Corso di laurea: SCIENZE BIOLOGICHE AMBIENTALI (L-13 Civitavecchia) Programmazione per l'A.A. 2020/2021  

PROGRAMMA: I parte: Il concetto di organismo vivente. La teoria cellulare. Procarioti ed Eucarioti. Organismi unicellulari e pluricellulari. I livelli di organizzazione degli organismi pluricellulari. Ordini di grandezza delle dimensioni dei diversi organismi e dei diversi livelli di organizzazione. Composizione chimica dei viventi. L'acqua: sue caratteristiche di interesse biologico. Sospensioni e soluzioni. Gli ioni. Il pH delle soluzioni. Il legame idrogeno.L' atomo di Carbonio e la chimica della vita. Il concetto di "simmetria" nei composti del Carbonio di interesse biologico. Le macromolecole dello ialoplasma: i principali glucidi di interesse biologico.I principali lipidi di interesse biologico (fosfolipidi, acidi grassi, steroidi, Idrofilia e idrofobia. Composti idrosolubili e liposolubili. Le proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Proteine glicosilate e lipoproteine. Gli enzimi come catalizzatori biologici. Gli acidi nucleici. Struttura del DNA. Struttura e biosintesi degli RNA. I riboenzimi. I ribosomi: generalità sulla sintesi proteica. La cellula come unità fondamentale degli organismi viventi. Caratteristiche comuni e differenze tra procarioti ed eucarioti, tra cellule vegetali ed animali. Metodi di studio della cellula Le membrane cellulari: composizione chimica e caratteristiche. Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Proteine glicosilate e glicolipidi e lipoproteine di membrana. La membrana plasmatica ed il "riconoscimento" tra cellule. Il glicocalice. Permeabilità e trasporto attivo. I canali ionici e pompe ioniche. Il metabolismo energetico: dalla fotosintesi alla respirazione. Trasportatori di elettroni e di protoni. Nucleotidi trifosfati. Canali ionici Na, K, Ca. Processi di endocitosi e di esocitosi. Potenziale di membrana. Endocitosi mediata da recettori. I cetrioli. Il reticolo endoplasmatico liscio e rugoso. Il vacuolo centrale delle cellule vegetali. L' apparato del Golgi. I lisosomi e la digestione endocellulare. Pinocitosi e fagocitosi. I Perissisomi. Organuli delimitati da membrana caratterizzati dalla presenza di membrane interne: mitocondri e plastidi delle cellule vegetali. Probabile origine di mitocondri e plastidi. Caratteristiche delle membrane di questi organuli. Rapporto tra organizzazione strutturale e funzione del metabolismo energetico delle membrane di mitocondri e cloroplasti (cenni). Cenni sulla presenza dei canali ionici che agiscono sulla ATP-sintetasi.
Parte II: Cenni sui quattro tessuti fondamentali: Tessuto epiteliale, tessuto nervoso, Tessuto muscolare striato scheletrico e cardiaco, Tessuto connettivo. Il citoscheletro. Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. La parete rigida delle cellule vegetali. Il movimento cellulare. Controllo e regolazione dei movimenti endocellulari. Movimento ameboide. Ciglia e flagelli. Giunzioni Intercellulari. Giunzioni meccaniche (desmosomi); giunzioni sigillanti; giunzioni comunicanti e di accoppiamento elettronico. I plasmodesmi delle cellule vegetali. Analogie funzionali tra giunzioni comunicanti delle cellule animali e plasmodesmi delle cellule vegetali.Le membrane endocellulari nelle cellule eucariotiche. Biogenesi delle membrane. Il nucleo degli eucarioti e il suo equivalente nei procarioti. Struttura del nucleo interfasico. Eucromatina ed eterocromatina. Eterocromatina strutturale e facoltativa. Il nucleolo. Involucro nucleare e pori nucleari. Comunicazioni nucleo-plasmatiche. Composizione chimica della cromatina e sua organizzazione. Gli istoni e i nucleosomi.Il ciclo cellulare. L' interfase ( fasi G1, S, G2). Il DNA e la sua funzione genetica. DNA a sequenza unica, mediamente e altamente ripetitivo. Codice genetico e sintesi proteica. Il DNA nei mitocondri e nei plastidi. Biosintesi e funzione degli RNA messaggero, ribosomiale e di trasferimento. Attivazione selettiva dei geni e differenziamento. Nuclei interfasici con caratteristiche peculiari: i cromosomi politenici. Il ciclo cellulare: la divisione cellulare. Cellule apolidi, diploidi e poliploidi. La mitosi (divisione equazionale) nelle cellule animali e vegetali. La divisione cellulare nei procarioti. Il "cromosoma" batterico.I cromosomi eucariotici. Struttura dei cromosomi. Modello del cromosoma ad anse superavvolte. La meiosi o divisione riduzionale. Cellule somatiche e cellule germinali. Fase apolide e fase diploide. Meiosi zigotica, intermedia e terminale.

