Corso di laurea: SCIENZE BIOLOGICHE AMBIENTALI (L-13 Civitavecchia) Programmazione per l'A.A. 2021/2022  

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.

Dini Romano et al.; Citologia e Istologia, Idelson-Gnocchi

C. Lewin “Cellule”, Zanichelli

Alberts et al., Biologia molecolare della Cellula, Zanichelli

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

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

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 ammettono 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.
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 max e min assoluti.
Teorema di De l’Hospital( solo applicazioni). 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).
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.
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.
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 e determinante Hessiano; 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
Dinamica delle popolazioni. Il concetto di modello matematico.
Dal modello di Malthus al modello di Verhulst: la funzione logistica. Studio di entrambi i modelli come soluzioni di equazioni differenziali (con dimostrazione e problemi 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.
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. Definizione frequentista e soggettiva di probabilità. Teorema della probabilità totale.
Il concetto di variabile aleatoria e le distribuzioni discrete e continue. Valore atteso e varianza di una distribuzione di variabili aleatorie
Distribuzioni discrete: distribuzione binomiale, definizione ed esempi relativi;
Distribuzioni continue: 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 standardizzata: di ogni argomento trattato sono stati svolti esempi adeguati.

TESTO BASE
P.Marcellini, C.Sbordone

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

Ed. Liguori

Per gli esercizi viene lasciato libero lo studente di utilizzare qualunque eserciziario di analisi e calcolo delle probabilità e statistica sia in forma cartacea che on line.

INTRODUZIONE AL CORSO Lezione 1: classificazione di sistemi omogenei ed eterogenei: Lezione 2: le sostanze pure. Lezione 3: il linguaggio formale della Chimica; simboli, formule, equazioni chimiche. Esercizi di bilanciamento delle equazioni chimiche Lezione 4: la nascita della teoria atomica (leggi ponderali, leggi volumetriche dei gas, enunciati della teoria atomica di Dalton); determinazione della massa molecolare di una sostanza pura; unità di massa atomica. Lezione 5: Massa molare di una sostanza. Utilità del concetto di "mole" in Chimica

FONDAMENTI DI STECHIOMETRIA Lezione 6: dalla formula alla composizione percentuale; formula minima e formula molecolare di un composto; composizione di sali idrati. Lezione 7: calcoli basati sui coefficienti di reazione; reagente limitante. Lezione 8: determinazione della composizione di miscele basata sul rendimento stechiometrico di una trasformazione chimica. Resa percentuale di una reazione.

LO STATO GASSOSO. Lezione 9: le leggi dei gas ideali; equazione di Van der Waals dei gas reali; legge di Dalton (miscele di gas). Lezione 10: applicazioni stechiometriche delle leggi dei gas: determinazione della densità STP di un gas ideale; dalla densità STP alla densità calcolata per valori qualunque di T e P; peso molecolare di un gas; pressione totale di una miscela gassosa; peso molecolare medio di una miscela gassosa

LE SOLUZIONI. lezione 11: la dissoluzione del soluto: il ruolo del solvente. La concentrazione come grandezza estensiva. Unità di concentrazione: percentuale in peso, percentale in volume, percentuale massa/volume,frazione molare, molarità, molalità, normalità. Lezione 12: esercizi di conversione delle unità di concentrazione. Lezione 13: preparazione di una soluzione a concentrazione nota: per pesata del soluto; per diluizione col solvente di una soluzione concentrata; per mescolamento di soluzioni a diversa concentrazione.

PROPRIETA' COLLIGATIVE DELLE SOLUZIONI. Lezione 14: Soluzioni ideali. legge di Raoult. Pressioni parziali e pressione totale del vapore saturo di una soluzione ideale. Deviazioni dal comportamento ideale: deviazioni positive e deviazioni negative. Lezione 15: proprietà colligative: abbassamento della pressione di vapore saturo del solvente; abbassamento crioscopico; innalzamento ebullioscopico; pressione osmotica. Interpretazione molecolare dei fenomeni descritti e loro rappresentazione analitica.

COMPOSTI INORGANICI. LEZIONE 16: Valenza e numero di ossidazione di un elemento in un composto - classi di composti inorganici - composti binari, ternari e quaternari - sistemi di nomenclatura: tradizionale, IUPAC, Stock. LEZIONE 17: ossidi acidi e ossidi basici: formule e regole di nomenclatura, proprietà e metodi di sintesi - idruri metallici e idruri covalenti: formule e regole di nomenclatura, proprietà e metodi di sintesi - idrossidi: formule e regole di nomenclatura, proprietà e metodi di sintesi LEZIONE 18: idracidi ed ossiacidi (formule e regole di nomenclatura, proprietà e metodi di sintesi)- sali (formule e regole di nomenclatura, proprietà e metodi di sintesi)

