BIOLOGIA APPLICATA
Anno accademico 2018/2019 - 1° annoCrediti: 9
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 146 di studio individuale, 49 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 1°
ENGLISH VERSION
Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di dare allo studente una visione integrata dei processi cellulari di base che regolano le attività degli organismi viventi con particolare riguardo ai meccanismi di base coinvolti nei seguenti processi: duplicazione e trasmissione dell’informazione genetica a livello sia cellulare che molecolare. Alla fine del corso lo studente deve essere in grado di dimostrare di avere acquisito le applicazioni biotecnologiche avanzate e di genetica generale e molecolare necessarie alla comprensione dei fenomeni biologici normali e patologici.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Slides mostrate durante le lezioni frontali messe a disposizione all’ inizio del corso e commentate durante la lezione.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze sui principali processi cellulari.
Frequenza lezioni
Obbligatoria
Contenuti del corso
La teoria cellulare: cellule ed organismi. Struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi. Organizzazione strutturale e funzionale delle cellule procariotiche (Batteri e Archea).
Organizzazione strutturale e funzionale delle cellule eucariotiche: membrana plasmatica, nucleo,reticolo endoplasmatico,ribosomi, perossisomi, lisosomi, mitocondri, complesso di Golgi, citoscheletro. I virus.
Il DNA nucleare: struttura e funzioni. Il DNA nei procarioti: il cromosoma batterico. Il modello a doppia elica di Watson e Crick. La composizione chimica del DNA. Regole di Chargaff. Il DNA negli eucarioti: cromatina e cromosomi.
Il dogma centrale della biologia molecolare. Dal genotipo al fenotipo. Fenotipo ed ambiente.
La proliferazione cellulare: il ciclo cellulare ed i relativi meccanismi di controllo.
La duplicazione del DNA nei batteri e negli eucarioti: meccanismi molecolari. Replicazione dei telomeri: la telomerasi.
Polymerase Chain Reaction (PCR): tecnologia ed implicazioni per la Medicina.
Classificazione e struttura dei geni eucariotici( funzione dei promotori, esoni ed introni) e procariotici (struttura operoni).
Il processo della trascrizione in procarioti ed eucarioti: sintesi e rielaborazione degli RNA [mRNA e RNA non codificanti (ncRNA), quali miRNA].
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. Il codice genetico. La sintesi proteica.
Mutazioni genetiche e modificazioni epigenetiche del DNA. Il cariotipo umano: cariotipi normali e cariotipi patologici. Anomalie cromosomiche numeriche: trisomie e monosomie. Non-disgiunzioni mitotiche e meiotiche. Mosaicismo.La divisione cellulare: scissione binaria, mitosi e meiosi. Gametogenesi maschile e femminile. Modalità di trasmissione dei caratteri genetici nell’Uomo. La genetica mendeliana. I limiti del modello mendeliano. I Progetti Genoma. Ruolo della Biologia computazionale e della BioInformatica in Medicina. Le malattie genetiche di Homo sapiens.
Membrane cellulari: struttura e funzioni. I meccanismi di trasporto attraverso la membrana: diffusione semplice e facilitata. Il trasporto attivo. La trasduzione del segnale. Gli ormoni. Recettori associati alle proteine G. Ruolo dell’AMPc.
Meccanismi di interazione tra cellule: CAM (Caderine ed Integrine).