C. Lewin “Cellule”, Zanichelli

Alberts et al., Biologia molecolare della Cellula, Zanichelli

Alberts et al. L'essenziale di Biologia Cellulare e molecolare Zanichelli

Matematica e analisi statistica

Gli insiemi e le loro operazioni, notazioni varie. Gli insiemi numerici: da N a R, necessità di un ampliamento.
Insieme dei numeri razionali, insieme dei reali e struttura di campo.
Valore assoluto di un numero e disuguaglianza triangolare.
Definizione di intervallo: chiuso, aperto; definizione di intorno.
Definizione di funzione e relativa classificazione; funzioni pari e dispari: esempi, riconoscimento e conseguenze grafiche.
Funzioni elementari.
Simbolo di sommatoria e suo uso per indicare polinomi di grado n.
Classificazione di funzioni. Dominio e segno di funzioni algebriche razionali e irrazionali, trascendenti.

Definizione di limite finito per x che tende ad un valore finito: verifica di limite.
Limite infinito per x che tende ad un valore finito: verifica; asintoto verticale.
Limiti finito e infinito per x che tende ad infinito: asintoto orizzontale; asintoto obliquo di funzioni algebriche razionali fratte.
Funzione continua in un punto e in un intervallo. Classificazione di discontinuità: la funzione parte intera, le funzioni il cui grafico ammette asintoti verticali; discontinuità eliminabile: funzioni definite a rami.
Le funzioni elementari come funzioni continue. Teorema di unicità del limite. Limiti di funzioni continue
Teorema del confronto o “dei carabinieri”. Teoremi sulle funzioni continue: di Weierstrass, dei valori intermedi, di esistenza degli zeri.
Definizione del numero di Nepero. Limiti notevoli di funzioni trascendenti e loro conseguenze: esempi relativi.

Definizione di derivata e suo significato geometrico. Applicazione alla fisica e ad altre scienze applicate.
Funzioni non derivabili in un punto, classificazione dei punti di non derivabilità: punti angolosi, cuspidi e flessi a tangente verticale; esempi di ogni tipo.
Derivate di funzioni elementari con dimostrazione.
Derivata di una somma e di un prodotto con dimostrazione ed esempi di applicazione.
Relazioni tra derivabilità e continuità.
Definizione di funzione crescente e decrescente.
Derivata della funzione reciproca di una funzione derivabile (con dimostrazione) e di un quoziente: esempi di applicazione.
Funzioni composte: definizioni, esempi, derivata di una funzione composta. Studio completo di una funzione.
Definizione di max e min relativo e teorema di Fermat. Ricerca dei max e min relativi
(con il metodo dello studio del segno della derivata prima)e assoluti.
Teoremi di Rolle, Cauchy e Lagrange: esempi e significati geometrici.
Teorema di De l’Hopital. Confronto di infinitesimi e confronto di infiniti.
Calcolo delle derivate successive. Convessità e concavità di una curva, determinazione di flessi a tangente obliqua: determinazione delle tangenti inflessionali.
Sviluppo di una funzione in serie di Taylor / Mc Laurin: applicazione ad alcune funzioni notevoli.

Funzioni invertibili: definizione ed esempi.
Derivata della funzione inversa di una data: caso di arcsinx, arcosx e arctanx.

Introduzione alle matrici, scrittura matriciale, somma di matrici e prodotto righe per colonne.
Matrice nulla, identica, matrice trasposta di una data.
Determinante di una matrice e suo calcolo nei casi 2x2 e 3x3 ( regola di Sarrus).
Regola generale di calcolo di determinanti di matrici nxn: regola di Laplace.
Rango di una matrice: definizione e determinazione.
Definizione e determinazione dell'inversa di una matrice data.
Sistemi lineari di n equazioni in m incognite: teorema di Rouchè-Capelli e teorema di Cramer(caso n x n).

Integrali indefiniti: definizione di funzioni primitive, integrali immediati e quasi immediati.
Definizione di integrale definito mediante le somme di Riemann. Teorema della media integrale. Funzione integrale e teorema fondamentale del calcolo integrale, teorema di Torricelli Barrow. Applicazioni al calcolo di aree e applicazioni alla fisica.
Integrazione di funzioni algebriche razionali fratte con denominatore di 2° grado con delta positivo, nullo. Integrali riconducibili all'arcotangente
Integrali indefiniti risolvibili per sostituzione. Regola di integrazione per parti. Esercizi relativi: integrale di (senx)^2; integrali che si risolvono iterando il procedimento.
Integrali generalizzati e impropri, approssimazione numerica degli integrali definiti con il metodo dei rettangoli.Esercizi di applicazione

Introduzione delle funzioni di due variabili: dominio e grafico nello spazio tridimensionale. Curve di livello. Continuità di funzioni di due variabili, significato e calcolo delle derivate parziali prime e seconde, matrice Hessiana; ricerca dei massimi e minimi relativi liberi.

Equazioni differenziali: ordine di una equazione, integrale generale, integrale particolare: problema di Cauchy.
Equazioni differenziali a variabili separabili: esempi relativi
Equazioni differenziali del primo ordine lineari: esempi relativi