CLASSI DI REAZIONI CHIMICHE. LEZIONE 19:reazioni di sintesi (ossidi, idrossidi, acidi, sali) e di decomposizione (perossidi, clorati, carbonati, bicarbonati, idrossidi) LEZIONE 20: reazioni di spostamento (spostamento di idrogeno dagli acidi - spostamento di non metalli ) LEZIONE 21: reazioni di doppio scambio (con formazione di gas - con formazione di precipitati - con formazione di molecole di acqua). Reazioni di dissociazione e di ionizzazione - equazioni in forma onica - reazioni di combustione. LEZIONE22: riconoscere una reazione di ossidoriduzione - specie ossidante e specie riducente - influenza del pH -
dismutazioni -bilanciamento di redox: metodo della variazione del numero di ossidazione, metodo ionico elettronico. LEZIONE 23. guida operativa al bilanciamento di reazioni redox in forma molecolare e in forma ionica: esempi svolti

STRUTTURA ATOMICA - LEZIONE 24: modelli atomici (Thomson,Rutherford, Bohr e successivi perfezionamenti) LEZIONE 25: isotopi - massa atomica relativa - la scoperta della periodicità LEZIONE 26: le basi della meccanica quantistica: ilproblema degli spettri dei gas rarefatti, il problema del corpo nero e la legge di Planck - effetto fotoelettrico - l'elettrone come particella onda (ipotesi di de Broglie) - il principio di indeterminazione di Heisemberg LEZIONE 27: le funzioni d'onda e loro significato - numeri quantici: principale, angolare, magnetico, spin - correlazione tra i numeri quantici - stato fondamentale dell'atomo di idrogeno - LEZIONE 28: orbitali atomici: s,p,d,f (simmetria e molteplicità) - regole della configurazione elettronica

PROPRIETA' PERIODICHE DEGLI ELEMENTI - LEZIONE 29: criterio ordinatore degli elementi nella tavola periodica - gruppi e periodi (numerazione tradizionale e numerazione IUPAC) - famiglie di elementi. LEZIONE 30: proprietà periodiche (carica nucleare efficace, dimensioni atomiche, raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica ) il carattere metallico degli elementi (scale di elettronegatività, metalli, non metalli, semimetalli)

LEGAMI CHIMICI -Lezione 31: generalità sul legame chimico - perchè si forma - interazioni di repulsione ed attrazione tra le parti elettriche di due
atomi - il caso dei gas nobili - correlazione tra forza di legame, energia di legame e stabilità - LEZIONE 32: legami atomici: covalente,dativo, ionico, metallico - elettronegatività - teoria di Lewis e regola dell'ottetto - il meccanismo del legame ionico - energia reticolare
LEZIONE 33: legame covalente - diagramma di energia potenziale in funzione della distanza interatomica - interazioni di attrazione e repulsione tra parti elettriche degli atomi - LEZIONE 34: teoria di Lewis - legami multipli - ordine di legame e lunghezza di legame - eccezioni alla regola dell'ottetto -elettronegatività - legame covalente polare - percentuale di legame ionico in funzione della differenza di elettronegatività - momento di dipolo in una molecola
LEZIONE 35: il legame metallico - proprietà chimico fisiche dei metalli - il modello di legame a "mare di elettroni" - conduttori e semiconduttori
LEZIONE 36: teoria del legame di valenza (VB)- legame sigma e legame pi greco

IBRIDAZIONE E GEOMETRIA MOLECOLARE - LEZIONE 37: teoria VSEPR - geometrie molecolari: tetraedrica, triangolare planare, lineare, bipiramidale, ottaedrica - LEZIONE 39: ibridazione sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2 - strutture di Lewis dello strato di valenza: coppie di elettroni - carica formale - forme di risonanza

FORZE INTERMOLECOLARI - lezione 38: legami deboli - legami dipolari: dipolo/dipolo - ione/dipolo - dipolo/dipolo indotto - dipolo indotto/dipolo
indotto -LEZIONE 39: legame ad idrogeno - interazioni idrofile ed idrofobiche nei sistemi biologici - LEZIONE 40: proprietà influenzate dai legami deboli

VELOCITA' DI REAZIONE - lezione 43 :definizione di velocità di reazione - equazione cinetica - costante specifica di velocità - molecolarità e ordine di reazione lezione 44: fattori che influiscono sulla velocità di reazione - catalisi - teoria degli urti e del complesso attivato - energia di attivazione - meccanismi di reazione

EQUILIBRIO CHIMICO - lezione 45: dinamica di avanzamento delle reazioni reversibili - condizione di equilibrio - legge di azione di massa - costanti di equilibrio Kc e Kp - relazione tra costante di equilibrio e costanti cinetiche - LEZIONE 46: principio dell'equilibrio mobile di Le Chatelier - fattori che influenzano l'equilibrio chimico (influenza della concentrazione, della temperatura, della pressione)

EQUILIBRI ACIDO-BASE IN SOLUZIONE ACQUOSA: lezione 47: acidi e basi ( definizioni di Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis) - specie forti e deboli - reazioni di neutralizzazione - lezione 48: autoprotolisi dell'acqua - definizione di pH e pOH di soluzioni acquose - pH di soluzioni di acidi e basi forti - pH di soluzioni di acidi e basi deboli - lezione 49: idrolisi salina: idrolisi acida e idrolisi basica - lezione 50: soluzioni tampone - calcolo del pH di soluzioni tampone