Il fenotipo neoplastico: Oncogeni e soppressori tumorali
Testi di riferimento
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1. De Leo, Fasano e Ginelli Biologia e Genetica, Ed. Edises
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2. Alberts, Bray, Hopkin, Johnson…, L’essenziale di Biologia molecolare della cellula, Ed Zanichelli
3.Gerald Karp, Biologia cellulare e molecolare, Ed. Edises
4. M. R.Cummings, Eredità, Ed. Edises NOTA: E’ importante utilizzare la edizione più recente dei testi prescelti. |
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | La Teoria cellulare: cellule ed organismi. | Testo 1: cap.2; Testo 2: cap. 1; Testo 3: cap. 1 |
| 2 | Struttura e funzione delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Gli enzimi | Testo 1:cap.1; Testo 2: cap.4;Testo 3: cap.2 e 3 |
| 3 | Organizzazione strutturale e funzionale delle cellule procariotiche (Batteri e Archea). | Testo 1: cap.2; Testo 2: cap. 1 |
| 4 | Organizzazione strutturale e funzionale delle cellule eucariotiche: membrana plasmatica, nucleo,reticolo endoplasmatico,ribosomi, perossisomi, lisosomi, mitocondri, complesso di Golgi, citoscheletro. | Testo 1: cap.2; Testo 2: cap.15; Testo 3: cap.8 e 9 |
| 5 | Il DNA nucleare: struttura e funzioni. Il modella a doppia elica di Watson e Crick. La composizione chimica del DNA. Regole di Chargaff | Testo 2: cap.5; Testo 3: cap.10 e 12; Testo 4: cap. 8 |
| 6 | I virus | Testo 1:cap6; Testo2: cap.9; Testo 3: cap.1 |
| 7 | Il DNA nei procarioti: il cromosoma batterico. | Testo 1: cap.1 e 4; Testo 3: cap.10 |
| 8 | Il DNA negli eucarioti: cromatina e cromosomi. | Testo 2: cap.5; Testo 3: cap.10; Testo 4: cap.8 |
| 9 | Il dogma centrale della biologia molecolare. Dal genotipo al fenotipo. Fenotipo ed ambiente | Testo 1: cap.4; Testo 2: cap. 7; Testo 4: cap.10 |
| 10 | La duplicazione del DNA nei batteri e negli eucarioti: meccanismi molecolari. Replicazione dei telomeri: la telomerasi | Testo 1: cap.4; Testo 2: cap.6; Testo 3: cap.12 e 13 |
| 11 | Polymerase Chain Reaction (PCR): tecnologia ed implicazioni per la Medicina | Testo 1: cap.14; Testo 2: cap.10;Testo 3: cap.18; Testo 4: cap.13 |
| 12 | Classificazione e struttura dei geni eucariotici (funzione dei promotori, esoni ed introni) e procariotici (struttura operoni). | Testo 1: cap.4 ; Testo 2: cap.7 e 8; Testo 4: cap.9 |
| 13 | Il processo della trascrizione in procarioti ed eucarioti: sintesi e rielaborazione degli RNA (mRNA e RNA non codificanti (ncRNA) compresi i miRNA. | Testo 1: cap. 4; Testo 2: cap.7 e 8;Testo 3: cap. 10,11 e 12 |
| 14 | Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. Il codice genetico. La sintesi proteica. | Testo 3: cap. 11 e 12; Testo 4: cap. 9 |
| 15 | La divisione cellulare: scissione binaria, mitosi e meiosi | Testo 1: cap.8; Testo 2: cap.18 e 19; Testo 3: cap.14;Testo 4: cap.2 |
| 16 | Gametogenesi maschile e gametogenesi femminile | Testo 1: cap.8; Testo 2: cap.19; Testo 4: cap.2 |
| 17 | Le mutazioni genetiche e modificazione epigenetiche del DNA. Mutazioni cromosomiche e genomiche. Meccanismi di riparazione delle mutazioni. Anomalie cromosomiche numeriche: trisomie e monosomie. Non-disgiunzioni mitotiche e meiotiche. Mosaicismo | Testo 1: cap.4 e 10; Testo 4: cap.6 e 11 |
| 18 | Modalità di trasmissione dei caratteri genetici nell’Uomo. La genetica mendeliana. I limiti del modello mendeliano | Testo 1: cap.11 e 12; Testo 4: cap.3 e 4 |
| 19 | I Progetti Genoma. Ruolo della Biologia computazionale e della Bioinformatica in Medicina. Le malattie genetiche di Homo sapiens | Testo 1: cap.14; Testo 4: cap.14 e 15 |
| 20 | La membrana cellulare: struttura e funzioni | Testo 1: cap.5; Testo 2: cap.11; Testo 3: cap.4 |
| 21 | I meccanismi di trasporto attraverso la membrana: diffusione semplice e facilitata. Il trasporto attivo | Testo 1: cap.2 e 5; Testo 2: cap.12; Testo 3: cap.4 |
| 22 | La trasduzione del segnale. Gli ormoni. Recettori associati alle proteine G. Ruolo dell’AMPc | Testo 1: cap. 5; Testo 2: cap.16; Testo 3: cap. 15 |
| 23 | La proliferazione cellulare: il ciclo cellulare ed i relativi meccanismi di controllo. | Testo 3: cap.14; Testo 4: cap.12 |
| 24 | Il fenotipo neoplastico: Oncogeni e soppressori tumorali. | Testo 1: cap.13; Testo 2: cap.20; Testo 3: cap.16; Testo 4: cap.12 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame scritto seguito da esame orale.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
La membrana plasmatica: struttura e funzioni. Recettori associati alle proteine G. Ruolo dell’AMPc.
Il processo di trascrizione nei procarioti e negli eucarioti: sintesi e rielaborazione degli RNA [mRNA ed RNA non codificanti (ncRNA) compresi i miRNA].
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. Il codice genetico. La sintesi proteica.
Il fenotipo neoplastico: Oncogeni e soppressori tumorali.