Analisi statistica
Statistica descrittiva: tabelle e grafici, istogrammi e grafici a torta. Indici di posizione: media, moda e mediana percentili e quartili, media pesata.
Indici di dispersione: varianza e deviazione standard.
Valutazione delle incertezze nelle misurazioni: errori assoluti, relativi e percentuali.
Tabelle statistiche bimodali: distribuzioni congiunte; dipendenza e indipendenza.
Metodo dei minimi quadrati, Covarianza, Coefficiente di correlazione lineare.
Calcolo combinatorio. Disposizioni semplici e con ripetizione; permutazioni semplici e con ripetizione; combinazioni semplici e con ripetizioni; coefficiente binomiale nelle sue diverse forme, potenza di un binomio con formula di Newton.
Definizione classica di probabilità:esempi relativi. Teoremi della probabilità totale e composta.
Il concetto di variabile aleatoria e le distribuzioni discrete e continue.
Distribuzione discreta: distribuzione binomiale, definizione ed esempi relativi.
Distribuzione normale: funzione di densità, curva di Gauss. Introduzione della funzione di ripartizione e uso delle tavole per il calcolo della probabilità di eventi aleatori con distribuzione normale: esempi relativi

TESTO BASE
P.Marcellini, C.Sbordone

Elementi di calcolo – Versione semplificata per I nuovi corsi di laurea

Ed. Liguori

introduzione
Stati di aggregazione della materia. Sistemi omogenei ed eterogenei. Sostanze ed elementi chimici.

Struttura atomica della materia
Proprietà atomiche: massa e dimensioni. Numero di Avogadro, concetto di mole. Simboli chimici e loro significato quantitativo.

Struttura dell' atomo
Modello di Bohr. Principio di indeterminazione. Natura ondulatoria
dell'elettrone. Orbitali atomici. Numeri quantici. Configurazione elettronica degli elementi. Regole dell' Aufbau. Il sistema periodico degli elementi. Proprietà periodiche.

Il legame chimico
Legame ionico, covalente e di coordinazione. Proprietà del legame: ordine, distanza ed energia. Elettronegatività e momento dipolare. Teoria del legame chimico: orbitali ibridi, risonanza. Proprietà magnetiche delle molecole. Legami intermolecolari. Legame a idrogeno.

Formule chimiche
Nomenclatura dei composti inorganici. Numero di ossidazione. Struttura di molecole e ioni tipici.

Le reazioni chimiche. Le ossidoriduzioni

Lo stato gassoso
Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali. Legge di Dalton per le
miscele gassose. Densità e densità relativa dei gas e delle miscele
gassose. Massa molecolare media di una miscela gassosa. Metodi
sperimentali per la determinazione delle masse molecolari di sostanze
gassose. Gas reali, equazione di Van der Waals. Teoria cinetica dei gas.
Lo stato solido
Strutture cristalline e loro simmetrie. Solidi molecolari, ionici,
covalenti e metallici. Polimorfismo ed allotropia.
Lo stato liquido
Tensione superficiale di un liquido. Viscosità e tensione di vapore.

Termodinamica
Definizione di sistema termodinamico. Funzioni di stato e variabili di
stato. Trasformazioni cicliche e aperte. Trasformazioni reversibili ed
irreversibili. Calore, lavoro ed energia interna. Primo principio della
termodinamica. Entalpia e legge di Hess. Entropia. Secondo principio
della termodinamica. Processi spontanei. Energia libera.

Equilibrio chimico
Criteri di spontaneità ed equilibrio nelle reazioni chimiche. Legge di azione di massa e sua derivazione. Equilibri omogenei ed eterogenei.

Soluzioni
Concentrazione e sue unità. Proprietà colligative delle soluzioni ideali.

Equilibri acido-base
Definizioni generali. Forza degli acidi e delle basi. Struttura e proprietà acido-base. Autoionizzazione dell' acqua. Il pH. Calcolo del pH di soluzioni acide, basiche e saline. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base e curve di titolazione.

Equilibri di solubilità
Solubilità e fattori che la influenzano. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione a comune.

Cenni di cinetica chimica
Velocità di reazione. Equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Catalisi