EQUILIBRI DI SOLUBILITA' IN SOLUZIONE ACQUOSA: lezione 51: soluzioni sature, insature e sovrasature - definizione di solubiltà di un composto - dissociazione di elettroliti forti e deboli - prodotto di solubilità - lezione 52: correlazione tra solubilità e prodotto di solubilità - lezione 53: fattori che influenzano la solubilità: ( temperatura, effetto dello ione a comune, effetto sale o della forza ionica, influenza del pH

P. Silvestroni - Chimica Generale - CEA editrice (2021)
F. Cacace e M. Schiavello - Stechiometria - Bulzoni editore (1995)

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.: Casiraghi, De Eguileor, Cerrano. Zoologia. Utet Università EAN: 9788860085184).
Altro materiale (pdf, ppt, schede di riconoscimento) fornito dal docente.

Introduzione alla botanica, peculiarità dell’organismo vegetale. Organismi autotrofi ed eterotrofi. Procarioti ed eucarioti. Teoria cellulare. Evoluzione della cellula eucariotica. Teoria endosimbiontica.
Cellula vegetale: membrana plasmatica, citoscheletro, reticolo endoplasmico, corpi di Golgi, vie secretorie. Vacuoli. Parete cellulare, plasmodesmi. Plastidi. Processi di differenziazione e accrescimento.
I tessuti vegetali struttura e funzione. Tessuti meristematici primari e secondari. Tessuti parenchimatici; tegumentali, meccanici, conduttori, secretori.
Anatomia vegetale: Il fusto struttura e funzione; gemma apicale, zona di determinazione e differenziazione, struttura primaria nelle monocotiledoni e dicotiledoni; cambio cribro- vascolare, struttura secondaria; sughero, fellogeno e felloderma. La radice struttura e funzione; struttura primaria e secondaria, radici laterali e avventizie; assorbimento dell'acqua e sali minerali. La foglia struttura e funzione; epidermide, mesofillo, fasci conduttori; lo stoma: anatomia e meccanismo stomatico.
La riproduzione asessuale, sessuale e la propagazione vegetativa.
Cicli vitali: alternanza di generazione: microsporogenesi e microgametogenesi; macrosporogenesi e macrogametogenesi. Cicli biologici. Il fiore: il gineceo e l'androceo; aspetti evolutivi. Strategie riproduttive: impollinazione anemofila ed entomofila. La fecondazione. Il frutto: sviluppo dell'embrione; endosperma; sviluppo del frutto. Il seme: aspetti strutturali; la disseminazione
La diversità vegetale: tassonomia e sistematica, sistemi di classificazione degli eucarioti concetto di specie regni e supergruppi.
Principali aspetti morfologici, biologici, filogenetici ed ecologici di Alghe (Cianophyta, Glaucophyta, Euglenophyta, Cryptophyta, Haptophyta, Dinophyta, Rhodophyta, Chlorophyta, Streptophyta, Eterokontophyta).
Crittogame non vascolari Bryophyta (muschi, epatiche ed antocerote); Crittogame vascolari Psilophyta, Lycophyta, Sphaenophyt, Pteridophyta; Spermatofite gimnosperme (Coniferophyta, Ginkgophyta, Cycadophyta, Gnetophyta); Angiosperme (Monocotiledoni e Dicotiledoni).
Fungi: Chytridiomycota, ex-Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota, Glomeromycota, funghi mitosporici. Licheni e micorrize.
Cenni di fisiologia: Fotosintesi (cicli C3, C4 e piante CAM); Fotorespirazione; meccanismi di trasporto della linfa grezza e della linfa elaborata.

Pasqua, G., Abbate, G., Forni, C., & Acosta, A. T. (2011). Botanica generale e diversità vegetale. Piccin.

Ray F Evert Susan E Eichhorn. Biologia delle piante di Raven. (2013). Settima edizione italiana condotta sull'ottava edizione americana.Trad. di A. Virzo, V. Vona, R. Castaldo, A. Basile, C. Rigano, D. Rigano, R. Nazzaro, P. Caputo, A. Pollio, G. Siniscalco Gigliano, V. Spagnuolo. Zanichelli.

PROGRAMMA DEL CORSO
Il corso prevede un ripasso grammaticale generale ai fini di un consolidamento delle basi linguistiche e strutturali della lingua inglese con esercitazioni guidate miranti al raggiungimento di un livello B1 del Quadro Comune Europeo di Riferimento per le Lingue (QCER). Per la revisione grammaticale verrà usato un metodo induttivo ed un approccio didattico basato sulla cosiddetta “grammatica in contesto”. Gli studenti saranno impegnati in attività singole e di gruppo con lo scopo di migliorare e consolidare le proprie conoscenze grammaticali deducendole dal contesto. Nella seconda parte del corso parte delle lezioni verranno anche strutturate al fine di far apprendere e sviluppare negli studenti le competenze linguistiche e terminologiche relative all’inglese tecnico. In questo caso le attività saranno basate sulla comprensione, interpretazione e discussione di una varietà selezionata di testi di settore presi da riviste e siti web. Alla fine del corso gli studenti dovranno essere in grado di dimostrare di possedere una padronanza linguistica almeno di livello B1 e di comprendere e produrre testi semplici relativi al loro ambito di studio.

