Insegnamento CHIMICA E BIOCHIMICA
| Nome del corso di laurea | Produzioni animali |
|---|---|
| Codice insegnamento | GP004360 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Luca Avellini |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
BIOCHIMICA
| Codice | GP004369 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Luca Avellini |
| Docenti |
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| Ore |
|
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline della sanità animale |
| Settore | BIO/10 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Struttura e reattività dei gruppi funzionali presenti in Glucidi, Lipidi, Proteine ed Acidi nucleici. Principi di enzimologia. Funzione e metabolismo delle principali biomolecole in relazione alle peculiarità dei singoli organi e delle diverse specie animali. Concetti generali del metabolismo della flora ruminale e sua interazione con l'ospite. Bioenergetica e interrelazioni tra i vari metabolismi, rispettivi processi di regolazione con particolare riferimento agli animali di interesse zootecnico. |
| Testi di riferimento | F.A. Bettelheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrell, O.J. Torres. Chimica e propedeutica biochimica - II Edizione Edises, 2014; M.L. Nelson, M.M. Cox "Principi di Biochimica di Lehninger" Zanichelli. |
| Obiettivi formativi | CONOSCENZE e CAPACITA’ DI COMPRENSIONE Lo studente dovrà dimostrare una adeguata conoscenza - delle caratteristiche chimico-fisiche e della reattività dei gruppi funzionali presenti nelle molecole di interesse biologico; - della classificazione strutturale e delle caratteristiche metaboliche di glucidi, lipidi, amminoacidi e nucleotidi; - delle vie metaboliche, delle loro integrazioni e regolazioni; CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Alla fine del corso, lo studente dovrà aver sviluppato le seguenti abilità: - familiarità con i gruppi funzionali presenti nelle macromolecule biologiche in maniera da poterne predire la reattività chimica; - capacità di comprendere la funzione biochimica di glucidi, lipidi e proteine, la cinetica enzimatica e la bioenergetica; - capacità di discutere in maniera ragionata sulle singole reazioni delle vie metaboliche; - comprendere le specificità d’organo e tessuto e le differenze tra specie; - comprendere, riconoscere e prevedere i diversi adattamenti metabolici conseguenti ai mutamenti alimentari o ambientali, oltre i diversi bisogni fisiologici e legati in generale al benessere animale; AUTONOMIA DI GIUDIZIO Lo studente dovrà essere in grado di argomentare in modo critico e autonomo i collegamenti tra chimica e biologia e gli adattamenti omeostatici attesi in caso di mutamenti, sia normali che patologici, del metabolismo o dell’alimentazione. ABILITA’ COMUNICATIVE Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di organizzare ed esporre le conoscenze acquisite supportandole con rigore argomentativo, completezza, proprietà di linguaggio, e capacità di collegamento con altri contesti sia in forma scritta che orale. CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di: - saper integrare e gestire in modo autonomo le conoscenze acquisite con informazioni derivate da testi scientifici o risorse bibliografiche e di impiegare quanto appreso anche in contesti diversi, compresa la ricerca; - possedere una padronanza della materia tale da poter comprendere i contenuti degli insegnamenti successivi quali la biologia molecolare, la fisiologia e la nutrizione. |
| Prerequisiti | |
| Metodi didattici | Il corso si articolerà in - Lezioni frontali (40 ore) in aula che tratteranno tutti gli argomenti previsti dal programma del corso - Lezioni pratiche (per 14 ore totali) effettuate in aula a carattere seminariale, di esercitazione pratica e di ripasso scritto o orale sugli argomenti trattati nelle lezioni teoriche. |
| Altre informazioni | Il docente renderà disponibile on-line il materiale utilizzato per le lezioni. Su richiesta di gruppi di studenti verranno svolti incontri per il ripasso del programma in prossimità delle sedute d'esame presso le aule del Polo didattico. Il Docente si rende disponibile (previ accordi) anche al di fuori degli orari di ricevimento ufficiali (Mar e Gio 13-14) per spiegazioni sugli argomenti del programma. Secondo le disponibilità che l'Ateneo comunicherà all'inizio di ogni AA, potranno essere organizzati dei corsi di tutorato tenuti da Dottorandi o studenti di anni successivi meritevoli, secondo un calendario pubblicato sul sito del Dipartimento ed approvato dal Docente. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | |
| Programma esteso | Il corso è strutturato in due parti. La prima consiste nello studio propedeutico delle MOLECOLE di INTERESSE BIOLOGICO (2 CFU): Glucidi - Monosaccaridi e serie steriche: aldosi, chetosi, epimeri. Strutture cicliche e reazioni di emiacetalizzazione, anomeri e mutarotazione, condensazione alcolica, tautomeria cheto-enolica e interconversione degli osi; formazioni di acetali e legame glicosidico, di- e poli-saccaridi. Lipidi - Acidi grassi e reazioni di esterificazione, glicerolipidi, molecole anfipatiche, micelle e doppi strati. Steroidi. Modello di membrana biologica - mesomorfismo termotropico, concetto di fluidità di membrana. Poteine - Amminoacidi e loro classificazioni; le reazioni degli amminoacidi: lo zwitterione, decarbossilazione, deaminazione, alfa-beta eliminazione, formazione di emiamminali e di basi di Shiff, ruolo del piridossalfosfato. Il legame peptidico, i 4 livelli di struttura delle proteine, modificazioni conformazionali, denaturazione e rinaturazione. La seconda parte si occupa dello studio dei processi metabolici. INTRODUZIONE al METABOLISMO (1 CFU): Trasporti attraverso le membrane (diffusione semplice e facilitata, proteine vettrici e canale, trasporto attivo primario e secondario, affinità, specificità e velocità massima), la compartimentazione cellulare. Gli enzimi - classificazione, il complesso enzima-substrato e l'adattamento indotto, meccanismi della catalisi enzimatica, coenzimi e gruppi prostetici, cinetica enzimatica, equazione di Michaelis-Menten, cinetica allo stato stazionario, effetto di pH e temperatura, meccanismi di regolazione dell'attività enzimatica, modulazione allosterica omotropica ed eterotropica, modello simmetrico e sequenziale, L'emoglobina e i suoi quattro ligandi come esempio di modulazione allosterica; regolazione covalente reversibile, concetto di secondo messaggero, amplificazione a cascata del segnale. La regolazione automatica: termodinamica e cinetica. Principi della regolazione a distanza: gli ormoni. Organizzazione del metabolismo, legami ad alta energia libera di idrolisi, ciclo dell'ATP (4 modi di utilizzazione e 4 modi per la sintesi dell'ATP). METABOLISMO GLUCIDICO (1 CFU): Origine e destini del glucosio, ruolo dell'esochinasi e della glucochinasi; la glicolisi: le singole reazioni delle due fasi, utilizzazione di altri monosaccaridi, destini del piruvato (lattato deidrogenasi e complesso della decarbossilazione del piruvato); gluconeogenesi: origine dei precursori, reazioni specifiche; regolazione reciproca di glicolisi e gluconeogenesi, enzima bifunzionale e fruttosio 2-6 bisfosfato. Sintesi e degradazione del glicogeno, ruolo dell'UDP-glucosio, regolazione allosterica e covalente del metabolismo del glicogeno. Ciclo di Cori. METABOLISMO TERMINALE (1CFU): Origine dell'Acetil-CoA, Ciclo di Krebs: singole reazioni, ruolo anfibolico, ruolo dell'ossalacetato, reazioni anaplerotiche; regolazione reciproca di piruvato carbossilasi e piruvato deidrogenasi. Catena respiratoria: trasportatori e potenziale red-ox, ciclo dell'ubichinone, le pompe protoniche, la succinato deidrogenasi. L'accoppiamento chemio-osmotico e la FoF1-ATPasi. il gradiente protonico come forma di immagazzinamento di energia (traslocasi dei nucleotidi adenilici e termogenina); Fosforilazione ossidativa e regolazione da carico energetico. Resa energetica. I sistemi navetta (del malato-aspartato e del glicerolo-fosfato). Considerazioni energetiche su catabolismo lipidico e glucidico. METABOLISMO LIPIDICO, PROTEICO, RUMINALE ed INTERRELAZIONI METABOLICHE (1CFU): Trasporto dei lipidi nel sangue. AcilCoA sintetasi, ruolo della carnitina e regolazione del trasporto, beta-ossidazione degli acidi grassi saturi ed insaturi e a numero dispari di C: singole reazioni e resa energetica; sintesi e significato dei corpi chetonici. Sintesi del palmitato, origine dei precursori dell’ATP e del NADPH, reazioni di allungamento e desaturazione, trasporto del citrato e ruolo dell'enzima malico. Metabolismo ruminale (glucidico, lipidico e protidico) e rapporti con l’organismo ospite. Le tre fasi del metabolismo glucidico, la via del pentosio-fosfato, i destini del piruvato, gli acidi grassi volatili. Bioidrogenazione e metanogenesi. Amminoacidi glucogenici e lipogenici, transdeaminazioni, ruolo di alanina e glutammina. Ruolo ed importanza della glutammato DH. Trasporto ed eliminazione dell’azoto amminico. Ciclo dell’urea. Interrelazioni metaboliche. Esercitazioni: Discussione collegiale, esercitazioni pratiche con modelli molecolari e ripasso scritto o orale degli argomenti trattati nelle lezioni teoriche (18 ore) |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile |
CHIMICA
| Codice | GP004370 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Giovanni Bistoni |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Base |
| Ambito | Discipline chimiche |
| Settore | CHIM/03 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Basi di stechiometria. Struttura atomica e legame chimico. Termodinamica ed equilibrio chimico. Equilibri in soluzione. Cinetica chimica. Ossidoriduzioni. Fondamenti di chimica organica. |