SARANNO RESI DISPONIBILI DAL DOCENTE

A – Generalità (2 CFU)
1. Gli animali tra i viventi; 2. Definizioni di Tassonomia, Identificazione, Classificazione, Faunistica e Biogeografia; 3. Categorie tassonomiche e taxa; 4. Analogia, omologia, convergenza adattativa; 5. Criteri e metodi di classificazione; 6. Ricostruzione filogenetica; 7. Concetti di specie; 8. La struttura della specie; 9. Proprietà della specie: variabilità ; 10. Proprietà della specie: capacità di dispersione e tolleranza ecologica; 11. Meccanismi evolutivi; 12. La selezione naturale; 13. Speciazione; 14. Isolamento riproduttivo; 15. Regole di nomenclatura zoologica
B - Sistemi e apparati (2 CFU)
1. Fasi dello sviluppo embrionale; 2. Cavità del corpo; 3. Simmetria; 4. Classificazione del Regno Animalia; 5. Riproduzione: generalità e confronto tra riproduzione sessuale e asessuale; 6. Tipi di riproduzione asessuale; 7. Gonocorismo: caratteri sessuali; 8. Gonocorismo: riconoscimento del partner e sincronizzazione; 9. Gonocorismo: copula; 10. Ermafroditismo; 11. Partenogenesi; 12. Strategie riproduttive e cure parentali; 13. Apparati digerenti e funzione alimentare; 14. Strategie alimentari negli animali; 15. Funzioni e struttura del tegumento; 16. I colori negli animali; 17. Colorazioni adattative; 18. Funzioni della respirazione; 19. Fattori fisici nella respirazione; 20. Fattori biologici e ambientali nella respirazione; 21. Strutture respiratorie negli animali
C – Sistematica (3 CFU)
1) PROTOZOI; 2) PORIFERI; 3) RADIATI (Cnidari: Idrozoi, Scifozoi, Antozoi Esacoralli, Antozoi Ottocoralli), Ctenofori); 4) PLATELMINTI (Turbellari, Trematodi, Cestodi); 5) NEMATODI; 6) ANELLIDI (Policheti Erranti, Policheti Sedentari, Oligocheti, Irudinei); 7) MOLLUSCHI (Poliplacofori, Scafopodi, Bivalvi, Gasteropodi, Cefalopodi Nautiloidi, Cefalopodi Coleoidi); 8) Artropodi CHELICERATI (Merostomi, Aracnidi: Scorpioni, Ragni, Opilioni, Pseudoscorpioni, Acari); 9) Artropodi CROSTACEI (Branchiopodi, Ostracodi, Copepodi, Cirripedi, Malacostraci); Artropodi UNIRAMI (Chilopodi: Geofilomorfi, Scolopendromorfi, Litobiomorfi, Scutigeromorfi - Insetti: Tisanuri, Efemerotteri, Odonati, Ortotteri, Plecotteri, Isotteri, Blattari, Dermatteri, Fasmidi, Mantoidei, Anopluri, Eterotteri, Omotteri, Afanitteri, Ditteri, Coleotteri, Lepidotteri, Imenotteri); 10) ECHINODERMI (Crinoidi, Oloturoidei, Ofiuroidei, Asteroidei, Echinoidei); 11) CORDATI (Ascidiacei, Agnati, Condritti, Osteitti, Anfibi: Anuri, Urodeli; Rettili: Cheloni, Sauri, Ofidi; Uccelli, Mammiferi: Insettivori, Chirotteri, Lagomorfi, Roditori, Carnivori, Artiodattili, Cetacei).
D – Applicazioni della zoologia al monitoraggio ambientale (2 CFU)
Valutazione della qualità biologica dei corsi d’acqua con i Macroinvertebrati, con esercitazioni sul campo.

Qualsiasi testo universitario recente di Zoologia, Biologia animale o Biodiversità animale (ad es.: Hickman et al. Zoologia. McGraw-Hill ISBN: 978 88 386 1538 2).
Altro materiale (pdf, ppt, schede di riconoscimento) fornito dal docente.

Parte generale
La nozione di organismo vegetale
La cellula vegetale: parete cellulare, plastidi e vacuoli.
Tessuti meristematici primari e secondari, tessuti parenchimatici, tegumentali, conduttori e meccanici.
La radice: struttura primaria e secondaria; cuffia, meristema apicale, centro quiescente, cilindro centrale, periciclo, endoderma e banda di Caspary, corteccia; attività del cambio; radici laterali ed avventizie; assorbimento dell'acqua e dei sali minerali, radici specializzate per funzioni di riserva.
Il fusto: apice meristematico, zona di differenziamento; struttura primaria e secondaria; cambio cribrovascolare; legno omoxilo ed eteroxilo; sughero, fellogeno e felloderma; ramificazione.
La foglia: forma, struttura e funzione; epidermide, mesofillo, fasci conduttori; meccanismo stomatico; abscissione.
Il fiore struttura e funzione.
Cicli vitali, alternanza di generazione, meccanismi di impollinazione, fecondazione.
Sviluppo dell'embrione; endosperma
Il seme, disseminazione.
Il frutto: sviluppo e maturazione del frutto; tipi di frutto.
Il movimento dell'acqua e dei soluti nella pianta.
Adattamento delle piante ai diversi ambienti: idrofite, igrofite, mesofite, freatofite e xerofite.
La fotosintesi.

Parte sistematica
Principi di tassonomia, classificazione e nomenclatura scientifica.
Batteri e cianobatteri.
Funghi: Glomeromycota (zigomiceti), Ascomycota e Basidiomycota; Funghi anamorfici
Alghe: Haptophyta (coccolitofori), Chlorophyta, Rhodophyta, alghe brune e diatomee.
Muschi ed epatiche: Bryophyta.
Crittogame vascolari: Psilophyta, Lycophyta, Sphenophyta e Pterophyta.
Spermatofite: Gimnosperme ed Angiosperme monocotiledoni e dicotiledoni. Principali famiglie.
Preparazione ed osservazione di preparati istologici microscopici di radici, fusti e foglie.
Osservazione e descrizione di preparati microscopici di tutti i taxa in programma.
Escursione botanica.

Mauseth J.D., 2020. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. IV edizione italiana. Casa editrice Idelson-Gnocchi.
Raven P.H., Evert R.F., Eichhorn S.E., 2002. Biologia delle piante. Sesta Edizione. Zanichelli, Bologna.
G. Pasqua, G. Abbate, C. Forni, 2019. Botanica generale e Diversità vegetale
Iv Edizione. Piccin Editore.

Il corso si pone l'obiettivo di accrescere il vocabolario degli studenti con la terminologia inglese relativa al loro corso di studi, rafforzando le necessarie strutture linguistiche.

