Laurea in Fisioterapia (Verona)
(abilitante alla professione sanitaria di fisioterapista) d.m. 270/04

Scienze propedeutiche fisiche e biologiche (2017/2018)

Codice insegnamento
4S01837
Crediti
8
Coordinatore
Cristina Bombieri

L'insegnamento è organizzato come segue:
Modulo Crediti Settore disciplinare Periodo Docenti
BIOCHIMICA 2 BIO/10-BIOCHIMICA FISIO VR 1^ ANNO - 1^ SEMESTRE Giovanni Gotte
FISICA APPLICATA 2 FIS/07-FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) FISIO VR 1^ ANNO - 1^ SEMESTRE Pasquina Marzola
STATISTICA MEDICA 2 MED/01-STATISTICA MEDICA FISIO VR 1^ ANNO - 1^ SEMESTRE Simone Accordini
BIOLOGIA APPLICATA 2 BIO/13-BIOLOGIA APPLICATA FISIO VR 1^ ANNO - 1^ SEMESTRE Cristina Bombieri

Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze di scienze di base quali biologia, genetica, biochimica, fisica e statistica, indispensabili per affrontare i successivi insegnamenti che lo studente incontrerà nel suo percorso di studio triennale, tenendo in particolare considerazione quelle maggiormente utili alla comprensione ed all’approfondimento di problematiche biomediche associate alla fisioterapia.
A completamento del corso lo studente avrà acquisito:
- competenze di biologia cellulare e genetica relative alle caratteristiche strutturali, funzionali e molecolari dei processi cellulari comuni a tutti gli organismi viventi e in particolare dei meccanismi di base che regolano attività, riproduzione e interazioni cellulari e ai meccanismi di trasmissione delle malattie genetiche nell’uomo;
- conoscenze di base di chimica organica e biochimica sulle relazioni struttura-funzione delle principali classi di macromolecole biologiche, sulla regolazione metabolica a livello molecolare e le trasformazioni energetiche dei processi biochimici;
- competenze nell'ambito della bio-statistica con particolare riguardo ai metodi statistici di base per l'analisi di dati bio-medici come la sintesi delle informazioni raccolte su un campione di soggetti, calcolo delle probabilità, generalizzare le informazioni del campione sulla popolazione di origine;
- conoscenze fisiche di base sulle leggi fondamentali della Fisica e sulla loro applicazione in fenomeni e situazioni concrete di interesse biomedico e capacità di risolvere semplici problemi di Fisica, anche applicati a situazioni concrete come ad esempio articolazioni ed equilibrio dei corpi.
Tali conoscenze di base rappresentano un pre-requisito per ulteriori approfondimenti specialistici che saranno oggetto degli insegnamenti dei successivi anni di corso. Il corso di Scienze Propedeutiche Fisiche e Biologiche è propedeutico per gli esami di Fisiologia Umana, di Chinesiologia e di tirocinio del 1° anno.
Maggiori dettagli sono disponibili nelle specifiche schede dedicate ai singoli moduli che costituiscono l’insegnamento.