ARGOMENTI:

Grammatica
Pronomi personali (soggetto e complemento)
Aggettivi e pronomi possessivi
Aggettivi e proomi dimostrativi
Presente semplice e progressivo
Passato semplice (verbi regolari e irregolari)
Passato e Trapassato prossimo (forma semplice e progressiva)
Forma di durata (uso di since e for)
Verbi modali
Periodo Ipotetico (di tipo 0-1-2-3)
Frasi relative
Aggettivi e pronomi indefiniti (un po'. qualche, molto, molti, poco, pochi)
Nomi numerabili e non numerabili
Question tags

ANALISI DI TESTI TECNICI
Lettura, traduzione e analisi di concetti chiave presenti in testi di natura tecnica

Testi suggeriti:

1) Murphy, R. & Pallino, L., “Essential Grammar in Use”, Cambridge University Press, III edition, ISBN 9780521534888.
2) Redston, C. & Cunningham, G., "Face2Face Pre-intermediate Student's Book [B1]" (con DVD-ROM), Cambridge University Press, II edition, ISBN 9781107422070.
3) Gebhardt, F., "English for Cultural Heritage", Libreria Editrice Cafoscarina, 2003, ISBN 9788875430054.
4) O'Dell, F., "PET Practice Tests Extra" (con CD-ROM), CIDEB, 2006, ISBN 9788853006448.

Ulteriore materiale di studio (testi, letture, siti web, ecc.) verrà indicato durante il corso e disponibile presso la piattaforma moodle.

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 e momenti.
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. Microscopio elettronico e a forza atomica.
La meccanica quantistica e i 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.

Goldberg, Fisher, Hood, Hartwell: GENETICA - dall'analisi formale alla genomica, 3a edizione, McGraw-Hill editore

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

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).

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.

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

INTRODUZIONE: definizione di ecologia, cosa studia, livelli di organizzazione; consapevolezza ambientale e cosa non è l’ecologia.
ECOSISTEMA: definizione, struttura (metodi di studio), esempi di ecosistemi; natura cibernetica degli ecosistemi.
FLUSSO DI ENERGIA NEGLI ECOSISTEMI: radiazioni solari, attraversamento dell’atmosfera; fotosintesi e respirazione; biomassa, produzione, produttività; metodi di misurazione in ambiente terrestre e acquatico; produttività primaria di ecosistemi diversi; energia sussidiaria; uso della produttività primaria globale da parte della popolazione umana; qualità dell'energia; livelli trofici, piramidi ecologiche; catene trofiche: pascolo e detrito; reti trofiche; efficienza ecologica: di Lindeman, di consumo, di assimilazione, di produzione.
CICLI BIOGEOCHIMICI: definizione, modelli e tipi fondamentali, come si studiano; ciclo dell’acqua, del carbonio, dell’azoto, del fosforo, dello zolfo.
COMUNITA’: metodi di definizione: analisi dei gradienti, metodi statistici; struttura: composizione, ricchezza, abbondanza, uniformità, omogeneità (diagrammi rango-abbondanza, indici di diversità), diversità (alfa, beta e gamma diversità; successioni (modalità, tipi, destino); meccanismi alla base delle successioni; concetto di climax, perturbazioni (disturbo, disastri, catastrofi; stabilità: resilienza, resistenza, fragilità/robustezza, complessità e stabilità (ipotesi e modelli).

Testi consigliati
Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A. (1998). Ecologia generale. UTET, Torino.
E’ reperibile in biblioteca. Il libro di testo va integrato con i files delle lezioni (reperibili direttamente dal docente).

Altri testi per chi vuole approfondire:
Odum E., Barrett G.W. (2006). Fondamenti di ecologia. Piccin. (3° ed. italiana su 5° inglese, 2005).
Odum E. (1988). Basi di Ecologia. Piccin, Padova.
Colinvaux P. (1995). Ecologia. EdiSES.
Townsend C.R., Harper J.L., Begon M. (2001). L'essenziale di ecologia. Zanichelli, Bologna

