Corso di laurea: Scienze biologiche Programmazione per l'A.A. 2011/2012

Organizzazione generale del corpo umano e la terminologia anatomica. Concetto di organo, apparato esistema. Metodi di indagine: l'esame macroscopico, microscopico ed ultramicroscopico. APPARATOLOCOMOTORE: lo scheletro e l'organizzazione strutturale delle ossa; classificazione ed organizzazionedelle articolazioni; classificazione e funzione dei muscoli scheletrici. APPARATO CARDIOVASCOLARE:Apparato circolatorio sanguifero: il cuore, le sue cavità, le valvole e la struttura della sua parete; pericardio; ivasi sanguigni e la loro struttura; principali vasi della circolazione arteriosa e venosa. Apparato circolatoriolinfatico: vasi linfatici e linfonodi, cenni di sistematica dell’apparato circolatorio linfatico SISTEMAIMMUNITARIO: midollo osseo; timo; milza; linfonodi. APPARATO DIGERENTE: struttura e funzionedegli organi del canale alimentare; struttura e funzione delle ghiandole annesse all'apparato digerente:struttura e funzione delle ghiandole salivari, del fegato e del pancreas; peritoneo. APPARATORESPIRATORIO: struttura e funzione delle vie aeree e dei polmoni; pleura. APPARATO URINARIO:struttura macroscopica e microscopica del rene; le vie di escrezione dell'urina. APPARATO GENITALEMASCHILE: struttura ed organizzazione del testicolo; le vie spermatiche; le ghiandole annesse all’apparatogenitale maschile; i genitali esterni. APPARATO GENITALE FEMMINILE: struttura ed organizzazionedell’ovaio e delle vie genitali femminili; i genitali esterni. SISTEMA ENDOCRINO: struttura e funzionedell’ipofisi, dell’epifisi, della tiroide, delle paratiroidi, del surrene, del pancreas endocrino, delle ghiandolesurrenali e della porzione endocrina delle gonadi. SISTEMA NERVOSO CENTRALE: strutturamacroscopica e microscopica del midollo spinale, il tronco encefalico, il cervelletto, il diencefalo e iltelencefalo; organizzazione delle meningi; la circolazione del liquido cefalo-rachidiano; vascolarizzazionedel sistema nervoso centrale. SISTEMA NERVOSO PERIFERICO: i nervi spinali ed i nervi encefalici;organizzazione e funzione del sistema nervoso simpatico. RECETTORI , ORGANI E APPARATI DISENSO: struttura e funzione dei recettori di senso: esterocettori, propriocettori, enterocettori; struttura efunzione degli organi di senso: organo del gusto, organo dell’olfatto, occhio, apparato uditivo e vestibolare. APPARATO TEGUMENTARIO: struttura e organizzazione della cute, del follicolo pilosebaceo, delleunghie e delle ghiandole sudoripare

1 - STRUTTURA DELL'ATOMO Le particelle subatomiche: Elettrone, protone, neutrone - Numeroatomico, numero di massa - Isotopi - Unità di massa atomica - Modello atomico di Bohr/Rutherford -Descrizione meccanico/ondulatoria dell'atomo - Orbitali atomici - Numeri quantici - Principio di esclusionedel Pauli - Principio della massima molteplicità 2 - SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTIClassificazione periodica e configurazione elettronica degli elementi – Proprietà periodiche: raggi atomici eionici, energia di ionizzazione, affinità elettronica. ed elettronegatività. 3 - LEGAME CHIMICO Legameionico - Legame covalente - Teoria del legame di valenza - Elettronegatività degli atomi e polarità dei legami- Numero di ossidazione - Legame dativo - Teoria V.S.E.P.R. - Orbitali ibridi e geometria molecolare -Risonanza - Legame chimico e formule di struttura dei composti inorganici più comuni. 4 - FORZEINTERMOLECOLARI Forze di Van der Waals e di London- Legame ad idrogeno. 5 - STATO GASSOSOCaratteristiche generali dello stato gassoso – Gas ideali o perfetti – Leggi dei gas ideali - Equazione di statodei gas - Legge delle pressioni e dei volumi parziali - Diffusione dei gas - I Gas reali. Applicazioninumeriche. 6 - STECHIOMETRIA Il concetto di mole - Leggi della stechiometria - Determinazione dellaformula di un composto – L'equazione chimica ed il suo bilanciamento - Reazioni di ossido-riduzione -Calcoli stechiometrici: rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche – Reagente limitante Applicazioninumeriche 7 - STATI CONDENSATI E CAMBIAMENTI DI STATO Cenni sulle caratteristiche dello statosolido in funzione del legame chimico - Caratteristiche dello stato liquido – Cambiamenti di stato - Tensionedi Vapore - Diagramma di stato dell'acqua e dell’anidride carbonica- Principio dell'equilibrio mobile -. 