Programma

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MM: BIOCHIMICA
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ELEMENTI DI CHIMICA (in parte nei saperi minimi) 1. La struttura dell’atomo e le proprietà periodiche degli elementi: composizione della materia; atomo e particelle subatomiche; teoria atomica; numeri quantici e orbitali; configurazione elettronica; tavola periodica e reattività chimica degli elementi; affinità elettronica, elettronegatività. 2. Il legame chimico: molecole e ioni; legame ionico; legame covalente; forze intermolecolari; legame a idrogeno. 3. Soluzioni e reazioni acido-base: concentrazione delle soluzioni, teoria acido-base secondo Arrhenius e Brőnsted-Lowry; idracidi, idrossidi, ossiacidi; reazioni acido-base; il pH e le soluzioni tampone. 4. Elementi di chimica organica e propedeutica biochimica: proprietà dell’atomo di carbonio, orbitali ibridi, classificazione dei composti organici: i gruppi funzionali; idrocarburi; alcoli; eteri; tioli; ammine; aldeidi e chetoni; acidi carbossilici; esteri e anidridi. BIOCHIMICA 1. Elementi costitutivi della materia vivente: la struttura polimerica delle macromolecole biologiche. 2. Struttura e funzione delle proteine: classificazione degli aminoacidi; potere tamponante; legame peptidico; i livelli strutturali delle proteine; proteine fibrose; proteine globulari; emoglobina e mioglobina: struttura, funzione, fattori che influenzano il legame dell’ossigeno, varianti dell’emoglobina; enzimi: classificazione, ruolo nelle reazioni chimiche, regolazione dell’attività enzimatica. 3. Vitamine idrosolubili, e liposolubili, co-enzimi. 4. Concetti di bioenergetica: il metabolismo; trasformazioni chimiche nella cellula; spontaneità delle reazioni metaboliche; l’ATP come “moneta di scambio energetico”; ossido-riduzioni di interesse biologico. 5. Struttura e metabolismo dei carboidrati: monosaccaridi e disaccaridi, polisaccaridi, glicoconiugati; glicolisi e sua regolazione; gluconeogenesi; cenni sulla via del pentoso fosfato; e glicogeno-sintesi. 6. Il ciclo dell’acido citrico e la fosforilazione ossidativa nei mitocondri; sintesi dell’acetil-CoA; ciclo dell’acido citrico e sua regolazione; catena respiratoria e trasporto degli elettroni; sintesi di ATP. 7. Struttura e metabolismo dei lipidi: lipidi strutturali e membrane biologiche; il colesterolo; i lipidi di riserva; digestione dei lipidi e β-ossidazione degli acidi grassi; chetogenesi; cenni sulla biosintesi degli acidi grassi. 8. Metabolismo degli amminoacidi: cenni su amminoacidi gluco- e cheto-genici, transamminazione, deamminazione ossidativa, ciclo dell’urea. La modalità didattica utilizzata in questo insegnamento è esclusivamente di tipo frontale.
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MM: FISICA APPLICATA
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Introduzione Grandezze fisiche, Grandezze fondamentali e derivate, Unità di Misura, Sistemi di Unità di misura, MKS e cgs. Sistemi di riferimento Cartesiani, Grandezze scalari e Vettoriali, Componenti e modulo di un vettore, Somma e differenza di vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Versori. Meccanica Spostamento, Velocità, Accelerazione. Velocità media e istantanea. Moto rettilineo uniforme. Accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto circolare ed uniforme. Le forze. Principi della dinamica. Legge della gravitazione universale. Forza peso. L’attrito. Elementi di statica del corpo rigido. Definizione di corpo rigido. Centro di massa e baricentro. Coppia di forze. Momento di una forza. Condizioni di equilibrio per il corpo rigido. Leve. Definizione di Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Definizione di Potenza. Fluidi Definizione di Fluido. Densità. Pressione. Principio di Archimede. Pressione idrostatica o principio di Stevino. Principio di Pascal. Misura della pressione atmosferica o esperienza di Torricelli. Unità di misura della pressione. Corrispondenza tra atm, mmHg e Pa. Principio di funzionamento dei manometri ad U. Portata. Misura della pressione arteriosa. Fluidi ideali. Equazione di continuità e applicazione alla circolazione sanguigna. Teorema di Bernoulli. Applicazione alla stenosi e all’aneurisma. Fluidi reali: viscosità. Viscosità del sangue. Legge di Poiseuille. Effetti fisiologici della pressione idrostatica. Fenomeni termici e gas Temperatura, calore. Dilatazione termica. Il termometro a mercurio. Scala Celsius, scala Kelvin e scala Farheneit. Capacità termica, calore specifico. Equivalente meccanico della caloria. Leggi dei gas: Prima e seconda legge di Gay-Lussac. La temperatura assoluta (scala Kelvin). Legge di Boyle. Legge di Avogadro. Equazione di stato dei gas perfetti. Sistemi termodinamici e trasformazioni termodinamiche. Primo e Secondo principio della termodinamica. Trasporto del calore per conduzione, convezione, irraggiamento. Fenomeni elettrici Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico, Energia potenziale e Potenziale elettrico. Intensità di corrente. Leggi di Ohm. Resistenza e resistività. Resistenze in serie ed in parallelo. Conduttori ed isolanti. L’elettronvolt. Cenni di elettromagnetismo. Le onde Onde meccaniche e onde e.m.; onde trasversali e longitudinali. Periodo, frequenza, lunghezza d’onda e velocità di propagazione. Ampiezza, energia, intensità di un’onda, Onde meccaniche: il suono; Onde elettromagnetiche, Velocità della luce, Spettro delle onde elettromagnetiche.
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MM: STATISTICA MEDICA
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L'insegnamento è strutturato in lezioni teoriche frontali (20h). 1) Medicina, ricerca scientifica e statistica 2) La misurazione in medicina: scale di misura, validità, precisione e accuratezza 3) Variabili statistiche e distribuzioni di frequenza 4) Come descrivere la distribuzione di una o più variabili: misure di posizione e di variabilità, tabelle di contingenza 5) Introduzione alla probabilità: definizioni, regole del calcolo delle probabilità, probabilità indipendenti e condizionali, variabili casuali, distribuzione di Gauss 6) Come valutare la validità di uno strumento diagnostico: sensibilità e specificità, curve ROC 7) Introduzione all’inferenza statistica: cenni di teoria del campionamento, distribuzione campionaria di uno stimatore, intervallo di confidenza, la logica del test statistico (ipotesi nulla e ipotesi alternativa, errori di I° e II° tipo, potenza di un test statistico, p-value), test z e test t
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MM: BIOLOGIA APPLICATA
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- Caratteristiche generali degli esseri viventi. Origine della vita e evoluzione. Livelli di organizzazione e principi di classificazione degli organismi viventi. Simbiosi. Concetto di autotrofia e Eterotrofia.
- Acqua: caratteristiche e importanza biologica.
- Cellula procariota ed eucariota. Struttura, organizzazione e funzioni della cellula. Principali caratteristiche e funzioni degli organelli cellulari.
- Membrane biologiche: struttura e modelli proposti. Passaggio di materiali attraverso le membrane. Giunzioni cellulari.
- Comunicazione cellulare. Invio, ricezione, trasduzione del segnale e risposta al segnale.
- Ciclo cellulare e sua regolazione. Morte cellulare. Mitosi e riproduzione sessuata. Meiosi e riproduzione sessuata. Crossing-over.
- Organizzazione del genoma umano. Struttura e composizione dei cromosomi e della Cromatina.
- Basi molecolari dell'informazione genetica: DNA struttura, funzione, replicazione e suo ruolo nell’ereditarietà. Definizione di gene. Flusso dell'informazione genetica: trascrizione, maturazione RNA, Codice genetico, traduzione e sintesi proteica.
- Mutazioni del DNA e Meccanismi di riparazione del DNA.
- Basi cromosomiche dell'ereditarietà. Cariotipo umano normale e patologico.
- Trasmissione dei caratteri ereditari e leggi di Mendel. Modalità di trasmissione dell'informazione genetica: ereditarietà autosomica e legata al sesso. Cenni sulla trasmissione di caratteri complessi.
- Malattie genetiche ed ereditarie. Esempi. Mutazioni somatiche e cancro.

