Course Syllabus
Obiettivi
CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA:
Lo studente deve acquisire le conoscenze su: Atomi: e legami, proprietà della materia, aspetti qualitativi e quantitativi delle reazioni chimiche. Reazioni di equilibrio. Catalisi delle trasformazioni chimiche. Aspetti energetici delle reazioni chimiche. Acidi, basi e soluzioni tampone. Sistemi tampone biologici. Classificazione, struttura, reattività e proprietà generali dei composti organici finalizzate alla interpretazione dei processi biochimici.
Composti di rilevante interesse biologico. Polimeri biologici.
FISICA MEDICA E BIOFISICA:
Fisica delle radiazioni ed effetti biologici delle radiazioni. Biomeccanica: Statica. del corpo rigido con applicazioni all’equilibrio degli arti del corpo umano. Elementi di termodinamica: 1° e 2° principio della termodinamica ed entropia. Cenni di elettrostatica e ed elettrodinamica: Cariche elettriche e circuiti elettrici. Cenni di Meccanica dei fluidi: fluidi ideali e fluidi reali Elementi di Ottica: funzionamento del sistema visivo umano.
PRINCIPI DI PROTEOMICA
Lo studente deve acquisire le conoscenze teorico-pratiche per l’isolamento, la purificazione e la caratterizzazione delle proteine.Contenuti sintetici
Il corso si prefigge di fornire allo studente gli strumenti necessari alla comprensione dei processi vitali a livello molecolare e le basi per identificare i legami causa - effetto dei processi chimici e fisici più rilevanti per il curriculum degli studi e la professione del medico. Queste conoscenze costituiranno la base elementare per l’interpretazione delle complesse reazioni che rappresentano la vita e saranno finalizzate ad introdurre lo studente al metodo scientifico, di tipo induttivo.
Il corso si prefigge di fornire le conoscenze di base teorico–pratiche per lo studio e la caratterizzazione del proteoma umanoProgramma esteso
CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA:
REAZIONI DI EQUILIBRIO - L’equilibrio chimico - Posizione dell’equilibrio, costante di equilibrio e fattori che le influenzano - La cinetica delle reazioni chimiche - Velocità di reazione e fattori che la influenzano CATALISI DELLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE - catalizzatori: come modificano la velocità delle reazioni chimiche -Catalizzatori enzimatici e loro attività e specificità ASPETTI ENERGETICI DELLE REAZIONI CHIMICHE - Elementi di elettrochimica: potenziali redox e spontaneità delle reazioni di ossidoriduzione -Elementi di termodinamica: stato di un sistema, funzioni di stato e variabili termodinamiche, trasformazioni termodinamiche. -Elementi di termodinamica: interpretazione della spontaneità delle reazioni chimiche
attraverso le funzioni di stato (entropia, entalpia, energia libera) -Spontaneità delle reazioni di equilibrio
ACIDI E BASI -Equilibri acido-base: definizioni di acido e base, forza degli acidi e delle basi in acqua; calcolo approssimato del pH - Acidità e basicità di soluzioni saline - Soluzioni
tampone e loro potere tampone - I sistemi tampone del sangue
CLASSIFICAZIONE, PROPRIETÀ GENERALI DEI COMPOSTI ORGANICI FINALIZZATE ALLA INTERPRETAZIONE DEI PROCESSI BIOCHIMICI - Proprietà chimico-fisiche - Isomeria strutturale e stereoisomeria – Isomeri ottici e isomeri geometrici - Struttura dei composti di coordinazione e loro importanza biologica
STRUTTURA, NOMENCLATURA E REATTIVITA’ DEI COMPOSTI ORGANICI - Idrocarburi, Alcoli, tioalcoli e analoghi; Amine, Composti carbonilici Acidi carbossilici e derivati degli acidi carbossilici, Composti polifunzionali
COMPOSTI DI RILEVANTE INTERESSE BIOLOGICO - Lipidi, Carboidrati, Aminoacidi, Nucleotidi
POLIMERI BIOLOGICI Polisaccaridi, Peptidi e Proteine, Acidi nucleici
FISICA MEDICA e BIOFISICA
FISICA DELLE RADIAZIONI: - Cenni di fisica del nucleo. – Decadimenti radioattivi. - Decadimento alfa, beta, gamma e reazioni nucleari. - Emissione ed assorbimento di radiazioni corpuscolari e elettromagnetiche. - Raggi X. - Interazione radiazione-materia. – Effetti biologici delle radiazioni
BIOMECCANICA - Momento di una forza. - Equilibrio di un corpo con esemplificazioni dell'equilibrio degli arti del corpo umano. - Leve. - Meccanica della locomozione. - Statica del corpo rigido. - Modulo di Young ed elasticità. - Modulo di compressione e di taglio. - Flessioni, torsioni, fratture.
