Obiettivi Formativi

Obiettivo del corso, relativamente al modulo di chimica generale ed inorganica, è fornire agli studenti concetti di base di chimica generale ed inorganica finalizzati specificamente alla comprensione di strutture biologiche macromolecolari. Concetti di base di termodinamica e cinetica chimica saranno utilizzati per una comprensione dei fondamentali processi metabolici di animali di interesse veterinario. Il modulo di Biologia Molecolare si propone di fornire agli studenti una conoscenza di base della struttura chimico-fisica e del metabolismo degli acidi nucleici, unitamente alla regolazione dei relativi meccanismi di reazione (studio della struttura chimica del DNA e delle sue funzioni, il gene, le sue modalità di replicazione, riparazione, trascrizione e traduzione)

Learning Goals

The aim of the course, as regards to general and inorganic chemistry module, is to provide students the basic concepts necessary to define macromolecules' structures of biological interest and cellular components. Basic knowledge of thermodynamics and kinetics will be used for understanding the metabolic processes of animals of veterinary interest. The learning module of Molecular Biology is designed to give students a basic grounding in physical-chemical structure and metabolism of nucleic acids, together with the adjustment of its reaction mechanism (the study of DNA chemical structure and its functional component, the gene, its mode of replication, repair, transcription and translation)

Metodi didattici

Lezioni frontali. Esercitazioni simboliche e numeriche.

Teaching Methods

Lectures. Symbolic and numerical exercises.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Biologia e Chimica Generale ed Inorganica attestate del superamento della prova di ammissione. Sono richieste anche delle conoscenze di base di algebra. Il docente provvederà a illustrare preliminarmente alcuni principi fisici di base ed alcuni elementari metodi di calcolo matematico.

Prerequisites

Basic knowledge of Biology and General and Inorganic Chemistry, certified by passing the admission test. It is also required the base knowledge of algebra, including natural, relative, rational, irrational and real numbers. Moreover it is mandatory to know the basic quantities, equivalences and quantity calculations along with the order of magnitude related with the exponential decimal labelling also expressed by the multiple and submultiple quantities.

Verifiche dell'apprendimento

Esami orali.

Assessment

Oral examination.

Programma del Corso

Modulo di Chimica Generale ed Inorganica (3 CFU) Lezioni frontali La teoria atomica. La struttura dell’atomo. Il sistema periodico degli elementi. (2h) I legami chimici. La nomenclatura chimica ed elementi di chimica inorganica. Le reazioni chimiche e la stechiometria.(2h) Lo stato gassoso, liquido e solido. Elementi di termodinamica. Entalpia, entropia, energia libera: criterio di spontaneità dei processi chimici. (2h) Equilibri di fase. Diagramma di stato dell’acqua. Sistemi a due o più componenti. Le proprietà colligative delle soluzioni. La pressione osmotica. (2h) Equilibri chimici. Legge di azione di massa. La costante di equilibrio. (2h) Equilibri ionici. Equilibri acido-base. pH. Soluzioni tampone. Titolazioni ed indicatori. Equilibri di solubilità. (2h) Cinetica chimica: velocità ed ordine di reazione. Cenni di termodinamica elettrochimica. Pile. Misura del pH con metodi elettrochimici . (2h) Pratica Descrizione delle tecniche e degli strumenti per la preparazione di soluzioni a titolo noto. Descrizione delle tecniche e degli strumenti per la misura della proprietà colligative: applicazione alla determinazione dei pesi molecolari di non elettroliti.Esercitazioni numeriche per la elaborazione dei dati ottenuti. (5h) Descrizione delle tecniche e degli strumenti per la preparazioni di soluzioni titolate di acidi e basi. Determinazione del pH di una soluzione mediante uso di indicatori. Determinazione del pH mediante uso elettrodi di idrogeno, vetro e calomelano. Esercitazione numeriche per la elaborazione dei dati ottenuti anche mediante uso di programmi di computer. (5h) Modulo di Biologia molecolare (3 CFU) Lezioni frontali Gli acidi nucleici: concetti generali, struttura del DNA, struttura del RNA, conformazione e topologia del DNA, melting e riassociazione, proteine associate al DNA.(2h) Il gene: struttura dei geni nei procarioti, struttura dei geni negli eucarioti, il flusso dell’informazione biologica.(2h) Perpetuazione dell'informazione molecolare: replicazione del DNA nei procarioti, replicazione del DNA negli eucarioti, regolazione della replicazione: le origini di replicazione in E. Coli e le sequenze ARS nel lievito.(3h) Telomeri e telomerasi, meccanismi di riparazione del DNA.(1h) Il trasferimento dell'informazione molecolare: RNA nei procarioti e negli eucarioti, la trascrizione nei procarioti, la trascrizione negli eucarioti, maturazione del mRNA, splicing, splicing alternativo ed RNA-editing.(3h) Controllo dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti, fattori di trascrizione costitutivi ed inducibili, struttura dei domini proteici leganti il DNA.(1h) La traduzione dell'informazione molecolare: il codice genetico, tRNA ed aminoacil-tRNA-sintetasi, i ribosomi, meccanismi di traduzione nei procarioti.(2h) Meccanismi di traduzione negli eucarioti, controllo della traduzione e dell'espressione genica.(2h) Pratica Analisi del DNA microsatellite e minisatellite.(3h) Tecniche di estrazione del DNA nucleare.(4h) Elettroforesi e quantificazione di DNA.(4h)