8 -SOLUZIONI ACQUOSE Tipi di soluzioni - Unità di concentrazione – Solubilità (con particolare riferimentoalla solubilità dei composti ionici) - Legge di Henry - Proprietà colligative delle soluzioni: Abbassamentodella tensione di vapore e Legge di Raoult - Crioscopia ed ebullioscopia - Osmosi e pressione osmotica –Soluzioni elettrolitiche. Proprietà colligative di elettroliti – Grado dissociazione. Applicazioni numeriche 9 –ELEMENTI DI CINETICA Fattori che influenzano la velocità di reazione – Equazione cinetica ed ordine direazione – Trattamento grafico delle reazioni di 1° ordine – Reazioni elementari: step limitante la velocità direazione - Energia di attivazione - Catalizzatori ù10 - L’ EQUILIBRIO CHIMICO L’equilibrio nei sistemiomogenei - Legge di azione di massa e costante di equilibrio - Fattori che influenzano l'equilibrio. - Equilibriionici in soluzione acquosa - Dissociazione dell'acqua e pH –Teoria degli acidi e delle basi: Acidi e Basi diArrhenius, Bronsted e Lewis - Anfoliti – pH di soluzioni saline (idrolisi) - Soluzioni tampone - Calcolo dipH in soluzione di acidi, basi, sali e tamponi – Indicatori di pH. Applicazioni numeriche. 11 -ELETTROCHIMICA Celle galvaniche - Equazione di Nernst - Serie dei potenziali standard e suaimportanza - Celle di concentrazione - Elettrolisi - Leggi di Faraday. 12 – ELEMENTI DITERMODINAMICA. Entalpia - Legge di Hess (da trattare prima del legame chimico) – Entropia (datrattare prima delle soluzioni acquose) - Energia Libera – Ruolo della temperatura nella spontaneità dellereazioni chimiche (da trattare prima dell’elettrochimica) 13 – CHIMICA INORGANICA Metalli e nonmetalli: generalità sulle proprietà chimiche e fisiche, stato naturale e rilevanza biologica. Caratteristichegenerali di ciascun gruppo del sistema periodico.. Principali stati di ossidazione e composti di Idrogeno,Metalli alcalini e alcalino terrosi, Ossigeno, Carbonio, Azoto, Fosforo, Zolfo e Cloro. Elementi ditransizione: generalità. Composti di coordinazione di rilevanza biologica.

A) CITOLOGIA Caratteristiche biologiche della materia vivente. Aspetti biologici delle componentiinorganiche ed organiche della materia vivente: acqua, sali minerali, glucidi, lipidi, protidi, acidi nucleici.Cenni sui livelli di organizzazione della materia vivente. La cellula eucariotica animale. - La membranaplasmatica. Rivestimenti esterni. Le differenziazioni della membrana plasmatica: microvilli, ciglia e flagelli,sistemi di giunzione, membrana basale. - Il citoplasma: ialoplasma; ribosomi; reticolo endoplasmaticogranulare e agranulare o liscio; apparato del Golgi; lisosomi; perossisomi; mitocondri; inclusionicitoplasmatiche; sostanze di riserva; pigmenti; il citoscheletro ed i suoi costituenti; l'apparato della sfera.Endocitosi ed esocitosi. - Il nucleo ed i suoi costituenti: la parete nucleare; il nucleoplasma;organizzazione e funzioni della cromatina; i cromosomi; il nucleolo. Attività funzionale del nucleo: fase G1,S, G2 (cenni su: trascrizione, sintesi proteica, duplicazione del DNA). La divisione cellulare: mitosi, meiosi egametogenesi (generalità). B) METODI E STRUMENTI DI INDAGINE - Osservazione diretta di cellule etessuti viventi. - Allestimento di preparati permanenti. - Le principali colorazioni istologiche. - Principigenerali di citochimica ed istochimica. Microscopi ottici ed elettronici: principi di funzionamento e loroimpiego in biologia. C) ISTOLOGIA I tessuti animali: classificazione e riconoscimento. - I tessuti epitelialidi rivestimento: caratteristiche generali e classificazione. - Epiteli ghiandolari: origine e classificazione delleghiandole; caratteristiche delle cellule secernenti e vari tipi di secrezione. I tessuti connettivi: lecaratteristiche della sostanza intercellulare: parte amorfa o sostanza fondamentale e fibre connettivali; lecellule dei connettivi. Tessuti connettivi propriamente detti. Connettivi di sostegno: cartilagine e tessutoosseo; processi di ossificazione. Tessuto adiposo. - Sangue: plasma ed elementi figurati. Endotelio e vasisanguigni. - Il tessuto muscolare: liscio, striato scheletrico e cardiaco. Il tessuto nervoso: vari tipi di neurone;struttura della cellula e delle fibre nervose; sinapsi interneuroniche e neuromotorie. La nevroglia.