1) Concetti di base. Omeostasi; feedback negativo e positivo; esempi; basi di metabolismo cellulare e azione enzimatica. 2) Membrane cellulari e trasporti. Trasporti attivi e passivi, trasporto epiteliale; fattori che li influenzano; osmosi; pompa sodio-potassio; potenziale di membrana; potenziale di equilibrio; gradiente elettrico, chimico ed elettrochimico; equazione di Nernst. 3) Comunicazione intercellulare. Messaggeri chimici, ormoni, neurotrasmettitori e meccanismi di trasduzione del segnale. 4) Sistema endocrino, ghiandole e ormoni. Organi endocrini; meccanismi di azioni ormonali. Interferenti endocrini. 5) Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Basi di neuroanatomia; generalità sul sistema nervoso centrale e la sua organizzazione nei vertebrati; il neurone; potenziale d’azione, dinamica temporale e genesi ionica; propagazione del potenziale d’azione, guaina mielinica e conduzione saltatoria. Recettori. Esempi di neuropatologie e meccanismi di azione di farmaci. Neurotrasmissione: sinapsi chimiche e neurotrasmettitori. Riflessi, esempi. Vocalizzazioni e linguaggio; sonno; emozioni; apprendimento e memoria; plasticità sinaptica e basi molecolari: il potenziamento a lungo termine. Basi di fisiologia sensoriale: stimoli, recettori, trasduzione e risposte; nocicezione, visione; esempi negli animali. Udito, gusto, olfatto: esempi. Sistema nervoso autonomo e sua organizzazione nei vertebrati; effetti nei differenti sistemi. Sistema nervoso somatico, neuroanatomia e giunzione neuromuscolare, veleni neurotossici. Risposta allo stress e stili di coping. Cenni di cronobiologia: ritmi circadiani e circannuali. 6) Fisiologia del muscolo. Cenni di anatomia, istologia e citologia del tessuto muscolare scheletrico; contrazione: meccanismi molecolari. Scorrimento dei filamenti e ponti trasversali. Accoppiamento eccitazione e contrazione. Reclutamento, sommazione e tetano. Tipi di fibre muscolari. Muscolo liscio. 7) Sistema cardiovascolare. generalità anatomiche, morfologiche e istologiche. Il cuore dei mammiferi. Ciclo cardiaco. ECG. Cellule e potenziali pacemaker, attività elettrica, conduzione. Basi ioniche della contrazione. Gittata cardiaca. Vasi sanguigni, flusso ematico e pressione del sangue. Barocettori. Regolazione del sistema nervoso autonomo. 8) Fisiologia della respirazione, trasporto e scambio di gas. Cenni di anatomia del tratto respiratorio. Meccanica respiratoria; volumi e capacità polmonari. Scambio gassoso nei polmoni; trasporto di gas nel sangue; emoglobina e mioglobina: curva di dissociazione e fattori di variabilità negli animali. Regolazione nervosa della respirazione. Chemocettori. Scambi gassosi in ambiente acquatico e terrestre. Tassi metabolici e respirometria. Adattamenti all’ipossia. 9) Fisiologia renale. Cenni di anatomia funzionale comparata. Funzioni renali. Il nefrone. Filtrazione. Gradienti pressori, regolazione della velocità di filtrazione glomerulare. riassorbimento e secrezione tubulari. Moltiplicazione controcorrente. Regolazione della composizione dei liquidi extracellulari. Ormone antidiuretico e aldosterone. Il sistema renina-angiotensina-aldosterone. Regolazione dei liquidi ed elettrolitica. Controllo dell’equilibrio acido-base. Compensazione renale. Fisiologia comparata dell’osmoregolazione, esempi. 10) Nutrizione, digestione e assorbimento. Generalità sul sistema digerente. Digestione e assorbimento di nutrienti e acqua. Secrezione gastrointestinale e sua regolazione. 11) Metabolismo energetico e crescita. Equilibrio energetico dell’organismo. Pancreas endocrino: insulina e glucagone; ormone della crescita; ormoni tiroidei; glucocorticoidi. Risposta allo stress. Stress ossidativo, basi biochimiche, aspetti ecologici ed evolutivi. Fisiologia comparata della termoregolazione, esempi. 12) Fisiologia del sistema riproduttivo. Sistema riproduttivo maschile; spermatogenesi; ormoni androgeni; sistema riproduttivo femminile; ciclo mestruale e ovulazione; controllo ormonale; fecondazione, gravidanza, parto, lattazione. Progesterone, ossitocina e prolattina. Costi energetici e fisiologici della riproduzione. 13) Basi di fisiologia della conservazione, esempi.

Stanfield Cindy L. Fisiologia, EdiSES Quarta Edizione, 2018;
Hill Richard W., Wyse Gordon A., Anderson Margaret. Animal Physiology, Sinauer Associates, 2017;
Poli Alessandro, Fisiologia animale: EdiSES, 2014