Course Syllabus

Module of General and Inorganic Chemistry (3 CFU) Lectures Atomic theory. Atomic structure. The Periodic Table of the Elements.(2h) Chemical bonds. Chemical nomenclature and elements of inorganic chemistry. Chemical reactions and stoichiometry. (2h) Gas, liquid and solid state. Thermodynamics: basic concepts and methods. Enthalpy, entropy, free energy: thermodynamic criteria for spontaneity of chemical processes. (2h) Phase equilibria. The water phase diagram. Systems with two or more components. Colligative properties of solutions. The osmotic pressure. (2h) Chemical equilibrium. Law of mass action. The equilibrium constant.(2h) Ionic equilibrium. Acid-base equilibria. pH. Buffer solutions. Titrations and indicators. Solubility equilibria. (2h) Chemical kinetics: reaction velocity and reaction order. Basic concepts of electrochemistry. Galvanic elements emf. Hydrogen standard electrode and calomel electrode. (2h) Pratical activities Description of both methods and instruments for the preparation of solutions. Description of both methods and instruments for the measurements of colligative properties aimed to the determination of molecular weight of non-electrolites. Elaboration of data from experiments. (5h) Description of both methods and instruments for the preparation of titrated solution of acids and bases. pH determination by using pH indicators. pH determination by means of glass, hydrogen and calomel electrodes. Elaboration of data from experiments. (5h) Module of Molecular Biology (3 CFU) Lectures Nucleic acids: general concepts, the structure of DNA, RNA structure, conformation and topology of DNA, melting and reassociation, DNA-associated proteins.(2h) The gene: gene structure in prokaryotes, eukaryotic gene structure, the stream of biological information.(2h) Molecular consolidate information: DNA replication in prokaryotes, DNA replication in eukaryotes, regulation of replication: the origins of replication in E. Coli and ARS sequences.(3h) Telomeres and telomerase, DNA repair mechanisms.(1h) Molecular transfer information: RNA in prokaryotes and eukaryotes, transcription in prokaryotes, transcription in eukaryotes, maturation of mRNA, splicing, alternative splicing and RNA editing.(1h) Control of gene expression in prokaryotes and eukaryotes, constitutive and inducible transcription factors, the structure of DNA-binding protein domains.(1h) Translation of molecular information: the genetic code, tRNA and aminoacyl-tRNA synthetase, ribosomes, mechanisms of translation in prokaryotes.(2h) Mechanisms of traslation in eukaryotes, control of translation.(2h) Pratical activities Microsatellite and minisatellite DNA analysis.(3h) Methods of nuclear DNA extraction.(4h) Electrophoresis and DNA quantification.(4h)