I VEGETALI - Introduzione alla Botanica e cenni di sistematica. Importanza delle piante per l’uomo e glialtri esseri viventi. Definizione e suddivisione. Ruolo dei vegetali nella biosfera. Cenni sulla fotosintesiclorofilliana. Autotrofia ed eterotrofia (organismi parassiti, saprofiti e simbionti). La speciazione.Tassonomia e filogenesi. Omologia e analogia.I PROCARIOTI AUTOTROFI - I Cianobatteri: citologia, riproduzione, le eterocisti. GLI EUCARIOTI –Caratteristiche peculiari della cellula vegetale. La divisione cellulare e la citodieresi. Origine della cellulaeucariotica. RIPRODUZIONE NEI VEGETALI - Riproduzione vegetativa, per sporogonia, riproduzionesessuale. Modalità e significato dei diversi tipi di riproduzione. Cicli metagenetici e loro significatoevolutivo. FUNGHI - Morfologia del tallo e principali cicli biologici dei Funghi (Zigomiceti,Glomeromiceti, Ascomiceti, Basidiomiceti). I licheni: caratteri generali, riproduzione, sistematica. I lichenicome bioindicatori. Le micorrize e loro importanza. ALGHE: diversi tipi di organizzazione, riproduzione ecicli biologici dei principali taxa algali: Rhodophyta; Chlorophyta; Charophyta; Bacillariophyta; Phaeophyta;Oomycota. LA CONQUISTA DELL’AMBIENTE TERRESTRE - Caratteri generali, biologia, tendenzemorfologiche ed evolutive delle Embryophyta BRIOFITE - Riproduzione e ciclo biologico. Muschi;Epatiche; Antocerote. PIANTE VASCOLARI – Organizzazione del cormo. Riproduzione e cicli biologici.Piante vascolari senza seme: sporofito e gametofito; isosporia ed eterosporia. Riniofite; Licofite; Psilofite;Artrofite; Pterofite. Piante vascolari con seme: Spermatofite. Gimnosperme: caratteri generali e apparatiriproduttori.Angiosperme: fiore e infiorescenze, evoluzione delle parti fiorali, impollinazione efecondazione. Il frutto: formazione e sviluppo del frutto. Tipi di frutto. Il seme e le sue riserve. Caratterigenerali delle principali famiglie di Eu-dicotiledoni e Monocotiledoni. Piante di interesse economico.

I - Caratteristiche degli animali. Funzioni e organizzazione: metabolismo, respirazione e scambi gassosi,alimentazione, trasporto, escrezione, movimento, comportamento. Omeostasi. Organi e apparati della vitavegetativa e della vita di relazione. Simmetria e movimento. Modelli architettonici. Organizzazionecoloniale. Organizzazione simbiotica. Organizzazione sociale. La riproduzione: funzione e significato. Lariproduzione asessuale e sessuale nei Protozoi e nei Metazoi. La meiosi e la sua posizione nel ciclo vitaledegli organismi. Anfigonia e partenogenesi. Le condizioni di sessualità: gonocorismo ed ermafroditismo.Caratteri sessuali secondari e dimorfismo sessuale. Inseminazione e fecondazione. Strategie riproduttive.Sviluppo embrionale e post-embrionale. Tipi di uovo. Segmentazione, gastrulazione. Foglietti embrionali.II – Principi di classificazione. Evoluzione e diversità animale. Le categorie tassonomiche. La specie.Regole di nomenclatura. Concetto di omologia. Filogenesi e alberi filogenetici. Metodi di classificazione.III – Evoluzione del piano organizzativo nei principali taxa animali. Protozoi: caratteristiche generali;cenni sulla classificazione; principali taxa. Principali Protozoi parassiti dell’uomo. Metazoi: Origine dellapluricellularità e principali vie evolutive. Protostomi e Deuterostomi. Morfologia e radiazione adattativa deiprincipali Phyla dei Metazoi. Poriferi. Cnidari (Idrozoi, Scifozoi, Cubozoi, Antozoi). Platelminti (Turbellari,Trematodi, Cestodi). Principali Platelminti parassiti dell’uomo. Nematodi. Principali Nematodi parassitidell’uomo. Molluschi (Gasteropodi, Bivalvi, Cefalopodi). Anellidi (Policheti, Oligocheti, Irudinei).Artropodi: Chelicerati (Merostomi, Aracnidi), Crostacei (Decapodi, Isopodi, Anfipodi, Stomatopodi,Cirripedi), Unirami (Chilopodi, Diplopodi, Insetti). Lofoforati (Foronidei, Briozoi, Brachiopodi).Echinodermi (Asteroidei, Ofiuroidei, Echinoidei, Oloturoidei, Crinoidei, Concentricicloidei). Cordati:Tunicati, Leptocardi e Vertebrati. Principali tappe dell’evoluzione dei Vertebrati: Agnati, Condroitti, Osteitti,Anfibi, Rettili, Uccelli e Mammiferi.