TERMODINAMICA: - Sistemi e stati termodinamici - Transizioni di fase - Trasformazioni dei gas perfetti - 1° principio della termodinamica - 2° principio della termodinamica ed entropia - Entalpia ed energia libera.
ELETTRODINAMICA: - Interazione tra cariche elettriche. - Campo elettrico e potenziale elettrostatico. -Distribuzione di cariche elettriche: dipolo elettrico e strato dipolare. -Significato della costante dielettrica. - La capacità di un condensatore. -Circuiti elettrici. - Leggi di Ohm. - Concetto di corrente stazionaria e di corrente transitoria. - Carica e scarica di un condensatore MECCANICA DEI FLUIDI: - Legge di Stevino - Principio di Archimede - Teorema di Bernoulli - Proprietà dei liquidi reali e concetto di viscosità - Concetto di resistenza idraulica di un condotto. - Tensione superficiale nei liquidi. - Tensioattivi; fenomeni di adesione e capillarità. - Legge di Laplace
OTTICA: - Spettro delle radiazioni elettromagnetiche. - Assorbimento delle radiazioni - La luce e la formazione delle immagini - Lenti e ottica geometrica - Costruzione delle immagini secondo l’ottica geometrica - Occhio come sistema ottico - Difetti ottici dell'occhio - Teoria della percezione dei colori.
PRINCIPI DI PROTEOMICA
Prerequisiti
Al fine di uniformare
le conoscenze di base della classe, la Scuola di Medicina organizza precorsi di
fisica e di chimica che si svolgeranno, con lezioni formali ed esercitazioni,
secondo quanto riportato nel calendario didattico.
Modalità didattica
Lezioni frontali, esercitazioni, laboratori
Frequenza obbligatoria al 70% di ogni attività
Materiale didattico
CHIMICA e PROPEDEUTICA BIOCHIMICA:
A. Fiecchi, M. Galli Kienle, A. Scala Chimica e Propedeutica Biochimica Ed. Edi Ermes.
E. Santaniello, M. Alberghina, M. Coletta, S. Marini Principi di Chimica Generale e Organica Ed. PICCIN
F.A. Bettelheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrell Chimica e Propedeutica Biochimica EdiSES
FISICA MEDICA e BIOFISICA:
D. Scannicchio e L. Giroletti "Elementi di fisica biomedica" Edises
PRINCIPI DI PROTEOMICA
Voet D, Voet JG. BIOCHIMICA Zanichelli; Voet D, Voet JG, Pratt CW, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA (2005) Zanichelli; Materiale didattico fornito dal docente
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
No prove in itinere
La valutazione consisterà in una prova scritta che servirà ad accertare il livello di conoscenza e di comprensione degli argomenti trattati durante il corso e la capacità di saper risolvere i problemi. Trattandosi di corso integrato, la valutazione riguarderà tutti e tre i moduli.
Pertanto lo studente dovrà rispondere a:
CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA e PROTEOMICA
4 Domande a Risposta Aperta (anche con esercizi numerici) riguardanti rispettivamente gli argomenti di chimica generale, chimica organica, composti biologici e proteomica
15 Quiz a risposta singola con 5 risposte di cui una sola esatta
FISICA MEDICA e BIOFISICA
5 Domande a Risposta Aperta (con esercizi numerici)
Attraverso questa parte scritta verrà valutata la capacità espositiva e di sintesi.
