15950 - BIOLOGIA E GENETICA (LZ-A)

Conoscenze e abilità da conseguire

Per quanto riguarda la parte relativa alla Biologia, al termine del corso lo studente è in grado di mettere in rapporto le principali funzioni della cellula con la sua struttura. Lo studente conosce i processi cellulari ed ha competenze sugli aspetti della regolazione: la regolazione genica ed i meccanismi principali che presiedono al differenziamento e alla specializzazione cellulare, la regolazione della motilità, i concetti di comunicazione tra cellule, la regolazione del ciclo cellulare e dell'apoptosi. Anche nello studio della riproduzione umana conosce gli aspetti regolativi. Lo studente è in grado di applicare le nozioni apprese per affrontare problemi biomedici relativi ai meccanismi di regolazione e alla loro eventuale alterazione. Per quanto riguarda la parte relativa alla Genetica, al termine del corso, lo studente ha acquisito: la conoscenza dei concetti fondamentali riguardanti l'informazione genetica e i meccanismi correlati alla sua conservazione, espressione e trasmissione; la conoscenza del concetto, della struttura e della funzione del gene e del genoma; la conoscenza dei fenomeni legati alle diverse modalità di trasmissione dei caratteri ereditari, e alla variabilità genetica: polimorfismi, mutazioni e genetica di popolazione; una impostazione metodologica consapevole dell'impiego delle tecnologie avanzate di genetica molecolare; la capacità di applicare le nozioni acquisite a problemi di tipo biomedico.

Contenuti

Introduzione allo studio della biologia moderna

Introduzione alla biologia. La biologia cellulare e molecolare.

Le proprietà dei viventi. Livelli di organizzazione della materia vivente. Gli organismi viventi e l'ambiente.

Lo sviluppo della biologia cellulare moderna. Breve storia della biologia: dalla microscopia alla system biology. I nuovi oggetti di studio dei sistemi complessi: genoma, trascrittoma, proteoma, metaboloma ed interattoma.

Metodologie in campo genomico e post-genomico: strumenti nello studio della biologia e loro possibili applicazioni in campo medico.

Le basi dell'organizzazione biologica: l'ambito cellulare. La teoria cellulare. La cellula: tipologie e strategie evolutive. I virus.

Unità e diversità della vita: criteri di classificazione dei viventi.

Organizzazione del materiale informativo, flusso dell'informazione e regolazione dell'espressione genica

Il nucleo interfasico. La cromatina: struttura e livelli di organizzazione nucleare.

Cromatina e regolazione genica. I nuovi codici: istonico e nucleosomico.

Il nucleo come compartimento altamente organizzato: l’ipotesi dei territori cromosomici. Il codice posizionale e l’epigenoma: nuove frontiere in medicina.

L'espressione del patrimonio informativo: gli aspetti biologici della trascrizione e traduzione.

I nuovi dogmi della biologia: i geni ad RNA o non coding RNAs.

Complessità della regolazione dell'espressione genica: livelli e meccanismi. Regolazione trascrizionale, post-trascrizionale, traduzionale e post-traduzionale negli eucarioti. Destino post-sintetico delle molecole proteiche.

Riproduzione degli organismi e differenziamento

Strategie riproduttive dei viventi: riproduzione sessuata e asessuata. Riproduzione nella specie umana: fenomenologia e cenni sulla regolazione della gametogenesi maschile e femminile.

Struttura dei gameti maturi. Fecondazione.

Le prime fasi dello sviluppo e il differenziamento. Controllo della espressione genica e differenziamento: origine e meccanismi di diversificazione cellulare. Le cellule staminali, genealogie cellulari e memoria biologica. Determinazione e differenziamento.

Organizzazione spazio-temporale degli eventi differenziativi, cenni di biologia dello sviluppo. Interazione tra le cellule ed il loro ambiente. Segnalazione cellulare. Rapporti cellula-cellula e cellula-matrice extracellulare. Esemplificazioni sul rapporto tra comunicazione cellulare e differenziamento.

Un paradigma del differenziamento cellulare: la formazione del muscolo scheletrico.

Divisione e morte cellulare

Il ciclo di divisione delle cellule: dalla fenomenologia alla regolazione.

Meccanismi molecolari di regolazione del ciclo cellulare: promozione e blocco. Le chinasi ciclino-dipendenti e le cicline. Inibitori delle chinasi.