1 - Introduzione Stato di un sistema fisico e grandezze fisicamente significative - La misura delle grandezze fisiche e gli errori di misura - Unità di misura - Equazioni dimensionali - Grandezze scalari e vettoriali - Elementi di algebra vettoriale - Rappresentazione grafica delle leggi fisiche. 2 - Meccanica Descrizione del moto di un corpo - Sistemi di riferimento - Principio d'inerzia - Seconda legge della dinamica - Terza leggedella dinamica - Conservazione della quantità di moto - Cenni di relatività ristretta - Campi di forza - Lavorodi una forza - Teorema dell'energia cinetica - Campi conservativi - Potenziale - Conservazione dell'energiameccanica - Momento delle forze - Conservazione del momento angolare - Campo gravitazionale edelettrostatico - Teorema di Gauss e sue applicazioni. 3 - Meccanica dei fluidi Proprietà dei fluidi - Statica deifluidi: leggi di Pascal, Stevin e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli - Moto laminare di un fluidoviscoso: legge di Poiseuille - Circolazione del sangue e lavoro del cuore - Flusso turbolento -Sedimentazione - Fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità. 4 - TermodinamicaTermometria e calorimetria - Calore specifico delle sostanze - Elementi di teoria cinetica dei gas - Stato di unsistema termodinamico - Esperienza di Joule - Equivalenza fra calore e lavoro - Energia interna e primoprincipio della termodinamica - Generalità delle trasformazioni termodinamiche - Processi reversibili edirreversibili - Entropia e secondo principio della termodinamica - Osmosi. 5 - Fenomeni elettromagneticiCarica elettrica - Campo elettrostatico - Condensatori - Dielettrico - Polarizzazione del dielettrico - Correnteelettrica - Correnti elettriche nei conduttori e negli elettroliti - Leggi di Faraday - Potenziale di azione econduzione degli impulsi nel sistema nervoso - Induzione magnetica - Legge di Ampere - Campo magneticonella materia - Forza elettromotrice indotta - Legge di Lenz - Equazioni di Maxwell - Ondeelettromagnetiche. 6 - Fenomeni ondulatori Equazione delle onde - Onde longitudinali e trasversali - Ondepiane ed onde sferiche - Onde monocromatiche - Analisi di Fourier - Effetto Doppler - Principio di Huygens- Il suono e le sue caratteristiche - Fisica dell'orecchio - Ultrasuoni. 7 - Elementi di ottica Riflessione erifrazione - Legge di Snell - Approssimazione dell’ottica geometrica - Diottro sferico - Lenti sottili -Costruzione geometrica delle immagini - Microscopio - Ottica fisica - Sorgenti coerenti - Interferenza -Diffrazione - Reticolo di diffrazione - Potere risolutivo di uno strumento ottico - Polarizzazione. 8 - Elementidi fisica moderna Dualità onda-corpuscolo - Effetto fotoelettrico - Effetto Compton - Diffrazione degli elettroni - Relazioni di indeterminazione di Heisenberg - Onde di De Broglie - Equazione d'onda diSchroedinger - Dimensioni e struttura degli atomi - Orbitali e livelli energetici degli elettroni atomici -Assorbimento ed emissione della luce da atomi - Effetto laser - Spettri atomici - Raggi X - Semiconduttori. 9- Fisica delle radiazioni Struttura del nucleo atomico - Radioattività e legge del decadimento radioattivo -Datazioni - Dosimetria ed effetti biologici delle radiazioni - Problemi di radioprotezione.