Prova orale su valutazione dei docenti (colloquio di discussione sullo scritto)
La prova orale servirà a chiarire criticità emerse dalla prova scritta ed a verificare le capacità di comunicazione dello studente e verterà sugli argomenti oggetto della prova scritta.
Aims
CHEMISTRY AND PROPAEDEUTIC BIOCHEMISTRY
The student must achieve the knowledge on: Atomic structure, Chemical bonds, Solutions. Chemical reactions and catalysis. Energy aspects of chemical reactions.Acids and basis and buffer solutions. Organic compounds and functional groups: structural properties of organic molecules and chemical reactivity. The compounds of life: carbohydrates, amino acids,nucleotides, lipids. Proteins. Polysaccharides. Nucleic acids.
MEDICAL PHYSICS and BIOPHYSICS
Physics of radiation; X-Rays. Radioactive decays: alpha, beta, gamma and nuclear reactions. Radiation-matter interaction. Biomechanics: Moment of a force and statics of the rigid body. Equilibrium of a rigid body. Thermodynamics: thermology, thermodynamics, temperature and heat. Internal energy and enthalpy. The first and second law of thermodynamics, and entropy.
PRINCIPLES OF PROTEOMICS
The student must achieve the knowledge for the purification, isolation and characterization of the proteins
Contents
The primary goal of the course is to provide the tools for the understanding of the complex reactions that represent the molecular basis of life and to give to the student the basis to identify the cause-effect relations of the most important chemical and physical processes for the curriculum and the work of a physician. This knowledge will form the primary basis for a rationale approach to the knowledge of medical sciences.
Primary goal of the course is to provide theoretical and practical basic knowledge to study and to characterised the human proteomeDetailed program
CHEMISTRY AND PROPAEDEUTIC BIOCHEMISTRY:
BALANCE REACTIONS - Chemical equilibrium - Position of equilibrium, equilibrium constant and factors influencing it - The kinetics of chemical reactions - Speed of reaction and factors influencing it CATALYSIS OF CHEMICAL TRANSFORMATIONS - catalysts: how they modify the speed of chemical reactions - Enzyme catalysts and their activity and specificity
ENERGY ASPECTS OF CHEMICAL REACTIONS - Elements of electrochemistry: potential redox and spontaneity of redox reactions - Thermodynamic elements: state of a system, status functions and thermodynamic variables, thermodynamic transformations. - Thermodynamic elements: interpretation of the spontaneity of chemical reactions through the functions of state (entropy, enthalpy, free energy) -Spontaneity of equilibrium reactions
ACIDS AND BASES - Acid-base balances: acid and base definitions, strength of acids and bases in water; approximate pH calculation - Acidity and basicity of salt solutions – Solutions buffer and their buffering power - Blood buffer systems
CLASSIFICATION, GENERAL PROPERTIES OF ORGANIC COMPOUNDS FINALIZED TO THE INTERPRETATION OF BIOCHEMICAL PROCESSES - Physico-chemical properties - Structural isomerism and stereoisomerism - Optical isomers and geometric isomers - Structure of coordination compounds and their biological importance
STRUCTURE, NOMENCLATURE AND REACTIVITY OF ORGANIC COMPOUNDS - Hydrocarbons, alcohols, thioalcohols and analogues; Amines, Carbonyl compounds Carboxylic acids and carboxylic acid derivatives, Polyfunctional compounds
COMPOUNDS OF RELEVANT BIOLOGICAL INTEREST - Lipids, Carbohydrates, Amino Acids, Nucleotides
BIOLOGICAL POLYMERS Polysaccharides, Peptides and Proteins, Nucleic Acids
MEDICAL PHYSICS and BIOPHYSICS
RADIATION PHYSICS: - Overview of the physics of the nucleus. -
Radioactive decay. - Alpha, beta, gamma and nuclear reactions decay. - Emission
and absorption of corpuscular and electromagnetic radiation. - X-ray. -
Radiation-matter interaction. - Biological effects of radiation BIOMECHANICS - Moment of a force. - Balance of a body with