V. Evans, J. Dooley, Dr. E. Blum, Environmental Science, ISBN 978-1-78098-669-2
Ulteriori testi utilizzati: adattamenti da altri book/siti, per le esigenze degli studenti

Fisica (56 ore)
Modelli, teorie, leggi, misure e incertezze. Unità di misura (Sistema Internazionale).
Descrizione del moto: cinematica in una dimensione. Cinematica in due dimensioni; vettori.
Forza, massa. Leggi di Newton. Moto circolare. Legge di gravitazione.
Lavoro. Energia cinetica. Potenza. Forze conservative. Energia Potenziale. Conservazione dell’energia meccanica.
Quantità di moto. Moto rotatorio.
Vibrazioni e onde (moto armonico, suono).
Corpi in equilibrio: elasticità e frattura.
Fluidi (statica, dinamica, viscosità, tensione superficiale).
Temperatura e teoria cinetica, diffusione, calore, principi della termodinamica, macchine termiche, entropia.
Carica elettrica e campo elettrico. Potenziale elettrico ed energia elettrica; capacità. Dielettrici. Correnti elettriche. Circuiti in corrente continua. Magnetismo. Induzione elettromagnetica e leggi di Faraday.
Proprietà magnetiche della materia.
Onde elettromagnetiche e loro spettro.
La luce: ottica geometrica (riflessione, rifrazione e dispersione) e ottica fisica (polarizzazione, interferenza, diffrazione). Tecniche spettroscopiche. Strumenti ottici (occhio umano e microscopio). Risoluzione.
Teorie quantistiche e effetto fotoelettrico. Modelli dell’atomo. Lunghezza e ipotesi di De Broglie. Meccanica quantistica e numeri quantici.
Decadimento radioattivo. Misura delle dosi di radiazioni ionizzanti.

Laboratorio (16 ore)
Il metodo sperimentale, la misura sperimentale, gli strumenti di misura.
Unità di misura, unità di scala, analisi dimensionale.
Errori di misura: errori casuali e sistematici.
Valutazione delle incertezze nelle misure dirette. Cifre significative. Discrepanza.
Errori nelle misure ripetute: media come miglior stima, deviazione standard, deviazione standard della media. Distribuzione gaussiana.
Distribuzione di Poisson.
Propagazione degli errori: somma e differenze, prodotti e quozienti.
Calcolo degli errori per funzioni di una variabile e per funzioni di più variabili.
Metodo dei minimi quadrati.
Coefficiente di correlazione.
Test del Chi quadro.
Grafici: scala lineare, scala semilogaritmica, scala logaritmica.
Esperienze di laboratorio:
- Teoria degli Errori
- Moto armonico
- Uso del multimetro e Legge di Ohm
- Radioattività

- Giancoli “Fisica ” edizione con Fisica Moderna - III Edizione- Casa Editrice Ambrosiana
- Taylor “Introduzione all'analisi degli errori. Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche” - Zanichelli

Modulo A LA STRUTTURA
Alcani e cicloalcani. Introduzione. Struttura. Ibridazione sp3. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Isomeria di struttura. Analisi conformazionale (etano, cicloesano). Stabilità dei cicloalcani (tensione angolare, tensione torsionale, tensione sterica). Derivati del cicloesano (stereoisomeria cis-trans). Alcani biciclici e policiclici. Ruolo naturale ed applicazioni degli alcani.Alcheni. Introduzione.. Struttura. Ibridazione sp2. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Stabilità (calore di idrogenazione, calore di combustione). Sistema di nomenclatura (E)-(Z) per gli alcheni. Cicloalcheni.Funzione biologica.Alchini. Introduzione. Struttura. Ibridazione sp. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Gruppi funzionali e classi di composti organici. Alogenuri alchilici. Alcoli. Eteri. Ammine. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici. Esteri ed ammidi. Introduzione. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche.Stereochimica. Introduzione. Chiralità del carbonio. Enantiomeri e molecole chirali. Rappresentazione grafica. Nomenclatura (R) (S). Attività ottica (potere rotatorio specifico, definizione di racemo, purezza ottica). Diastereoisomeri (composti meso). Molecole chirali senza carboni chirali. Composti aromatici. Introduzione. Benzene. Struttura e stabilità. Regola di Huckel. Altri composti aromatici. Nomenclatura dei derivati del benzene. Fenomeni di induzione e di risonanza. Composti aromatici eterociclici. I composti aromatici in biochimica. Carboidrati. Classificazione. Monosaccaridi. Mutarotazione e formazione dei glucosidi. Configurazione D o L. Disaccaridi. Polisaccaridi. Proteine. Struttura degli -amminoacidi. Nomenclatura. Legame peptidico. Oligopeptidi. Acidi nucleici. Basi nucleiche puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi. Nucleotidi. Oligonucleotidi. Lipidi.

Modulo B. LA REATTIVITA'
Reazioni di alcani e cicloalcani. Clorurazione del metano. Radicali liberi. Stabilità e struttura. Termodinamica e cinetica. Alogenazione degli alcani superiori. Reazioni ioniche di sostituzione ed eliminazione. Formazione di carbocationi. Stabilità e struttura. Reazioni di sostituzione nucleofila. Reazione SN2. Reazione SN1. Meccanismi ed andamenti stereochimici.Effetti del solvente e del gruppo uscente. Reazioni di eliminazione. Reazione E1. Reazione E2. Competizione tra sostituzione ed eliminazione. Reazioni di sostituzione ed eliminazione di interesse biologico. Reazioni del doppio legame C=C. Reazione di addizione. Addizione di acidi alogenidrici. Regola di Markovnikov. Reazioni regioselettive. Addizione di acqua. Ossimercuriazione -demercuriazione. Idroborazione. Addizione degli alogeni. Epossidi. Ossidazione degli alcheni. Addizione di radicali. Reazioni dei composti aromatici. Sostituzione elettrofila aromatica. Meccanismo. Alogenazione del benzene. Nitrazione. Solfonazione. Alchilazione ed acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti. Sostituzione nucleofila aromatica. Reazione dei composti carbonilici e carbossilici.

