BIOGEOGRAFIA

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2019/2020
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2019/2020
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
42
Prerequisiti: 

Prerequisiti: Semplici nozioni di Fisica (Energia e sue forme). Semplici concetti matematici (significato di derivata e integrale, differenziali). Conoscenze di stechiometria.
Propedeuticità specifiche: nessuna.
Propedeuticità generali: lo studente può sostenere gli esami del terzo anno dopo aver superato tutti gli esami del primo anno di corso

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Esame orale.

All'inizio dell'esame orale, saranno sottoposte allo studente alcune domande a risposta multipla come iniziale verifica di quanto appreso. Le risposte dovranno essere sempre motivate e ricollegate a concetti più ampi.

Ulteriori domande di approfondimento saranno poste sugli argomenti trattati a lezione, con particolare riguardo all'energia libera e all'equilibrio chimico (per la parte di termodinamica) e alle leggi cinetiche (per la parte di cinetica).

Nella prova finale, per quanto possibile, lo studente verrà valutato sulla base dei seguenti criteri:
1) conoscenza e capacità di comprensione ;
2) capacità di collegare i diversi concetti;
3) autonomia di ragionamento;
4) capacità di utilizzare correttamente il linguaggio scientifico

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

1. Conoscenza e capacità di comprensione.

Lo studente dovrà conoscere i pattern di distribuzione degli organismi nello spazio e nel tempo; dovrà essere in grado di spiegare quali fattori storici, biologici ed ecologici sono stati identificati per spiegare tali pattern.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite a casi di studio in ambito biogeografico.

3. Autonomia di giudizio.

Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso e saper riconoscere le situazioni e i problemi in cui i principi spiegati nel corso possano essere utilizzati per spiegare la distribuzione geografica del vivente attuale a passato.

4. Abilità comunicative.

Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.

5. Capacità di apprendimento

Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di consultare la letteratura sugli argomenti trattati e saprà analizzare, applicare e integrare e collegare le conoscenze acquisite con quanto verrà appreso in insegnamenti correlati all’evoluzione biologica ed all’ecologia.

Contenuti

Termodinamica: Energia e prima legge. Entropia, seconda e terza legge. Energia libera ed equilibrio. Equilibrio chimico .
Cinetica: leggi e meccanismo delle reazioni discontinue.

Programma esteso

Descrizione dei sistemi macroscopici. Natura della termodinamica. Rappresentazione termodinamica della realtà fisica. Variazione dello stato di un sistema. Lavoro e calore.

Energia e prima legge della termodinamica. Prima legge della termodinamica. La misura del calore come variabile di stato. Entalpia. Capacità termica. Variazioni di entalpia. Variazione di entalpia nelle trasformazioni di fase. Stati di aggregazione della materia.

Entropia, seconda e terza legge della termodinamica. Processi spontanei. Seconda legge della termodinamica. Criterio di spontaneità in termini di entropia. Degenerazione di uno stato ed entropia. Equazione di Boltzmann. Esempi di processi spontanei: equilibrio termico; equilibrio di fase. Terza legge della termodinamica. Entropia residua.

Energia libera ed equilibrio. Energia libera di Gibbs ed energia libera di Helmholtz. Criterio di spontaneità in termini di energia libera. Sistemi con un solo componente: l’equilibrio di fase. Sistemi con più componenti: equilibrio di mescolamento; soluzioni ideali e reali; stati standard. Potenziale chimico e sua dipendenza dalla composizione. Equilibrio di reazione: la costante di equilibrio; variazioni di energia libera standard; dipendenza di ΔG e K dalla temperatura. Equilibri chimici in sistemi di interesse biologico: le interazioni idrofobiche.

Sistemi lontano dall’equilibrio. Fenomeni di trasporto. Cenni di termodinamica dei sistemi lontani dall’equilibrio.

Cinetica e meccanismo delle reazioni discontinue. Velocità di reazione. Legge di velocità, costante di velocità ed ordine di reazione. Equazioni cinetiche per reazioni di vario ordine. Determinazione sperimentale dell'ordine di reazione e della velocità di reazione. Stadi elementari e meccanismo di reazione. Relazione tra costante di equilibrio e costante di velocità. Costruzione di un meccanismo di reazione. Dipendenza della costante di velocità di una reazione elementare dalla temperatura; equazione di Arrhenius. Relazione tra costante di velocità ed energia di attivazione. Catalisi enzimatica; derivazione dell’equazione di Michaelis-Menten; inibizione competitiva e non-competitiva; inibizione da substrato.

Bibliografia consigliata

Appunti delle lezioni.

Testi suggeriti:
- Atkins, De Paula “Chimica Fisica Biologica 1”, Zanichelli 2007
- Pitea, “ Elementi di Chimica Fisica”, dispense
- Prigogine, Kondepudi, Termodinamica, Bollati Boringhieri, 2002
- Roussel, “A Life Scientist’s Guide to Physical Chemistry”, Cambridge, 2012
- E. Tiezzi, “Verso una fisica evolutiva”, Donzelli 2006
- M-W Ho, “The rainbow and the worm”, World Scientific 1998
- E. Schrödinger, “Che cos'è la vita?”, Adelphi 1995
- E. Tiezzi, “Tempi storici, tempi biologici”, Donzelli 2005

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche in aula.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.

Contatti/Altre informazioni

Ricevimento: su appuntamento, previa e-mail al docente.