17215 - INTRODUZIONE ALLA BIOLOGIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di far acquisire allo studente i principi fondamentali che guidano l’organizzazione e il funzionamento delle cellule, a partire dalle molecole biologiche di base per arrivare ai tessuti. Nel corso verrà anche trattato l'argomento dell'origine della vita sul nostro pianeta e l'evoluzione della cellula. Al termine del corso lo studente saprà descrivere struttura e funzione di cellule procariotiche ed eucariotiche (animali e vegetali), con particolare attenzione ai comparti subcellulari, al metabolismo energetico, al processo di divisione cellulare e ai meccanismi di comunicazione tra cellule. Al termine del corso lo studente, anche attraverso l’acquisizione di un corretto vocabolario , avrà una competenza generale sulle funzioni cellulari, che gli permetterà di affrontare con profitto le materie biologiche che seguono nel percorso di studi.

Contenuti

1. Struttura e Funzione delle Macromolecole Biologiche

1.1 Gli amminoacidi e le proteine

• Struttura e proprietà degli amminoacidi; organizzazione strutturale delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

• Proteine fibrose e globulari.
• Relazione struttura e funzione delle proteine: Emoglobina e mioglobina. Struttura dell'eme. Curve di saturazione per l'ossigeno e cooperatività.

1.2 Lipidi e membrane biologiche

• Classificazione dei lipidi: acidi grassi, i trigliceridi, i glicerofosfolipidi, sfingolipidi e steroidi.
• Struttura delle membrane biologiche: caratteristiche chimico fisiche dei doppi stati fosfolipidici. Modello a mosaico fluido e diffusione laterale dei lipidi e delle proteine di membrana.Cenni sui lipid rafts.
• Principali funzioni delle membrane. Trasporto di molecole attraverso le membrane: sistemi di diffusione semplice, trasporto passivo, trasporto attivo primario e secondario; canali ionici selettivi.

1.3 Carboidrati

2. Fondamenti di Bioenergetica.

• Termodinamica e spontaneità dei processi metabolici: Definizione e significato biologico dell’energia libera; relazione tra energia libera, entropia, entalpia e costante di equilibrio.
• Meccanismi di trasferimento dell’energia: reazioni energeticamente accoppiate
• Molecole biologiche ad alta energia: composti fosforilati ad alta energia e nucleotidi ridotti
• L’ATP ed il potenziale di trasferimento del gruppo fosforico.

3. Evoluzione e biodiversità

• Origine della vita. Fotosintesi anossigenica. Fotosintesi ossigenica e ossigeno atmosferico. Autotrofia e eterotrofia. Endosimbiosi primarie e i primi eucarioti.
• Procarioti: parete cellulare, evoluzione rapida, adattamenti nutrizionali e metabolici. Archea. Bacteria. Cianobatteri.
• Protisti. Endosimbiosi secondaria. Escavati: Euglena. SAR: Stramenopili, Alveolati, Rizari. Archaeplastida: Alghe verdi. Chlamydomonas reinhardtii. Utilizzo delle microalghe per la produzione di biocarburanti e bioenergia.

4. Biologia vegetale

• Citologia vegetale. Il vacuolo. La parete cellulare. Biosintesi della cellulosa. Lignina. Plasmodesmi. Apoplasto e simplasto. Caratteristiche generali dei plastidi.
• La fotosintesi ossigenica. Il trasporto lineare degli elettroni dall’acqua al NADP⁺ e la sintesi chemiosmotica dell’ATP. Ciclo di Calvin-Benson per l’organicazione del carbonio. Fotorespirazione e sistemi di concentrazione della CO2 nelle piante C4.
• Piante. Colonizzazione della terra ferma. Piante non-vascolari: muschi (briofite). Piante terrestri vascolari senza semi. Piante terrestri con semi (spermatofite) senza fiori (gimnosperme): ovulo e seme. Piante con semi (spermatofite) con fiori (angiosperme): fiore e frutto

5. Biologia Cellulare

• La cellula eucariotica: struttura e funzioni degli organuli cellulari e differenze con la cellula procariote
• Il citoscheletro e il movimento cellulare.
• La superficie cellulare e le interazioni cellula-cellula.
• Il nucleo. la replicazione del DNA e la Mitosi.
• Il ciclo cellulare e la sua regolazione. Apoptosi.
• Il flusso dell'informazione genetica e il dogma centrale della biologia.
• I fenomeni di trasporto transmembranario. Il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi e i lisosomi.
• Regolazione e comunicazione cellulare. I segnali e la loro trasduzione.
• Differenziamento e staminalità
• Rirpoduzione e meiosi
  

Metodi didattici

Il corso è composto da 8 CFU di lezioni frontali, corrispondenti a 64 ore suddivise in 16 ore di biochimica delle macromolecole (Prof.ssa Romana Fato), 24 ore di evoluzione, biodiversità e biologia vegetale (Prof.ssa Francesca Sparla) e 24 ore di biologia animale (Prof.ssa Monica Forni). Tutte le lezioni sono accompagnate dalla proiezione di immagini e schemi reperibili anche sulla piattaforma Virtuale-Università di Bologna.

Le domande e le richieste di chiarimento da parte degli studenti sono sempre ben accette, sia durante che alla fine della lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento ha come scopo valutare il raggiungimento degli obbiettivi didattici e verrà condotta mediante esame scritto organizzato in 3 domande a risposta aperta (massimo 5 pt a domanda) e 25 domande a risposta multipla (1 pt a domanda, non sono previste penalità per risposte sbagliate o non date). Soglia minima per la sufficienza: 25 punti equivalenti a 18/30. A seguire ad ogni punto aggiuntivo corrisponderà un voto in più. La lode viene assegnata al raggiungimento di 38 punti.

Il voto finale verrà calcolato come media pesata dei due voti conseguiti nei moduli di "17215-Introduzione alla Biologia" e "13731-Genetica Generale"

Strumenti a supporto della didattica

Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di presentazioni power point. I file delle presentazioni power point con relative note saranno messi a disposizione degli studenti durante il corso (Virtule-Università di Bologna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Sparla

Consulta il sito web di Monica Forni

Consulta il sito web di Romana Fato