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    Mario DE STEFANO

    Insegnamento di FONDAMENTI DI BIOLOGIA

    Corso di laurea in SCIENZE AMBIENTALI

    SSD: BIO/01

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Caratteristiche generali dei sistemi viventi - Introduzione ai livelli di organizzazione della complessità dei viventi; Le molecole biologiche; Organizzazione della cellula procariote ed eucariote; I virus; La divisione cellulare.

    Forma e funzione degli organismi - Architettura degli organismi pluricellulari: concetti di simmetria e di piano organizzativo corporeo; Definizione di tessuto, organo, sistema, organismo.

    Nozioni di metabolismo cellulare - Autotrofia ed eterotrofia; fotosintesi clorofilliana e respirazione cellulare.

    Sessualità e riproduzione - Riproduzione asessuata e riproduzione sessuata; La meiosi ed il suo ruolo negli organismi a riproduzione sessuata; la trasmissione dei caratteri ereditari: le basi molecolari e cromosomiche dell'ereditarietà; la variabilità intraspecifica; i cicli vitali.

    Evoluzione e adattamento - La teoria evoluzionistica: Darwin e la nuova sintesi; selezione naturale, selezione sessuale, meccanismi di speciazione.

    Classificazione e filogenesi - Categorie tassonomiche; caratteri tassonomici; la ricostruzione della storia evolutiva dei viventi: la filogenesi.

    Organizzazione anatomica, fisiologia, biologia riproduttiva e tassonomia dei principali phyla di protisti, animali e organismi vegetali.

    Testi di riferimento

    Hillis D.M. et al. 2013. Fondamenti di Biologia. Zanichelli, Bologna.

    Mason K.A. et al. 2012. Biologia cellulare. Piccin Nuova Libraria, Padova.

    Obiettivi formativi

    L’insegnamento intende presentare agli studenti l’unicità dei processi e dei meccanismi che operano negli organismi viventi ponendo le basi necessarie alla comprensione delle informazioni approfondite che riceveranno nei successivi corsi di carattere biologico.
    In particolare lo studente acquisirà le conoscenze di base relative:
    1) alle macromolecole biologiche e al loro ruolo nell'organizzazione e nel metabolismo cellulare;
    2) a l’organizzazione della cellula procariotica e di quella eucariotica animale e vegetale;
    3) a l'organizzazione anatomica, la fisiologia e la biologia riproduttiva dei principali Phila di protisti, animali e vegetali;
    4) ai concetti di ereditarietà, evoluzione e adattamento;
    5) alle modalità di riproduzione asessuata e sessuata e ai principali cicli vitali in natura;
    6) ai principi di classificazione tassonomica e filogenetica;
    7) alle principali suddivisioni tassonomiche (phyla e divisioni) degli organismi viventi;
    Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
    • comprendere ed argomentare, con capacità di sintesi e autonomia di giudizio, gli aspetti citologici, istologici, anatomici, fisiologici e tassonomici dei principali Phila di organismi viventi;
    • di valutare le implicazioni e i risultati di studi e pubblicazioni scientifiche di base e specialistiche;
    • esporre, usando una terminologia scientifica appropriata, i risultati degli stessi insegnamenti, anche ad un pubblico non esperto;
    • di seguire discipline affini, nonché corsi d’approfondimento e seminari specialistici.

    Prerequisiti

    Non sono previste propedeuticità, tuttavia sono richiese conoscenze di nozioni di base degli elementi di chimica e fisica utili per l'introduzione allo studio della biologia.

    Metodologie didattiche

    Il corso è strutturato in 72 ore di lezioni teoriche frontali (9 CFU). Un esercitazione guidata in campo è generalmente prevista per la fine del corso. Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula, supportate dalla proiezione di presentazioni PPT e dall’utilizzo della lavagna classica. L'insegnamento è interattivo, con domande e presentazione di casi di studio, per promuovere la discussione e la riflessione critica in aula. Al termine dei principali argomenti del programma, il docente propone una revisione dei contenuti mediante un test di autovalutazione a risposta multipla o a risposta aperta.
    Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base della Biologia animale e vegetale.
    Il corso prevede la frequenza obbligatoria che verrà certificata mediante la raccolta delle firme all’inizio della lezione o dell’esercitazioni. Lo studente non potrà assentarsi dalle attività di lezione e laboratorio per più del 25% delle ore.

    Metodi di valutazione

    La prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di apprendimento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi con voto minimo 18/30
    La modalità d’esame prevederà una prova scritta e una interrogazione orale.
    La esaminazione scritta consisterà in un test a risposta multipla incentrato sui principali contenuti del programma trattato. la prova scritta si riterrà superata con una una valutazione uguale o superiore a 35 risposte esatte. Per coloro che avranno superato la prova scritta, la prova orale avrà lo scopo di validare il livello di conoscenza dei contenuti, le capacità di analisi, di sintesi, di interdisciplinarità, di formulazione di giudizio nonché le abilità comunicative e la chiarezza di esposizione in relazione all'utilizzo del linguaggio specifico.
    La valutazione finale sarà espressa in trentesimi e terrà conto dell’esito dell'esame orale (75%) e della prova scritta (25%).