| Testi di riferimento | F.A. Bettelheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrell, O.J. Torres. Chimica e propedeutica biochimica - II Edizione Edises, 2014 |
| Obiettivi formativi | L’obiettivo principale del corso è quello di fornire agli studenti i concetti di base della chimica generale e della chimica organica. Nel raggiungere questo obiettivo gli studenti acquisiranno un adeguato linguaggio scientifico e la capacità di studiare gli argomenti trattati in maniera critica e ragionata. Le principali conoscenze acquisite saranno: - Teoria atomica e struttura elettronica degli atomi. - Legame chimico e geometrie molecolari. - Forze intermolecolari. - Reazioni chimiche. - Equilibrio chimico in soluzione acquosa. - Principi di chimica organica. Le principali abilità (capacità di applicare le conoscenze acquisite): - rappresentare molecole o ioni molecolari inorganici mettendo in evidenza l’orientazione degli atomi e i legami che intercorrono tra di essi; - prevedere la geometria, la polarità e lo stato fisico delle molecole; - prevedere la reattività dei più comuni composti inorganici ed organici. |
| Prerequisiti | Lo studente deve possedere le conoscenze di base acquisite con il diploma di scuola media superiore. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali, esercitazioni. Lezioni frontali: Le lezioni verranno svolte mediante l’ausilio della lavagna e la proiezione di slides. Esercitazioni numeriche in aula per la soluzione guidata di esercizi numerici mediante l’ausilio della lavagna. Il materiale didattico (slides, esercizi proposti durante le esercitazioni numeriche, testi di precedenti prove scritte) sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma UNISTUDIUM. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Prova Scritta (durata 2 ore) basata sulla soluzione di esercizi numerici e risposte a quesiti sugli argomenti del corso, seguita da una prova orale. |
| Programma esteso | Introduzione e Basi di stechiometria: Composti ed elementi chimici. Leggi fondamentali della chimica e teoria atomica di Dalton. Numero di massa, numero atomico, isotopo, ione. Il concetto di mole, massa atomica e molecolare. Formule chimiche. Reazioni: Reagente e prodotto, bilanciamento delle reazioni, reagenti limitanti, calcoli stechiometrici. Atomi e molecole: Struttura atomica, numeri quantici e livelli energetici degli elettroni, orbitali atomici, il sistema periodico degli elementi, elettronegatività, valenza, numero di ossidazione, regola dell’ottetto, legame ionico, covalente e covalente polare. Nomenclatura e struttura dei composti binari e ternari: ossidi e anidridi, idrossidi e ossiacidi, idruri e idracidi, sali inorganici. Ossidoriduzioni: bilanciamento di una reazione con il metodo ionico-elettronico. Stati della materia: Gas: Equazione di stato dei gas ideali. Solidi e liquidi: tensione di vapore. Le soluzioni e loro proprietà: Dissoluzione e dissociazione, solvente e soluto, soluzioni acquose. Unità di concentrazione. Tensione di vapore e legge di Raoult. Diluizioni. Proprietà colligative delle soluzioni: Pressione osmotica. Termodinamica chimica: Lavoro e calore, convenzione, I° principio della termodinamica, entalpia, termochimica. Processi irreversibili e reversibili, II° principio della termodinamica, entropia ed energia libera di Gibbs. Spontaneità dei processi a temperatura e pressione costanti, costante di equilibrio. Reazioni ed equilibri chimici in soluzione: Sali poco solubili e prodotto di solubilità, effetto dello ione a comune. Reazioni acido-base. Acidi e basi secondo Brønsted e Lowry, coppie coniugate, prodotto ionico dell’acqua, il pH, costante di dissociazione di acidi e basi deboli, calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli e loro sali, Soluzioni tampone, Potere tampone, Indicatori acido-base. Acidi poliprotici. Cinetica chimica: velocità di reazione, ordine di reazione. Meccanismi di reazione e processi elementari. Energia di attivazione, equazione di Arrhenius. Catalizzatori Chimica del carbonio: ibridazione del carbonio, legami s e p, e carattere direzionale degli orbitali ibridi. Idrocarburi: gli alcani, alcheni e alchini. Benzene e composti aromatici, risonanza e legami coniugati. Gruppi funzionali e nomenclatura Alcoli, Tioalcoli, Eteri, Ammine; Aldeidi e chetoni; Acidi carbossilici, Ammidi, Esteri, Alogenuri, Composti eterociclici. Isomeria strutturale e conformazioni, isomeri di posizione e stereoisomeri geometrici, chiralità, potere ottico rotatorio Reazioni organiche: Sostituzione, somma ed eliminazione; agenti radicalici, nucleofili ed elettrofili; radicale del carbonio, carboanioni, carbocationi e loro stabilità. Reattività dei principali gruppi funzionali. |