Modalità d'esame

L’esame consiste di 4 prove scritte, una per ciascun modulo, basate sui contenuti didattici di tutto il corso. Le prove sono superabili separatamente purché entro lo stesso Anno Accademico.
Sono previsti 6 appelli per ciascun anno accademico: 2 nella Sessione Invernale alla fine del corso, 2 nella Sessione Estiva e 2 nella sessione Autunnale.
Gli studenti che siano stati ammessi al corso di laurea con una votazione inferiore a 6 punti nella disciplina di Biologia, a 3 punti nella disciplina della Chimica e/o 3 punti nella disciplina della Fisica e Matematica, per accedere all’esame dovranno aver prima assolto i relativi debiti formativi.
Per superare l'esame è necessario ottenere un punteggio non inferiore a 18/30 in ciascuna prova. Il voto finale, espresso in trentesimi, è dato dalla media ponderata sui crediti dei punteggi riportati nelle singole prove. Lo studente può ritirarsi o rifiutare il voto proposto: in tal caso sarà annullato ogni credito parziale e lo studente dovrà ripetere tutte le prove d’esame ad un successivo appello.
Si rimanda alle schede dei singoli moduli per i dettagli.

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
Catani et all Appunti di biochimica (Edizione 2) piccin 2017 978-88-299-2843-9
Solomon, Martin, Martin, Berg Elementi di Biologia (Edizione 7) EdiSES 2017 978-88-7959-938-2
A. Fiecchi, M. Galli Kienle, A. Scala Chimica e propedeutica biochimica Edi-Ermes  
Monaco V., Sacchi R., Solano A. Elementi di Fisica McGrawHill 2007 978-88-386-1698-3
D. Scannicchio, E. Giroletti Elementi di Fisica Biomedica EdiSES 2015
Verlato G, Zanolin ME Esercizi di Statistica Medica, Informatica ed Epidemiologia Libreria Cortina Editrice, Verona 2000
Swinscow TDV, Campbell MJ Le Basi della Statistica per Scienze Bio-mediche Edizioni Minerva Medica 2004
Triola MM, Triola MF Statistica per le Discipline Biosanitarie Pearson 2009
Roberti, Antognelli, Bistocchi, Talesa Biochimica e Biologia per le professioni sanitarie (Edizione 2) McGraw-Hill 2013
Sadava, Hillis, Craig Heller, Hacker Elementi di Biologia e Genetica (Edizione 5) Zanichelli 2019 9788808820655




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