    Altre informazioni

    Tutto il materiale didattico utilizzato per le lezioni frontali (ppt lezioni, articoli su casi di studio, review di aggiornamento rispetto ai contenuti dei testi consigliati) è reso disponibile agli studenti sul sito web di Ateneo (Sharepoint) e sulla pagina personale del Docente.
    Il docente è disponibile per il ricevimento degli studenti nei giorni indicati sulla scheda insegnamento e su richiesta inoltrata via email.

    Programma del corso

    Unità e diversità dei viventi - La cellula, unità costitutiva dei viventi; Composizione elementare e molecolare della cellula; Le macromolecole biologiche: acidi nucleici, proteine, lipidi, carboidrati. Gli enzimi; Metabolismo energetico: le molecole trasportatrici di energia, eterotrofia e autotrofia.

    La dicotomia fondamentale dei viventi - Organizzazione della cellula procariote ed eucariote. Il plasmalemma e il movimento delle sostanze: diffusione, trasporto passivo, trasporto attivo primario e secondario; ribosomi e sintesi proteica, sistemi di endomembrane, endo- ed esocitosi; citoscheletro; ciglia e flagella; mitocondri; nucleo, ciclo cellulare, mitosi e citodieresi, nozioni di cariologia; nozioni di metabolismo cellulare: la respirazione cellulare.

    Caratteri distintivi della cellula vegetale: parete cellulare, vacuolo, plastidi. Nozioni di metabolismo cellulare: la fotosintesi clorofilliana.

    Forma e funzione degli organismi - Architettura degli organismi pluricellulari: concetti di simmetria e di piano organizzativo corporeo. Definizione di tessuto, organo, sistema, organismo.

    La trasmissione dei caratteri ereditari - La variabilità intraspecifica; Le basi molecolari e cromosomiche dell'ereditarietà; nozione di gene, mutazione ed evoluzione per selezione naturale; le leggi della genetica; la teoria evoluzionistica: Darwin e la nuova sintesi.

    Sessualità e riproduzione - Riproduzione asessuata e riproduzione sessuata; la meiosi ed il suo ruolo negli organismi a riproduzione sessuata; ciclo sessuale aplonte, diplonte e aplodiplonte.

    Classificazione e filogenesi - Categorie tassonomiche; Caratteri tassonomici; La ricostruzione della storia evolutiva dei viventi: la filogenesi.

    Principali suddivisioni dei viventi ed elementi di sistematica - Protisti; Metazoi Protostomi e Deuterostomi; Plantae: Tallofite e cormofite.

    I protisti - Caratteri generali, principi di classificazione e filogenesi; principali gruppi tassonomici.

    I Metazoi - Caratteri generali, principi di classificazione e filogenesi; principali gruppi tassonomici: Poriferi (Parazoi), Cnidari, Platelminti, Nematodi, Anellidi, Molluschi, Artropodi, Echinodermi, Cordati. Nozioni di istologia, anatomia e biologia della riproduzione nei vertebrati.

    I funghi - Caratteri generali, principi di classificazione e filogenesi.

    Le piante - Caratteri generali, principi di classificazione e filogenesi. Le Tallofite: Rodofite; Clorofite; Eterocontofite; Briofite. Le Cormofite: Crittogame Vascolari; Gimnosperme; Angiosperme dicotiledoni ie monocotiledoni; Nozioni di istologia, anatomia e riproduzione delle Cormofite; Nozioni di fisiologia vegetale.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    General characteristics of living systems - Introduction to the levels of organization of living organisms; Biological molecules; Prokaryotic and eukaryotic cell organization; Viruses. Cell division.

    Form and function of organisms - Architecture of multicellular organisms: concepts of symmetry and body organizational plan; definition of tissue organ, system, organism.

    Notions of cellular metabolism - Autotrophy and heterotrophy, photosynthesis and cellular respiration.

    Sexuality and reproduction - Asexual and sexual reproduction; meiosis and its role in organisms with sexual reproduction; the transmission of hereditary characters: the molecular and chromosomal bases of inheritance; intraspecific variability; life cycles.

    Evolution and adaptation - The evolutionary theory: Darwin and the new synthesis; natural selection, sexual selection, mechanisms of speciation.

    Classification and phylogenesis - Taxonomic categories; taxonomic characters; the reconstruction of the evolutionary history of living organisms: phylogenesis.

    Anatomical organization, physiology, reproductive biology and taxonomy of the main phyla of protists, animals and plants.

    Textbook and course materials

    Hillis D.M. et al. 2013. Fondamenti di Biologia. Zanichelli, Bologna.

    Mason K.A. et al. 2012. Biologia cellulare. Piccin Nuova Libraria, Padova.