Legame covalente e forma delle molecole: Struttura atomica. Modello di legame di Lewis. Angoli di legamee forma delle molecole. Struttura e proprietà fisiche. Risonanza. Legame covalente secondo il modello dellegame di valenza. Acidi e basi: Acidi e basi di Brønsted-Lowry. Misura della forza di acidi e basi.Elettronegatività. Effetto di risonanza. Effetto induttivo. Posizione dell’equilibrio nelle reazioni acido-base.Acidi e basi di Lewis. Alcani e cicloalcani: Struttura. Isomeria costituzionale negli alcani. Nomenclatura esistema IUPAC. Conformazioni. Isomeria cis-trans nei cicloalcani. Proprietà fisiche. Ossidazione ecombustione degli alcani. Alogenazione radicalica degli alcani. Fonti di alcani. Alcheni e alchini: Struttura.Nomenclatura. Proprietà fisiche. Alcheni diffusi in natura: terpeni. Reazioni: meccanismi. Addizionielettrofile. Ossidazione degli alcheni a glicoli. Riduzione degli alcheni ad alcani. Benzene e suoi derivati:Struttura del benzene. Concetto di aromaticità ed eterociclici aromatici. Nomenclatura. Fenoli: nomenclatura,acidità, reazioni acido-base. Ossidazione in posizione benzilica. Sostituzione elettrofila aromatica.Meccanismo della sostituzione elettrofila aromatica. Disostituzione. Chiralità: Stereoisomeria: enantiomeri ediastereomeri. Designazione degli stereocentri: il sistema R,S. Molecole acicliche e cicliche con due o piùstereocentri. Proprietà degli stereoisomeri. Attività ottica e chiralità. Separazione di enantiomeri: risoluzione.Significato della chiralità nel mondo biologico. Farmaci chirali. Alogenuri alchilici: Nomenclatura.Sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN1 e SN2. Fattori che influenzano la velocità delle reazioniSN1 e SN2. Analisi di varie reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. β-eliminazione. Meccanismi della β-eliminazione. Clorofluorocarburi. Alcoli, eteri e tioli: Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Reazionidegli alcoli: acidità e basicità, reazione con metalli attivi, conversione in alogenuri alchilici, disidratazioneacido-catalizzata, ossidazione di alcoli primari e secondari. Reazioni degli eteri. Epossidi. Aperturadell’anello degli epossidi catalizzata da acidi. Reazioni dei tioli. Ammine: Struttura e classificazione.Nomenclatura. Proprietà fisiche. Basicità. Reazioni con gli acidi forti. Aldeidi e chetoni: Struttura e legami.Nomenclatura. Proprietà fisiche. Reazioni. Addizione di nucleofili al carbonio. Addizione di nucleofiliall’ossigeno. Addizione di nucleofili all’azoto. Tautomeria cheto-enolica. Anioni enolato. Condensazionealdolica. Reazione aldolica inversa nella glicolisi. Ossidazione. Riduzione. Acidi carbossilici e loro derivati:Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidità. Riduzione. Esterificazione. Sostituzione nucleofilaacilica. Esteri. Alogenuri acilici. Anidridi. Lattoni. Fosfati. Tioesteri. Ammidi. Decarbossilazione dei β-chetoacidi e degli acidi β-dicarbossilici. Il destino del piruvato nelle cellule. Derivati funzionali degli acidicarbossilici: reazioni con l’acqua, con gli alcoli, con l’ammoniaca, con le ammine, riduzione. Condensazionedi Claisen. β-ossidazione degli acidi grassi: retro-Claisen. Lipidi: Trigliceridi: acidi grassi, proprietà fisiche,idrogenazione. Saponi e detergenti. Steroidi: struttura del colesterolo e degli ormoni steroidei. Fosfolipidi.Carboidrati: Monosaccaridi. Struttura ciclica dei monosaccaridi. Proprietà fisiche. Reazioni deimonosaccaridi. Saggio del glucosio. Disaccaridi: maltosio, cellobiosio, lattosio, saccarosio. Polisaccaridi:amido, glicogeno, cellulosa, fibre tessili derivate dalla cellulosa. Amminoacidi e proteine: Amminoacidi:struttura, chiralità, amminoacidi proteici ed altri amminoacidi più comuni. Proprietà acido-basiche degliamminoacidi: gruppi acidi e basici, titolazione degli amminoacidi, punto isoelettrico, elettroforesi.Polipeptidi e proteine. Struttura primaria: analisi degli amminoacidi, analisi della sequenza. Formetridimensionali di polipeptidi e proteine: geometria legame peptidico, vari livelli di struttura. Acidi nucleici:Nucleosidi e nucleotidi. Struttura primaria e secondaria del DNA.