La caratterizzazione dei comparti ambientali nello studio del destino ambientale di un inquinante.Aria, acqua , suolo
Importanza dell’ecotossicologia e della tossicologia cellulare. Richiami sulla struttura e funzione della cellula e organizzazione dei viventi ( cellule,tessuti, organi organismi). La tossicità cellulare e molecolare. L'ambiente come agente in grado di modificare il fenotipo e influenzare gli aspetti molecolari dello sviluppo.Regolazione della trascrizione e interferenze ambientali. Trasmissione della memoria epigenetica tra generazioni, trasmissione del danno da xenobiotici.L'importanza dello sviluppo per la salute e la malattia.Tossicologia dello sviluppo. Biotrasformazione degli xenobiotici.Tossicità su organi bersaglio. Bioindicatori, e biomarkers, la ricerca del bersaglio primario degli inquinanti : i principali biomarkers. Carcinogenesi da sostanze chimiche. Meccanismi d'azione dei carcinogeni chimici. Relazione tra risposta dell’individuo ed effetti a livello ecologico. Lo studio degli effetti, esposizione, assorbimento, distribuzione ed escrezione. Saggi di tossicità. Uso di batteri, alghe, Crostacei, Pesci e Mammiferi, test di valutazione (acuti e cronici) ed "endpoints"( LC50, EC50,IC50, NOEC,LOEL)
Bioconcentrazione, Bioaccumulo, Biomagnificazione. Il programma REACH e la direttiva 91/414/EEC sull’immissione in commercio dei prodotti chimici.
Principali classi di inquinanti organici di sintesi ed evidenze dei loro effetti ambientali. Effetti tossici dei metalli
Le principali proprietà fisico-chimiche di un inquinante e la persistenza ambientale, vie degradative presenti in natura. I contaminanti persistenti e la contaminazione globale. Accenni sui modelli previsionali per la valutazione del destino ambientale di inquinanti organici. I modelli QSAR (Quantitative Structure Activity Relationship). Miscele di sostanze tossiche nell’ambiente: un approccio al problema.
Valutazione degli effetti: saggi tossicologici a diversi livelli di organizzazione e complessità (laboratorio, mesocosmi etc). Bioremediation
Le colture cellulari in vitro applicate allo studio ecotossicologico. Principali tecniche di coltura di cellule

Ecotossicologia (M.Vighi –E.Bacci) Utet ed. non più disponibile
Ecotossicologia quantitativa applicata – (Baudo R.- Perin G.) Aracne editrice
Fundamental of Ecotoxicology: The Science of Pollution. M.C. Newman Ed.CRC Press (Fifth edition 2019)
Introduzione alle colture cellulari metodiche relative (Mariottini, Capicchioni,Guida, Mattioli, Penco, romano, Scarabelli) Morgan edizioni tecniche
Eco –Devo. Ambiente e Biologia dello Sviluppo- Gilbert S.F., Epel D.- ed. Piccin
Inoltre durante le lezioni verranno forniti link a pubblicazioni ed articoli utili alla comprensione delle problematiche trattate

Alterazioni della qualità ambientale, inquinamento e monitoraggio ambientale (qualità del suolo, dei corpi idrici, dell’aria);
Caratteristiche generali delle acque interne: ambienti lentici e lotici (struttura dei laghi e capacità autodepurative, efficienza metabolica, river continuum concept, fattori ecologici e idroclimatici dei fiumi);
Il monitoraggio biologico dei corpi idrici superficiali;
L’uso degli indicatori biologici per la valutazione della qualità delle acque correnti;
Gli indici biologici (di diversità, il sistema saprobico e gli indici biotici -BMWP, IBE, ASPT);
La Direttiva Quadro europea sulle acque (2000/60/CE): tipizzazione, i diversi tipi di monitoraggio, le condizioni di riferimento;
Gli elementi di qualità biologica (EQB): Macroinvertebrati, Macrofite, Diatomee e Pesci;
Approfondimento: l’indice Macroper;
Le tecniche di campionamento, incluse quelle relative a matrici ambientali complesse, strumenti di raccolta e conservazione biologica;
La determinazione dello stato ecologico di un corso d’acqua superficiale attraverso i Macroinvertebrati e gli elementi di qualità chimico-fisica e idromorfologica a sostegno.
I più recenti metodi di isolamento e analisi dei marcatori diagnostici del DNA per il monitoraggio ambientale.

Direttiva 2000/60/CE
Manuali IRSA
Manuali ISPRA
Atlanti e schede di identificazione
I testi saranno forniti dal docente, che indicherà i link per il reperimento

Gli uccelli come indicatori delle modificazioni ambientali; diversità comportamentale inter-.e intra-specifica negli uccelli. Metodi di censimento e tracciamento individuale attivi e passivi. Ecologia comportamentale del canto degli uccelli. Utilizzo del canto per il monitoraggio delle comunità ornitiche. Transetti e stazioni di ascolto.

Furness RW, Greenwood JJD 1993 Birds as Monitors of Environmental Change. Springer
Pearce-Higgins J, Green RE 2014 Birds and climate change. Impacts and conservation responses. Cambridge University Press
Sorace A, Gustin M, Calvario E, Ianniello L, Sarrocco S, Carere C 2000 Assessing bird communities by point counts: repeated sessions and their duration. Acta orn 35, 197-202

Il corso si svolgerà secondo la seguente articolazione:

