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Oggetto:
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I. Scienze biologiche e chimiche * D.M. 270/04

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Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica
MED2822
Docenti
Dott. Enrico BRACCO (Docente Titolare dell'insegnamento)
Prof. Sebastiano COLOMBATTO (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Dott. Andrea Riccardo Filippi (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studi
[f007-c314] laurea i^ liv. in tecniche di radiologia medica, per immagini e radioterapia (ab.pr. san. di radiologia medica) - a cuneo
Anno
1° anno
Tipologia
--- Nuovo Ordinamento ---
Crediti/Valenza
5
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

The student at the end of the course provide basic knowledge of general, inorganic and organic chemistry necessary for understanding the properties of the components of living matter. Describe the composition of matter, structure and electronic configuration of atoms, even showing to know the periodic table of elements. Describe the physical and chemical properties of particles. Explain the processes that underlie the main chemical reactions (hydrolysis, saturation, oxidation, etc.). Explain the molecular structure of hydrocarbons, aromatic compounds and describe the reactions that form the basis of reactivity of alcohols, the compounds with the carbonyl group (carboxylic acids, aldehydes and ketones), amines, tioester compounds, in order to understand then the reactions that govern the main metabolic pathways.  Describe the physical properties of the molecules in the cell and extracellular space. Perform the measurement of osmotic pressure of a solution at various concentrations and explain its role in maintaining cellular omeostasis. Calculate the pH of a solution. List the most important buffer couples that are biologically relevant and explain their role in influencing the pH of a solution. Explain the biological properties of proteins and other cellular components (eg hemoglobin and its role in gas transport). Describe the main metabolic pathways, anabolic and catabolic, and the transfer of energy (ATP cycle, glycolysis, citric acid cycle and the pentose phosphate pathway, redox reactions).

Then students should be able to: explain the basic structures and fundamental processes of life at molecular and cellular levels. Describe the relationship between life forms and their environment. Describe the basic principles underlying the flux of the genetic information. Find, select and evaluate various types of scientific information including primary research articles, mass media sources and world-wide web information, and incorporate them into the broader context of biological knowledge. Effectively apply scientific methodologies for problem solving. The student, therefore must be able to: describe the mechanism of DNA replication. Describe the different phases of mitosis and meiosis and the behavior of chromosomes and the most important differences between mitosis and meiosis. Known the Mendel’s laws and use them to solve genetic problems. Classify the different type of mutations and know the their biological importance. Recognize risks relative to radiation utilization and consequences on biological organisms in different applications. Adopt correct behaviours relative to risks in radiotherapy, radiological and nuclear medicine departments.

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Programma

Struttura della materia.

Molecole. Elementi di chimica inorganica. Peso atomico, peso molecolare, mole, numero di Avogadro, massa di formula. Reazioni chimiche irreversibili e reversibili. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio e legge di azione di massa.  Cinetica chimica: cenni. Catalizzatori biologici:enzimi. Chimica organica: Idrocarburi alifatici saturi e insaturi. Idrocarburi aromatici. Generalità su: alcoli, tioalcoli, amine, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e derivati. Cenni sui disinfettanti. Glucidi: aldosi e chetosi. Monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi. Il significato dell’ATP. Glicolisi. Gluconeogenesi. Metabolismo del glicogeno, controllo ormonale (insulina e glucagone). Il metabolismo energetico, in presenza e assenza di ossigeno. Ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa. I radicali. Funzioni del ciclo dei pentosi. Lipidi (lipidi di riserva e strutturali: acidi grassi saturi e insaturi, trigliceridi, fosfolipidi  e colesterolo). Il metabolismo dei lipidi. Digestione e trasporto dei lipidi, lipoproteine. Ossidazione degli acidi grassi. Chetogenesi. Struttura e significato funzionale delle proteine. Gli aminoacidi e la loro classificazione, aminoacidi essenziali e non essenziali, principali caratteristiche chimiche, legami fra gli aminoacidi Metabolismo azotato-sintesi e catabolismo delle proteine e delle basi azotate. L’emoglobina e il suo ruolo nel trasporto dei gas. Gli enzimi. Il collageno. Gli amminoacidi. Le proteine. I lipidi. I carboidrati. Gli acidi nucleici. Struttura e funzione delle proteine.

La teoria cellulare. Le cellule procariotiche. Le cellule eucariotiche. Il doppio strato lipidico. Le proteine di membrana. Le proteine trasportatrici ed il trasporto attivo di membrana. I canali ionici. Il nucleo. Il reticolo endoplasmatico. L’apparato di Golgi. I mitocondri. I lisosomi. I perossisomi. Il citoscheletro. Lo smistamento delle proteine. Il trasporto vescicolare. L’endocitosi e l’esocitosi.

