantitativa
delle proteine. Rivelazione delle proteine tramite colorazione su gel:
Comassie brillant Blue. Tecnica del Western blotting per valutare
l’espressione di proteine di interesse. Tipi di membrane utilizzate e
criteri di utilizzo. Rivelazione delle proteine trasferite con anticorpi
coniugati ad enzimi (immunodetection).
Utilizzo di anticorpi per identificare la distribuzione anatomica di un
antigene nell'ambito di un tessuto o di un compartimento cellulare
(immunofluorescenza). Anticorpi impiegati per caratterizzare,
identificare o separare popolazioni cellulari (citometria a flusso,
citofluorimetria e fluorescence activated cell sorter, FACS).
Tecniche di microscopia. Generalità sull’uso della microscopia ottica,
a fluorescenza, video microscopia e elettromicroscopia e la loro
applicazione. Microscopia in fluorescenza, epifluorescenza,
microscopia confocale laser, TIRF-M (total internal reflection
fluorescence microscopy), FRET (Forster resonance energy transfer).
Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) e Fluorescence
Loss In Photobleaching (FLIP).
Tecniche di fluorescenza. Generalità sulla fluorescenza e
fosforescenza. Molecole o sonde fluorescenti. Fluorofori
raziometrici e non raziometrici. Utilizzo del citofluorimetro,
spettrofluorimetro e microspettrofluorimetro. Sostanze
fluorescenti per misurare il potenziale di membrana. Sostanze fluorescenti per misurare i livelli di calcio, cloruro, pH intracellulare.

Prova orale

Il materiale sarà reperibile presso la piattaforma teams

Il Corso si propone di spiegare i principali concetti alla base della Genetica con particolare riferimento alle leggi di Mendel relative alla trasmissione dei caratteri ereditari anche nell'Uomo, alle mutazioni, alla ricombinazione, alla mappatura genetica e alla struttura e funzione del DNA.

Acquisire gli elementi della genetica di base per capire le regole e i meccanismi della trasmissione dei caratteri ereditari attraverso i cromosomi in meiosi e mitosi nel contesto del ciclo di crescita animale e vegetale. Acquisire la capacità di risolvere i problemi volti all’analisi genetica

Capacità di analizzare specifici fenomeni e processi biologici. Acquisire informazioni sia sui processi genetici che avvengono a livello degli individui sia sui principi generali con cui i geni vengono trasmessi da un individuo all’altro

•Autonomia di giudizio
Acquisizione di autonomia nel risolvere i problemi volti all’analisi Genetica
•Abilità comunicative
Acquisizione di competenze e strumenti adeguati alla comunicazione attraverso il lessico disciplinare e gli approfondimenti bibliografici.
•Capacità di apprendere in modo autonomo
Acquisizione di capacità che favoriscono l’approfondimento e il costante aggiornamento degli argomenti di genetica attraverso la consultazione di materiale bibliografico

• Il materiale genetico: il DNA
  Differenze tra cellula eucariotica e procariotica. L'esperimento di trasformazione di Griffith. L'esperimento di trasformazione di Avery. Gli esperimenti con i batteriofagi di Hershey e Chase.
  -La composizione e la struttura del DNA e dell’RNA
  La struttura chimica del DNA e dell’RNA. La doppia elica del DNA: il modello di Watson e Crick.
• Il DNA e i cromosomi
  Struttura del cromosoma batterico. Il cromosoma eucariotico. Il valore C e il ciclo cellulare. La struttura della cromatina. Le proteine istoniche e non istoniche. I cambiamenti nella struttura della cromatina durante il ciclo cellulare. Struttura del cromosoma metafasico: il centromero e il telomero.
• La replicazione del DNA
  La replicazione semiconservativa del DNA: l'esperimento di Meselson e Stahl. La DNA polimerasi e il suo ruolo. Modello molecolare della replicazione del DNA. La replicazione del DNA circolare. La replicazione del DNA negli eucarioti. Replicazione dell’estremità dei cromosomi e il ruolo della telomerasi.
• Mitosi e meiosi
  Il ciclo cellulare di una cellula eucariotica. Le fasi del ciclo cellulare: caratteristiche. La mitosi. La meiosi. La meiosi negli animali.
• La funzione del gene
  Correlazione tra genotipo e fenotipo: l'ipotesi di Garrod sugli errori congeniti del metabolismo. L'ipotesi un gene-un enzima: esperimento di Beadle e Tatum su Neurospora crassa. Caratterizzazione genetica di una catena biochimica.
• Espressione genica: la trascrizione e la traduzione
  Struttura chimica e molecolare delle proteine. Il processo della trascrizione: inizio, allungamento e terminazione. Struttura degli mRNA. Produzione dell'mRNA maturo negli eucarioti: capping al 5', coda di poli(A) e splicing. Il codice genetico: caratteristiche. Il processo di traduzione. RNA transfer e ribosomi: funzione nella sintesi proteica.
• La genetica mendeliana
  Genetica della trasmissione. Il disegno sperimentale di Mendel. La scelta dei caratteri per la creazione di linee pure. Gli incroci. Incroci di monoibridi e la prima e seconda legge di Mendel. Il principio della segregazione. Rappresentazione degli incroci mediante il quadrato di Punnett e uno schema ramificato. I reincroci. Incroci di diibridi e la terza legge di Mendel: il principio dell'assortimento indipendente. Incroci tra triibridi. Analisi statistica dei dati genetici: il test del chi-quadrato.
• Le basi cromosomiche dell'ereditarietà e la genetica mendeliana nell'uomo
  I cromosomi sessuali. La teoria cromosomica dell'ereditarietà. Gli esperimenti di Morgan. L'analisi degli alberi genealogici. Caratteristiche generali di trasmissione di caratteri autosomici (recessivi e dominanti) e legati al sesso (X e Y-linked). La codominanza e alleli multipli (Esempi).
• Le mappe genetiche
  Gli esperimenti di Morgan su Drosophila melanogaster sull'associazione genetica. Costruzione di una mappa genetica. Mappatura dei geni mediante reincroci a due punti e a tre punti. Calcolo della distanza di mappa.
• Basi molecolari delle mutazioni
  Definizione delle mutazioni. Test di fluttuazione. Tipi di mutazioni puntiformi. Mutazioni spontanee o indotte. Il test di Ames.
• Alterazioni numeriche e strutturali dei cromosomi
  Tipi di mutazioni cromosomiche. Variazioni della struttura (delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni) e del numero di cromosomi (poliploidie e aneuploidie).

Colloquio orale con pre-accertamento delle abilità di svolgimento degli esercizi di genetica da parte dello studente attraverso una prova preliminare scritta.

Genetica - Un approccio molecolare, P.J. Russell, Pearson editore; Genetica, B. A. Pierce, Zanichelli editore.