    Course objectives

    The course aims to present students with the uniqueness of the processes and mechanisms that operate in living organisms, providing the knowledge necessary for understanding the insights they will receive in further biological courses.
    In particular, the student will acquire the basic knowledge related to:
    1) biological macromolecules and their role in cell organization and metabolism;
    2) the organization of prokaryotic cell and of the eukaryotic animal and plant cells;
    3) the anatomy, physiology and reproductive biology of the main Phyla of protists, animals and plants;
    4) the concepts of inheritance, evolution and adaptation;
    5) the asexual and sexual reproduction modalities and the main type of life cycles in nature;
    6) the principles of taxonomic and phylogenetic classification;
    7) the main taxonomic group (phyla and divisions) of living organisms;
    At the end of the course the student will be able to:
    • understand and argue, with a capacity for synthesis and autonomy of judgment, the cytological, histological, anatomical, physiological and taxonomic aspects of the main Phyla of living organisms;
    • to evaluate the implications and results of basic and specialist scientific studies and publications;
    • exhibit, using appropriate scientific terminology, the results of their lessons, even to a non-expert audience;
    • to follow similar disciplines, as well as courses and specialized seminars.
     

    Prerequisites

    Prerequisites are not necessary, however basic knowledge of the elements of chemistry and physics useful for the introduction to the study of biology are required.

    Teaching methods

    The course consists in 72 hours of frontal lectures (9 CFU). A guided in field exercise is generally scheduled for the end of the course. Classes are held weekly in the classroom, supported by PPT presentations and the use of the classic blackboard. The teaching is interactive, with questions and presentation of case studies, to promote discussion and critical reflection in the classroom. At the end of the main topics of the program, the teacher proposes a revision of the contents by means of a multiple choice or open answer self-assessment test.
    In his personal effort the student will have to assimilate basic knowledge and concepts of animal and plant biology.
    The course needs a compulsory attendance that will be certified by collecting signatures at the beginning of the lesson or exercises. The student cannot be absent from the lesson and workshop activities for more than 25% of the hours.

    Evaluation methods

    The exam consists of verifying the level of knowledge and in-depth study of the topics of the course program and the learning ability developed by the student. The evaluation is expressed in thirtieths with a minimum grade of 18/30
    The examination procedure will include a written test and an oral question.
    The written examination will consist of a multiple choice test focusing on the main contents of the program dealt with. the written test will be considered passed with an evaluation equal to or greater than 35 correct answers. For those who have passed the written test, the oral exam will aim to validate the level of knowledge of the contents, the analytical, synthesis, interdisciplinary, judgment formulation skills as well as the communication skills and clarity of exposure in relation to the use of specific language. The final evaluation will be expressed in thirtieths and will take into account the outcome of the oral exam (75%) and the written test (25%

    Other information

    All teaching materials used for the frontal lessons (ppt lessons, articles on case studies, review etc.) will be available for students on the University website (Sharepoint) and/or on the personal web page of the Teacher.
    The teacher will be available for meet student during the scheduled student reception hour and on request forwarded via email.

    Course Syllabus

    Unity and diversity of living organisms - The cell, constitutive unit of living organisms; Elemental and molecular composition of the cell; Biological macromolecules: nucleic acids, proteins, lipids, carbohydrates. Enzymes; Energetic metabolism: energy transporting molecules, heterotrophy and autotrophy.

    The fundamental dichotomy of the living organisms - Organization of prokaryotic and eukaryotic cell. The plasmatic membrane: diffusion, passive transport, primary and secondary active transport; ribosomes and protein synthesis, endomembrane systems, endo- and exocytosis; cytoskeleton; ciglia and flagella; mitochondria; nucleus, cell cycle, mitosis and cytodieresis, notions of karyology; heterotrophic cellular metabolism: cellular respiration.

    Distinctive features of the plant cell - Cell wall, vacuole, plastids; autotrophic cellular metabolism: photosynthesis.

    Form and function of organisms - Architecture of multicellular organisms: concepts of symmetry and body organizational plan; definition of tissue, organ, system, organism.

    The transmission of hereditary characters - Intraspecific variability; the molecular and chromosomal bases of inheritance; notion of gene, mutation and evolution by natural selection; the laws of genetics; the evolutionary theory: Darwin and the new synthesis.

    Sexuality and reproduction - asexual reproduction and sexual reproduction; meiosis and its role in organisms with sexual reproduction; haplontic, diplontic and haplodiplontic life cycles.

    Classification and phylogenesis - Taxonomical categories; taxonomical characters; the reconstruction of the evolutionary history of living organisms: phylogenesis.

    Main subdivisions of living organisms and elements of Taxonomy - Protists; Metazoan: Protostome and Deuterostome; Plantae: Tallophytes and Cormophytes.

    Protists - General characteristics, classification principles and phylogenesis; main taxonomic groups.

    Metazoan - General characteristics, classification principles and phylogeny; main taxonomic groups: Porifera (Parazoa), Cnidarians, Platyhelminthes, Nematodes, Annelids, Molluscs, Arthropods, Echinoderms, Chordates; Notions of histology, anatomy and biology of reproduction in vertebrates.

    Fungi - General characteristics, classification principles and phylogeny.

    Plants - General characteristics, classification principles and phylogeny. Tallophytes: Rhodophytes; Chlorophytes; Eterocontophytes; Bryophytes. Cormophytes: vascular cryptogams; gymnosperms; Dicotyledonous and monocotyledons angiosperms; Notions of histology, anatomy and reproduction biology of Cormophytes; Notions of plant physiolog.

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