-Chimica Organica Essenziale 2a Edizione a cura di Bruno Botta (ediermes)
-Guida Ragionata allo Svolgimento di Esercizi si Chimica Organica. D'Auria, Scafati, Zampella (Loghia)

Qualità del dato: Principali parametri di validazione di un metodo analitico: limiti di rilevabilità e di quantificazione, sensibilità, robustezza, recupero ed impiego dei materiali certificati; concetto di incertezza analitica con riferimento ai limiti di legge e all’interpretazione dei dati sperimentali; espressione del risultato analitico; contributi sistematici e casuali all’incertezza. (DM 260/2010, allegato 1, Pag 29-30)
Campionamento e preparazione del campione: rappresentatività del campionamento in relazioni alla tecnica di campionamento utilizzata; conservazione del campione; compatibilità del campione con le tecniche strumentali; pretrattamento del campione: estrazioni liquido-liquido e liquido-solido; purificazione del campione.
Principi di Chimica Analitica Organica: Separazione di miscele: cristallizzazione, estrazione con solventi: estrazioni con fluidi supercritici, distillazione, cromatografia. Cromatografia: considerazioni teoriche, coefficiente di ripartizione, risoluzione, concetto di piatto teorico. Tipi di cromatografia: di adsorbimento, di ripartizione, scambio ionico, di esclusione. Metodi Cromatografici: TLC, Gascromatografia, HPLC. Spettroscopia: lo spettro elettromagnetico, interazione tra radiazione e materia, effetto della struttura chimica sull'assorbimento, legge di Lambert-Beer. Principali campi di applicazione ambientali della spettroscopia atomica e molecolare: assorbimento atomico a fiamma e fornetto di grafite; spettroscopia al plasma, ICP-MS; spettrofotometria UV-Vis, IR. Metodi di taratura: taratura esterna, utilizzo dello standard interno, metodo delle aggiunte.
Chimica ambientale:
• acqua: alcalinità e acidità, reazioni di ossidazione, riduzione, complessazione e chelazione.
Inquinanti organici ed inorganici:
• organici: idrocarburi; polimeri; oli e lubrificanti. Policlorofenili e loro derivati (policlorobifenili, furani e diossine). Tensioattivi: persistenza, solubilità, trasporto e reattività idrolitica. Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA), Policlorobifenili (PCB).
• inorganici: N-NH4, N-NO3, Fosforo totale e Ossigeno disciolto (descrittore LIMeco). (DM 260/2010, allegato 1, Pag 62-64)
Esercitazioni di Laboratorio: estrazione liquido-liquido, analisi N-NH4 e N-NO3 per via spettrofotometrica, analisi di inquinanti organici tramite GC-MS (Metodi Analitici Acque-APAT, IRSA).

Slide docente

L'analisi genetica di Mendel: variabilità genetica; la legge della segregazione; la legge dell'assortimento indipendente; geni e alleli: il concetto di polimorfismo.
Estensioni dell'analisi mendeliana: relazioni di dominanza; allelia multipla; pleiotropia; eredità multifattoriale; eredità dei caratteri quantitativi.
Teoria cromosomica dell'eredità: mitosi e meiosi; eredità legata al sesso; meiosi e mendelismo.
Associazione e ricombinazione: segregazione di geni localizzati sullo stesso cromosoma; il crossing over-over; il test del chi quadrato; mappe genetiche; saggio a tre punti.
Le basi fisiche dell'eredità: il DNA: identificazione del materiale genetico; struttura; replicazione; ricombinazione.
La funzione del gene: la dissezione genetica attraverso le mutazioni; l'ipotesi un gene un enzima; la complementazione; struttura fine del gene; il codice genetico; la trascrizione; la traduzione.
Il cromosoma eucariotico: struttura ed organizzazione della cromatina; il modello ad anse radiali; struttura e funzione del telomero e del centromero; le regioni organizzatrici del nucleolo (NOR).
Analisi Genetica di batteri e virus: il cromosoma batterico; isolamento di mutanti; trasferimento genico nei batteri: trasformazione naturale ed artificiale; coniugazione; mappe genetiche nei batteri; trasduzione.
Le mutazioni: mutazioni geniche o puntiformi; mutazion cromosomiche: di struttura; di numero; gli elementi mobili; danno somatico e germinale; mutageni fisici; mutageni chimici; test di mutagenesi; sistemi di riparazione del DNA; instabilità genomica e malattie umane.
Regolazione genica nei procarioti: regolazione negativa e positiva; l'operone lac; l'operone del triptofano; l'attenuazione.
Regolazione genica negli eucarioti: regolazione della trascrizione; regolazione post-trascrizionale; il ruolo della struttura della cromatina; eredità epigenetica; eucromatina ed eterocromatina; effetto di posizione variegato (PEV); inattivazione del cromosoma X nei mammiferi.
L'analisi genomica: il clonaggio di geni; ibridazione di acidi nucleici; la PCR; il sequenziamento del DNA; il sequenziamento dei genomi; analisi dei polimorfismi del DNA: SNP; Microsatelliti.
La genetica di popolazioni: frequenze geniche e genotipiche; l'equilibrio di Hardy-Weinberg; evoluzione delle popolazioni e delle specie.