1. Storia della Microbiologia (cenni): la scoperta del mondo dei microrganismi; la controversia sulla generazione spontanea; i microrganismi come agenti di malattia e loro ruolo nella trasformazione della sostanza organica.
2. Basi tecniche del laboratorio di microbiologia: il microscopio, richiami di fisica ottica; preparati a fresco e colorati; microscopia elettronica (a trasmissione ed a scansione), cenni; la coltura pura ed il suo ottenimento; principi generali di nutrizione microbica; preparazione dei terreni colturali; teoria e pratica della sterilizzazione; controlli di sterilità
3. Citologia: cellula procariote ed eucariote: generalità; struttura ed ultrastruttura della cellula batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; la parete cellulare, composizione chimica e caratteristiche; la parete dei batteri Gram+ e Gram-; la parete degli archebatteri e degli eucarioti; la capsula e la virulenza ad essa legata; il movimento e gli organi di movimento; la chemiotassi; l'endospora batterica, struttura, funzione ed importanza; cenni alle spore degli eucarioti ed alla alternanza di generazione; il mitocondrio e la funzione respiratoria; cenni all'arrangiamento del DNA ed alla divisione cellulare;
4. Fisiologia cellulare: brevi richiami di chimica e biochimica cellulare (energia di attivazione; catalisi ed enzimi; le reazioni biologiche di ossidoriduzione; trasportatori di idrogeno e di elettroni; i composti fosfato con legami ricchi di energia); produzione di energia nei sistemi biologici; la glicolisi e le vie simili; riossidazione del NAD ridotto: fermentazione e respirazione; la fermentazione alcolica e lattica; la respirazione aerobica; il ciclo degli acidi tricarbossilici; il sistema di trasporto degli elettroni; bilancio energetico della respirazione; cenni alla respirazione anaerobica; biosintesi e ricambio del materiale cellulare;
5. Sviluppo microbico: di una singola cellula e di una popolazione microbica; misura dello sviluppo e curva di crescita; repressione catabolica e diauxia; effetto delle condizioni colturali sullo sviluppo microbico;
6. Principi di genetica molecolare (richiami) e genetica batterica: richiami alla struttura del DNA; azione degli enzimi di restrizione; replicazione del DNA; elementi genetici; riarrangiamento dei geni; trasposoni; il processo di trascrizione; struttura e funzione di mRNA e tRNA; il processo di traduzione e la sintesi proteica; il codice genetico; agenti mutageni e mutazioni; la ricombinazione nei batteri; trasformazione, trasduzione e coniugazione; plasmidi e loro significato biologico;
7. Virologia: natura della particella virale; conte virali; caratteristiche generali della riproduzione virale; principi di genetica dei virus; batteriofagi RNA; batteriofagi DNA icosaedrici a singolo filamento; virus DNA a doppio filamento; i virus batterici temperati e la lisogenia; esempi di importanti virus animali (cenni);
8. Ecologia microbica: tecniche di isolamento ed identificazione dei microrganismi; interazioni tra popolazioni microbiche e con altri organismi; comunità microbiche ed ecosistemi; i principali cicli biogeochimici (carbonio, azoto, zolfo, ferro, ecc.).
9. Tassonomia e filogenesi microbica (con particolare riferimento ai procarioti) (cenni)
10. Biotecnologie ambientali:inquinamento e disinquinamento; ruolo dei microrganismi nella decontaminazione ambientale; il biorisanamento di acque e suoli; trattamento delle acque reflue; catabolismo aerobio o anaerobio di inquinanti organici; alcuni esempi e casi di studio.
11. Biotecnologie microbiche (cenni) i microrganismi di interesse industriale; screening da ambienti naturali e da collezioni; il fermentatore, geometria ed impieghi; il processo di scale-up; metaboliti primari e secondari; cenni su produzione di antibiotici, di enzimi, aminoacidi e sull'immobilizzazione.
12) Microrganismi patogeni negli alimenti e nelle acque (cenni); analisi microbiologica delle acque; cenni di microbiologia medica.


Sono previste alcune esercitazioni in laboratorio esplicative di quanto spiegato a lezione riguardo le tecniche di laboratorio in microbiologia

Testi principali di riferimento:
Brock, Biologia dei Microrganismi di M.T. Madigan e J.M. Martinko, D.A. Stahl, D.P. Clark, Pearson, 2012. Volumi 1 e 2 (o edizioni più recenti)
Brock, Biologia dei Microrganismi di M.T. Madigan e J.M. Martinko, Casa Editrice Ambrosiana. Volumi 1 e 2A
Biologia dei microrgamismi di G. Dehò e E. Galli, Casa Editrice Ambrosiana, 2018.
Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica di Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni, Casa Editrice Ambrosiana, 2008

I file PDF delle lezioni tenute durante il corso sono disponibili dal portale studente durante le lezioni verranno distribuite e discusse alcune pubblicazioni scientifiche per l’approfondimento di alcune tematiche.

Sono ritenuti validi anche altri testi moderni (edizioni recenti) di microbiologia generale, previa consultazione con il docente.