exemplifications of Human Body. - Levers. - Mechanics of locomotion. - Statics
of the body. - Young's modulus and elasticity. - Compression module. -
Deflections, twists, fractures. THERMODYNAMICS: - Systems and thermodynamics states - Phase transitions
- Perfect gas transformations - 1st principle of thermodynamics - 2nd principle
of thermodynamics and entropy - Enthalpy and free energy. ELECTRODINAMICS: - Interaction between electric charges. - Electrical
field and electrostatic potential. - Distribution of electric charges: electric
dipole and dipole layer. -Meaning of the dielectric constant. - The capacity of
a capacitor. - Electrical circuits. - Laws of Ohm. - Concept of stationary
current and of transient current. - Charge and discharge of a capacitor. MECHANICS OF FLUIDS: - Stevino's Law - Principle of Archimedes - Theorem
of Bernoulli – Poiseuille equation. Properties of real liquids and viscosity-
Concept of hydraulic resistance. - Surface tension in liquids. - Surfactants;
phenomena of adhesion and capillarity. - Laplace law OPTICS: - Spectrum of electromagnetic radiation. - Absorption of the
radiation - Light and image formation - Lenses and geometrical optics -
Construction of images according to geometrical optics - Eye as an optical
system - Optical defects of the eye - Theory of the color perception PRINCIPLES OF
PROTEOMICS Description of the properties of the proteins that can be used for their
isolation. Description of the techniques available for their extraction and
purification (solubility, chromatographic techniques such as ion-exchange
chromatography, gel filtration, mono and two-dimensional electrophoresis,
capillary electrophoresis). Description of the human proteome, of the main
proteomics techniques, of its objectives, of the information that can be
obtained and the methods used to acquire these information with example of
applications in medical science.
Prerequisites
In order to standardize the basic
knowledge of the class, the School of Medicine organizes
lectures and tutorials in physics and
chemistry preliminary to the
course
Teaching form
Lectures, exercises, laboratories
It is required 70%
course attendance
Textbook and teaching resource
CHEMISTRY AND PROPAEDEUTIC BIOCHEMISTRY
A. Fiecchi, M. Galli Kienle, A. Scala Chimica e Propedeutica Biochimica Ed. Edi Ermes.
E. Santaniello, M. Alberghina, M. Coletta, S. Marini Principi di Chimica Generale e Organica Ed. PICCIN
F.A. Bettelheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrell Chimica e Propedeutica Biochimica EdiSES
MEDICAl PHYSICS and BIOPHYSICS
F. Borsa, A. Lascialfari Fisica Medica Ed. Edises
PRINCIPLES OF PROTEOMICS
Voet D, Voet JG. BIOCHIMICA Zanichelli; Voet D, Voet JG, Pratt CW, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA (2005) Zanichelli; Educational materials provided by the teacher
Semester
First semester
Assessment method
No ongoing tests
The evaluation will consist of a written test that will be used to ascertain the level of knowledge and ability to understand the topics covered during the course and to be able to solve problems. Being an integrated course, the evaluation Will cover all three modules.
Therefore the student will have to answer:
CHEMISTRY AND PROPAEDEUTIC BIOCHEMISTRY and PROTEOMICS
4 Open Response Questions (also with numerical exercises) concerning the topics of general chemistry, organic chemistry, biological compounds and proteomics, respectively
15 Single-answer quiz with 5 answers, of which only one is correct
MEDICAL PHYSICS and BIOPHYSICS
5 Open Response Questions (with numerical exercises)
Through this written test, the expositive and synthesis skills will be evaluated.
Oral examination on the evaluation of the teachers (discussion of the written test) The oral test will serve to clarify critical issues emerged from the written test and to verify the communication skills of the student and will focus on the topics covered by the written test.