Hartwell, Hood, Goldberg, Reynolds, Silver, Veres: Genetica - dall'analisi formale alla genomica, 2a edizione, McGraw-Hill

Proteine: amminoacidi, legame peptidico. Struttura primaria. Struttura secondaria: alfa elica, struttura beta. Proteine fibrose: cheratina, collageno, elastina. Struttura terziaria: proteine globulari, stabilità e ripiegamento delle proteine. Struttura quaternaria. Mioglobina. Emoglobina: struttura, eme (sintesi e degradazione), legame dell’ossigeno, cooperatività di legame, 2,3-bisfosfoglicerato, regolazione allosterica. Emoglobine patologiche.
Enzimi: introduzione agli enzimi: oloenzima, apoenzima, cofattori, classificazione, specificità di substrato. Cinetica enzimatica, equazione di Michaelis-Menten, Km, Kcat e Kcat/Km. Inibizione enzimatica: competitiva, non competitiva, mista. Meccanismo di azione delle serino proteasi.
Carboidrati: richiami sui monosaccaridi e disaccaridi di interesse biologico. Interconversione degli zuccheri. Polisaccaridi strutturali (cellulosa e chitina). Polisaccaridi di deposito (amido, glicogeno). Ciclo di krebs. Glicoproteine: struttura e funzione. Formazione dei nucleotidi. Gruppi sanguigni.
Lipidi: acidi grassi, trigliceridi, glicerofosfolipidi, sfingolipidi, colesterolo, lipoproteine. Proprietà degli aggregati lipidici, micelle e liposomi e lipoproteine. Membrane biologiche: composizione chimica, struttura delle membrane. Movimento di molecole attraverso le membrane, pori e canali. Trasporto attivo e passivo simporto, antiporto ecc.
Vitamine idrosolubili: generalità, definizione e relazione con attività coenzimatica. Le vitamine liposolubili (A; D; E; K). Per ciascuna vitamina: struttura chimica, eventuali precursori biochimici, effetti carenziali, meccanismo d’azione biochimico.
Ormoni: ormoni implicati nella regolazione del metabolismo, struttura e meccanismo di azione.
Descrizione di alcune patologie legate a difetti Biochimici.

Appunti delle lezioni.

1) I principi di biochimica di Lehninger di David L. Nelson, Michael M. Cox
Zanichelli Editore
ISBN: 8808920690

In alternativa.

2) La Chimica Organica e le macromolecole biologiche, di Butera-Lauricella
Piccin Nuova Libraria
ISBN:978-88-299-3057-9

Ecologia Generale - Lo sviluppo storico dell'ecologia; L'ecologia e il suo dominio; Stato attuale della ricerca ecologica in Italia. Relazioni organismi-ambiente fisico: condizioni; variazioni spaziali e temporali; adattamenti in risposta alle variazioni delle condizioni ambientali; fattori limitanti; range di tolleranza; optimum ambientale; ritmi biologici - fattori ed elementi climatici; classificazione dei climi; fasce e zone fitogeografiche; cenni di paleoclimatologia; il suolo (fase solida, fluida e gassosa); cenni di pedogenesi; classificazioni dei suoli; humus; attività biologica del suolo.
Ecologia Evolutiva - Analisi genetica delle popolazioni; legge di Hardy-Weinberg; variabilità genetica; forze evolutive (mutazione, selezione, flusso genico, deriva genetica); inincrocio; effetto Wahlund; polimorfismo bilanciato - linkage disequilibrium; supergeni; divergenza genetica; concetto di specie; meccanismi di isolamento riproduttivo; meccanismi di speciazione; zone ibride e rinforzo; specie gemelle; biodiversità a livello genetico.
Ecologia di popolazione - Demografia e dinamica delle popolazioni: struttura ed accrescimento di popolazione; parametri demografici; tabelle demografiche; tasso intrinseco di accrescimento - regolazione numerica delle popolazioni; fattori di regolazione densità indipendenti e densità dipendenti; accrescimento esponenziale; capacità portante dell'ambiente - curva logistica di accrescimento. Relazioni interspecifiche: simbiosi facoltativa ed obbligatoria; commensalismo; inquilinismo; antibiosi; parassitismo; adattamenti alla vita parassitaria; coevoluzione - predazione; predazione come fattore di regolazione numerica delle popolazioni - adattamenti contro la predazione; criptismo; mimetismo; competizione intraspecifica; competizione interspecifica; nicchia ecologica; competizione interspecifica come fattore di regolazione numerica delle popolazioni - principio di esclusione competitiva; spostamento dei caratteri; selezione r e K.

L. Bullini, S. Pignatti, A Virzo De Santo, "Ecologia Generale". UTET
E. Odum, "Basi di Ecologia", Piccin Editore.
M. L. Cain, W. D. Bowman, S. D. Hacker, “Ecologia”. Piccin Editore.
Krebs "Ecology", Neebo Ed.