Definizione di Ecologia Applicata
La salvaguardia e la gestione ambientale: il quadro normativo
Definizione e quantificazione della qualità dell'ambiente: indicatori e indici
Alterazioni e inquinamento degli ecosistemi: acque interne e acque di transizione, mare
Alterazioni e inquinamento su scala globale
Protezione, salvaguardia e recupero degli ecosistemi
Cenni di telemetria, uso delle foto satellitari, dei droni, delle stazioni di raccolta dati in remoto
Gestione e protezione della fascia costiera, prevenzione di overfishing, restocking e valorizzazione delle risorse ittiche; barriere artificiali sommerse (tetrapodi e tecno-reef)
Aree protette e loro classificazione, aree marine protette, Rete Natura 2000, tutela, conservazione e gestione di habitat e specie minacciate
Elementi giuridico amministrativi: VIA, VINCA, PdG

Esercitazione in aula

Come campionare la biodiversità e come svolgere l’analisi delle comunità macrozoobentoniche
Misurare la biodiversità
Utilizzo di software e analisi statistica dei dati
Progettazione per la conservazione della biodiversità

Dobson M., Frid C., 2009. Ecology of aquatic systems. Oxford University Press
D‘Antoni S., Battisti C., Cenni M. e Rossi G.L. (a cura di), 2011. Contributi per la tutela della biodiversità delle zone umide. Rapporti ISPRA 153/11 (http://www.minambiente.it/sites/default/files/archivio/allegati/biodiversita/allegato_rapporto_153_2011.pdf
Zerunian S., 2003. Piano d’azione generale per la conservazione dei pesci d’acqua dolce italiani. Quad. Cons. Natura 17, Min. Ambiente – Ist. Naz. Fauna Selvatica(http://www.isprambiente.gov.it/contentfiles/00006700/6726-17-qcn-pesci-acqua.pdf)
Cocchi R., Riga F. 2001. Linee guida per il controllo della nutria. Quad. Cons. Natura 5, Min. Ambiente – Ist. Naz. Fauna Selvatica(http://www.minambiente.it/sites/default/files/archivio/biblioteca/protezione_natura/qcn_nutria.pdf)
Borin M., 2003. Fitodepurazione. Edagricole
AAVV, 2004. La carta ittica dei fiumi Mignone Paglia e Marta. Provincia di Viterbo (a cura di).http://www.parchilazio.it/documenti/pubblicazioni/3793_allegato1.pdf)
Gli argomenti trattati a lezione saranno integrati con materiale bibliografico fornito durante il corso. Gli studenti non frequentanti sono incoraggiati a contattare il docente per avere informazioni sul programma, sui materiali didattici e sulle modalità di valutazione del profitto.

Il corso comprende parte di lezioni teoriche ed esercitazioni in laboratorio e in campo trattando gli argomenti di seguito specificati.
Cenni storici sulla nascita dell'oceanografia come scienza.
Caratteristiche fisiografiche degli ambienti marini. Origine ed evoluzione delle acque marine ed oceaniche. Il ciclo dell'acqua e gli oceani. La composizione chimica dell'acqua di mare, l'interazione con l'atmosfera, l'anidride carbonica e l'equilibrio dei carbonati. I sali ciclici.
Le proprietà fisiche dell'acqua di mare. La Terra ed il sistema solare. Il bilancio energetico della Terra. L'atmosfera e la circolazione atmosferica. I rapporti fra clima ed oceani. Scambi di energia fra mare ed atmosfera. Distribuzione dell'energia sulla superficie terrestre. La distribuzione delle variabili fondamentali delle masse d'acqua marine ed oceaniche. La forza di Coriolis. I movimenti orizzontali e verticali delle masse d'acqua, il moto ondoso, le correnti marine e gli altri fenomeni dinamici.
Gli organismi pelagici e bentonici. La classificazione ecotipologica degli organismi marini. Introduzione alla biologia marina: fitoplancton, zooplancton, necton e benthos. Le variabili regolatrici dei processi biologici e della distribuzione degli organismi. Fitoplancton e produzione primaria. La radiazione solare ed il suo significato ecologico. Biomassa, Produzione e Produttività biologica. Fotosintesi, produzione e crescita. I fattori ambientali regolatori della PP. I fattori limitanti. Produzione lorda e netta. Livelli trofici, catene e reti alimentari. Efficienze trofiche di trasferimento. Metodi di stima della Produzione Primaria in mare.
Gli habitat marini, oceanici e costieri. La zonazione del benthos e le biocenosi bentoniche mediterranee: le classificazioni di Perès Picard e di Riedl.
Flussi di energia e cicli biogeochimici (cicli dell'azoto, del fosforo, dal carbonio, del silicio). Flusso di energia e struttura trofica degli ecosistemi: piramidi ecologiche ed efficienze.
Le dinamiche degli ecosistemi marini. Scale temporali e dimensionali. Processi a micro-scala: lo strato limite, la struttura verticale e la biologia dello strato mescolato. I processi a meso-scala: i fenomeni ecologici associati ad upwelling, fronti, maree e onde interne.  I processi a macro-scala: l’ecologia dei fenomeni a grande scala (correnti maggiori, gyres, vortici). Gli oceani ed il Global Change: aspetti fisici e biologici, il ruolo della “biological pump”.

Dispense del corso a cura del prof. Marco Marcelli, disponibili su Unitus Moodle (https://moodle.unitus.it).