Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per
intraprendere lo studio dei meccanismi termodinamici e biochimici di
funzionamento degli organismi viventi. In particolare evidenzierà le
strategie sintetiche che producono combustibile metabolico negli organismi
viventi. Sarà, inoltre, discusso il ruolo metabolico, fisiologico e farmaceutico che
tali composti hanno negli organismi che li producono, oppure negli organismi
che vengono in contatto con tali molecole.
Capacità di comprensione:
viene curata l'acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, viene stimolata
la capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e lineare, vengono
sottolineati i collegamenti tra le diverse parti del corso e come queste
contribuiscano alla comprensione globale del sistema.
Applicazione delle conoscenze:
il corso fornisce gli strumenti per interpretare in modo razionale le
principali vie biologiche che portano alla produzione dei composti
ad alto contenuto energetico fondamentali per le biogenesi secondarie.
Stimola, inoltre, nello studente la comprensione di eventi che
precedentemente erano stati affrontati solo in maniera fenomenologica.
Prerequisiti
Conoscenze di Chimica Organica e Biochimica
Contenuti dell'insegnamento
Il corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per
intraprendere lo studio della bioenergetica degli organismi viventi. A tale
proposito, nella prima parte del corso vengono presi in considerazione
i concetti di chimica prebiotica e di omochiralità
biologica.Al termine della prima parte si affronta l'argomento relativo alle
possibili ipotesi di nascita della vita sulla terra. Successivamente sono
approfonditi i meccanismi di produzione di energia degli organismi eterotrofi (sia
di tipo procariotico che di tipo eukariotico) e di quelli autotrofi
(fotofosforilazione ciclica e non ciclica). Particolari accenni sono dedicati alla
termodinamica dei sistemi non all’equilibrio ed alla produzione di molecole ad alto
contenuto energetico, o trasferitori di gruppo, che saranno utilizzati nella fase
metabolica degli organismi viventi. Per meglio comprendere i processi descritti e
per inserirli in un contesto applicativo, vengono trattati e discussi con gli studenti
esempi pratici dove tali concetti sono applicati.
Programma esteso
Energia, lavoro, ordine; conservazione dell'energia e leggi della termodinamica; flussi
di energia in natura e nei sistemi non all'equilibrio. Evoluzione nei sistemi
biologici; chimica prebiotica, omochiralità biologica, prokarioti ed eukarioti,
Cenni sulle origini della vita sulla terra. Catabolismo. Reazioni Redox nei processi di
Glicolisi, ciclo di Krebs e Respirazione Mitocondriale e catene di trasporto di
elettroni in discesa nei sistemi biologici. Fotofosforilazione ciclica e non ciclica e
trasporto di elettroni in salita. Utilizzo delle molecole ad alto contenuto energetico
nel ciclo di Calvin. Enzimi e coenzimi; ruolo di enzimi e coenzimi nella catalisi
biologica
Bibliografia
D.N. Nicholls, S.J.Ferguson, Bioenergetics 3,Academic Press, London
D.N. Nicholls, S.J.Ferguson, Bioenergetics 4, Academic Press, London
Metodi didattici
Il corso si svolge in 24 ore di lezioni. Durante le lezioni, gli studenti sono guidati alla
comprensione dei concetti di base della produzione di energia degli organismi
viventi (Bioenergetica) con l'intento di comprendere il funzionamento degli
organismi viventi. Durante ogni serie di argomenti, e alla fine, vengono discussi
esempi pratici relativi agli argomenti trattati, che vengono poi discussi allo scopo di
consentire allo studente di valutare il loro livello di comprensione della materia. La
partecipazione degli studenti è stimolata a razionalizzare le logiche che gli organismi
viventi usano per produrre combustibili metabolici che sono di loro interesse.
Modalità verifica apprendimento
Durante lo svolgimento del corso sono programmate sessioni di verifica del
grado di comprensione dei concetti che vengono trattati e la loro capacità di
assimilarli. In particolare viene valutato come e se sono in grado di percepire
il concetto ponendo loro quesiti specifici che sollecitano la loro
partecipazione alla definizione del l’argomento in trattazione (verifica della
capacità di comprendere).
All’inizio od al termine di ogni specifico argomento, sono programmate sessioni
tutoriali dove vengono affrontate situazioni reali e dove vengono testate le capacità
degli studenti di discutere ed interpretare problemi concreti (capacità di
applicare le conoscenze in un contesto diverso dalla parte teorica).
La prova finale consiste in una prova scritta dove è prevista una discussione su un
argomento di bioenergetica . Viene valutata la capacità dello studente di gestire gli
argomenti ed il suo grado di comprensione dei concetti utilizzati. La votazione
prenderà in considerazione tutti gli aspetti.
Altre informazioni
Il materiale didattico è fornito agli studenti all’inizio del corso.Il docente si
intrattiene con gli studenti per chiarimenti e discussioni al termine della
lezione ed è disponibile a fornire ulteriori chiarimenti, previo appuntamento.