Ecologia Generale - Lo sviluppo storico dell'ecologia; L'ecologia e il suo dominio; Stato attuale della ricerca ecologica in Italia. Relazioni organismi-ambiente fisico: condizioni; variazioni spaziali e temporali; adattamenti in risposta alle variazioni delle condizioni ambientali; fattori limitanti; range di tolleranza; optimum ambientale; ritmi biologici - fattori ed elementi climatici; classificazione dei climi; fasce e zone fitogeografiche; cenni di paleoclimatologia; il suolo (fase solida, fluida e gassosa); cenni di pedogenesi; classificazioni dei suoli; humus; attività biologica del suolo.
Ecologia Evolutiva - Analisi genetica delle popolazioni; legge di Hardy-Weinberg; variabilità genetica; forze evolutive (mutazione, selezione, flusso genico, deriva genetica); inincrocio; effetto Wahlund; polimorfismo bilanciato - linkage disequilibrium; supergeni; divergenza genetica; concetto di specie; meccanismi di isolamento riproduttivo; meccanismi di speciazione; zone ibride e rinforzo; specie gemelle; biodiversità a livello genetico.
Ecologia di popolazione - Demografia e dinamica delle popolazioni: struttura ed accrescimento di popolazione; parametri demografici; tabelle demografiche; tasso intrinseco di accrescimento - regolazione numerica delle popolazioni; fattori di regolazione densità indipendenti e densità dipendenti; accrescimento esponenziale; capacità portante dell'ambiente - curva logistica di accrescimento. Relazioni interspecifiche: simbiosi facoltativa ed obbligatoria; commensalismo; inquilinismo; antibiosi; parassitismo; adattamenti alla vita parassitaria; coevoluzione - predazione; predazione come fattore di regolazione numerica delle popolazioni - adattamenti contro la predazione; criptismo; mimetismo; competizione intraspecifica; competizione interspecifica; nicchia ecologica; competizione interspecifica come fattore di regolazione numerica delle popolazioni - principio di esclusione competitiva; spostamento dei caratteri; selezione r e K.

L. Bullini, S. Pignatti, A Virzo De Santo, "Ecologia Generale". UTET
E. Odum, "Basi di Ecologia", Piccin Editore.
M. L. Cain, W. D. Bowman, S. D. Hacker, “Ecologia”. Piccin Editore.
Krebs "Ecology", Neebo Ed.

GLI ACIDI NUCLEICI. Struttura del DNA. La doppia elica e l’appaiamento delle basi secondo il modello di Watson-Crick (DNA B). Strutture secondarie alternative del DNA (DNA A, DNA Z). Topologia del DNA (superavvolgimenti, topoisomerasi). Denaturazione e rinaturazione del DNA. La struttura dell’RNA. Ripiegamenti spaziali dell’RNA.
ORGANIZZAZIONE ED EVOLUZIONE DEL GENOMA. Il gene: definizione e struttura nei procarioti ed eucarioti. Sequenze uniche e sequenze ripetute del DNA, regioni codificanti e non codificanti. I nucleosomi ed organizzazione della cromatina. Modificazioni chimiche delle code istoniche e significato funzionale. Metilazione del DNA.
REPLICAZIONE DEL DNA. Struttura e funzione della DNA polimerasi. Fedeltà e processività della DNA polimerasi. DNA polimerasi specializzate. DNA elicasi. Meccanismo di replicazione del DNA: fase di inizio, sintesi dei filamenti, forcella di replicazione, terminazione, telomeri e telomerasi. Regolazione della replicazione in procarioti ed eucarioti.
TRASCRIZIONE NEI PROCARIOTI. RNA polimerasi. Riconoscimento dei promotori batterici. Biosintesi e maturazione dell’RNA: fase di inizio, allungamento e terminazione.
TRASCRIZIONE NEGLI EUCARIOTI. Promotori eucariotici. RNA polimerasi I, II e III. Differenze rispetto ai procarioti nel meccanismo di trascrizione.
PRINCIPI DI REGOLAZIONE DELLA TRASCRIZIONE. Repressori ed attivatori. Domini di legame al DNA presenti nei regolatori trascrizionali. Esempi di regolazione dell’espressione genica nei procarioti ed eucarioti.
MATURAZIONE DELL'RNA. Processi di maturazione di tRNA e rRNA. Modificazioni degli mRNA eucariotici: capping, poliadenilazione, editing. Meccanismo di splicing: chimica della reazione, assemblaggio dello spliceosoma.
TRADUZIONE DELL'INFORMAZIONE GENETICA. Meccanismo della sintesi proteica in procarioti ed eucarioti. Esempi di regolazione della traduzione. Non sense-mediated e non stop decay (NMD, NSD).
MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI DELLE PROTEINE. Lipidazione, glicosilazione, fosforilazione, acetilazione, metilazione, ubiquitinazione e sumoilazione delle proteine.
SEGNALAZIONE INTRACELLULARE. Ormoni steroidei. Recettori mono- e multipasso. Proteine G, AMPc, PKA, inositolo trifosfato, DAG e PKC. Via del Ca2+.

BIOLOGIA MOLECOLARE di F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani (2018-terza ed. Casa Editrice Ambrosiana); BIOLOGIA MOLECOLARE: principi e tecniche di M.M. Cox, J.A. Doudna, M. O'Donnel (2013-Zanichelli); BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA di B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, D. Morgan, M. Raff, K. Roberts, P. Walter (2016-sesta ed. Zanichelli).