Esemplificazioni sul rapporto tra comunicazione cellulare e proliferazione cellulare.

I processi di mitosi e meiosi: fenomenologia e significato biologico.

Sopravvivenza cellulare. Senescenza cellulare: cenni. Apoptosi e necrosi. Percorsi molecolari e regolazione.

Il cancro

La trasformazione neoplastica: un processo a più fasi. Cenni sulle cellule staminali tumorali e i modelli sulla eterogeneità dei tumori. Eterogeneità e plasticità.

Proprietà di base delle cellule neoplastiche e genetica del cancro.

Concetti di oncogène, oncosoppressore e gene mutatore. MicroRNA e cancro. Esemplificazioni.

Nuove strategie per combattere il cancro: la medicina traslazionale.

Testi/Bibliografia

Come premessa ai libri di testo, si consiglia di attendere l'inizio del corso per orientarsi verso l'acquisto di un testo specifico poichè la docente si riserva di poter operare scelte di testi eventulamente più aggiornati che comunque comunicherà in modo tempestivo agli studenti.

Di seguito sono riportati testi consigliati negli a.a. precedenti:

Ginelli E, Malcovati M et al. Molecole, Cellule e Organismi. EdiSES, 2016.

Becker WM, Kleinsmith LJ, Hardin J, Bertoni GP. Il mondo della cellula. Pearson Bnjamin Cummings IX edizione/2018.

De Leo G, Ginelli E, Fasano S. Biologia e genetica. Edises III edizione/2013.

Testi alternativi: qualsiasi testo di Biologia purchè di livello universitario.
Tra gli altri, ad esempio:

Karp G. Biologia cellulare e molecolare. Edises V edizione/2015.

Fantoni A, Bozzaro S, Del Sal G, Ferrari S, Tripodi M. Biologia cellulare e genetica: parte prima - Biologia Cellulare .Piccin, 2009.

Alberts B, Bray D, Hopkin K, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. L'essenziale di biologia molecolare della cellula. Zanichelli IV edizione/2015.

Per consultazione:

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Biologia molecolare della cellula. Zanichelli V edizione/2009.

Lodish H, Berk A, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Bretscher A, Ploegh H, Matsudaira P. Biologia molecolare della cellula . III Edizione. Zanichelli, 2009.

Metodi didattici

- Didattica frontale.
- Visione e/o segnalazione di siti didattici relativi agli argomenti trattati con l'opportunità di approfondire i contenuti scientifici e trovare soluzioni autonome a problemi posti durante le lezioni teoriche.
- Discussione in aula di dati dalla letteratura scientifica più aggiornata.

Le attività del Laboratorio completeranno le lezioni frontali attraverso una stategia didattica di lavoro a piccoli gruppi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova finale consiste in colloqui orali per entrambe le discipline del corso (Biologia e Genetica) sostenuti nella medesima giornata; tali colloqui verteranno su macro-argomenti facenti parte dei programmi del Corso Integrato.
La valutazione si baserà sul raggiungimento degli obiettivi di conoscenza degli argomenti trattati, sulla capacità di applicare nozioni acquisite a problemi biomedici e sulla competenza nella integrazione dei contenuti della Biologia e Genetica.
Il voto finale risulterà dalla media matematica dei voti riportati nei colloqui di Biologia e di Genetica.

La docente potrà realizzare, se lo riterrà opportuno, verifiche di apprendimento in itinere tese ad una autovalutazione del raggiungimento di obiettivi intermedi di cui anticiperà gli estremi in aula per tempo.

Strumenti a supporto della didattica

- Videoproiezione di diapositive contenenti immagini e schemi esemplificativi gli argomenti trattati.
- Brevi filmati scientifici dei processi in studio.
- Eventuale consultazione di siti didattici in rete sui principali processi biologici.
- Selezione di articoli scientifici di approfondimento ed aggiornamento.

Dettagli sul materiale didattico e la distibuzione di questo agli studenti verranno specificati nel corso delle prime lezioni in aula.

Il docente si riserva di valutare anche la possibilità di compendiare il materiale didattico aggiuntivo e originalmente prodotto dalla docente su una piattaforma offerta come opportunità dalle case editrici dei libri adottati e/o consigliati.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Flavia Frabetti