Le molecole segnale ed i loro recettori. I segnali intracellulari. La proliferazione cellulare. Le giunzioni cellula-cellula. Le giunzioni cellula-matrice extracellulare. Il flusso di energia attraverso la materia vivente - La respirazione cellulare. La trascrizione del DNA - La traduzione dell’RNA e la sintesi delle proteine. La duplicazione del DNA. La mitosi. Le sue diverse fasi e il comportamento dei cromosomi. La meiosi. Le sue diverse fasi e il comportamento dei cromosomi. Differenze fondamentali tra mitosi e meiosi. Le leggi di Mendel: segregazione e assortimento indipendente. Relazione tra meiosi e leggi di Mendel. I caratteri monofattoriali semplici. I caratteri legati al sesso. Le mutazioni. Interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia (l'eccitazione, la ionizzazione ed i fenomeni di diseccitazione). Studio interazione tra campi NIR e gli organismi biologici, interazione della luce laser con l’organismo biologico, effetti biologici. Effetti diretti ed indiretti delle radiazioni ionizzanti, danno biologico, radiosensibilità del ciclo cellulare, curve di sopravvivenza cellulare, effetto ossigeno, trasferimento lineare di energia (LET) ed efficacia biologica relativa (RBE), radioprotettori e radiosensibilizzanti, carcinogenesi radioindotta, gli effetti collaterali ed  i danni tardivi, effetti biofisici dei campi EM presenti in RM.

 

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The structure of matter. Molecules. Elements of inorganic chemistry. Atomic weight, molecular weight, mole, the Avogadro’s number, mass formula. Chemical reactions, irreversible and reversible. Chemical equilibrium. Equilibrium constant and the law of mass action.Biological catalysts: enzymes. Organic chemistry: saturated and unsaturated aliphatic hydrocarbons. Aromatic hydrocarbons. General information on alcohol, Thioalcohols, amines, aldehydes, ketones, carboxylic acids and derivatives. Brief on disinfectants. Carbohydrates: Aldoses and ketoses. Monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides. The meaning of ATP. Glycolysis. Gluconeogenesis. Glycogen metabolism, hormonal control. The energetic metabolism in the presence and absence of oxygen. Krebs cycle, oxidative phosphorylation. Radicals. Functions of the Pentose cycle. Lipids. Reserve and structural lipids: fatty acids, saturated and unsaturated triglycerides, phospholipids and cholesterol. Lipid metabolism. Digestion and transport of lipids, lipoproteins. Oxidation of fatty acids. Ketogenesis. Structure and functional significance of proteins. Amino acids and their classification, essential and non-essential amino acids, the main chemical characteristics, links between the amino acids. Nitrogen Metabolism-synthesis and catabolism of proteins and nitrogen bases. The hemoglobin and its role in the transport of gas. Enzymes. The collagen.

Chemical components of cells. Proteins. Lipids. Polysaccharides. DNA. RNA. Structures and functions of proteins. The cell theory. Differences between prokaryotic and eukaryotic cells.  Unicellular and multicellular organisms. The lipid bilayer. The membrane proteins. Facilitated diffusion of ions and small molecules. Ligand-gated ion channels. Mechanically-gated ion channels. Voltage-gated ion channels. Direct active transport. Indirect active transport. Structure and basic functions of the eukaryotic cell organelles: nucleus, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, lysosomes, mitochondria, peroxisomes. Cytoskeletal structures: microtubules, intermediate filaments, actin filaments. Protein sorting, vesicular transport, endocytosis, exocytosis. General principles of cell signalling. Endocrine, paracrine, contact-dependent, neuronal signalling. Signalling molecules. Cell-surface and intracellular receptors. Cell proliferation signalling. Cell-cell junctions. Cell-matrix adhesion. The mitochondrial energy metabolism. The transcription of DNA into messenger RNA. The translation of mRNA into proteins. DNA replication. Mitosis. The different phases and the chromosome behaviour. Meiosis. The different phases and the chromosome behaviour. The more relevant difference between mitosis and meiosis. Mendel laws: segregation and independent assortment. Relationship between meiosis and Mendel laws. Monofactorial Characters. X-linked Characters. Mutations. Interactions with ionizing radiation interactions (excitation, ionization). Study interaction between NIR fields and biological organisms, interaction of laser with the biological organism, protectionist. Biological effects of direct and indirect action of radiation, DNA strand breaks and chromosomal aberrations, cell survival curves, radiosensitivity and cell age in the mitotic cycle, the oxygen effect and reoxygenation, linear energy transfer (LET) and relative biological effectiveness (RBE), radioprotector and radiosensitizer, acute and late effects. Biophysical effects of EM fields in MRI.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Sackeim G.I. & Lehman D.D.: Chimica per le Scienze Biomediche - EdiSES

Pelley J.W.: Biochimica - Elsevier Masson

Solomon, Berg, Martin – Elementi di biologia – EdiSES

Purves et al. – Biologia – Volumi 1 e 2 - Zanichelli

Fantoni et al. - Biologia Cellulare – Piccin

Alberts et al. - L’Essenziale di Biologia Molecolare della Cellula – Zanichelli

G. Gordon Steel: Basic clinical Radiobiology – III Edition –Arnoldeditore - 2002

Eric J.Hall: Radiobiology for the radiologist – Fifth edition - Lippincott William&Wilkins – 2000

Materiale didattico fornito dal docente (il materiale didattico presentato a lezione è reso disponibile sul sito del corso in formato PDF).

Siti internet suggeriti dal docente per approfondimenti e filmati di biologia



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Moduli didattici

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Ultimo aggiornamento: 27/06/2013 14:58
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