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    Gilda COBELLIS

    Insegnamento di BIOLOGIA APPLICATA

    Corso di laurea magistrale a ciclo unico in MEDICINA E CHIRURGIA (Sede di Caserta)

    SSD: BIO/13

    CFU: 8,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 100,00

    Periodo di Erogazione: Annualità Singola

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    italiana

    Contenuti

    1: STRUTTURA DELLE MOLECOLE BIOLOGICHE
    2: VIRUS, CELLULE, ORGANIZZAZIONE E STRUTTURE CELLULARI
    3: COMUNICAZIONE TRA CELLULE
    4: DIVISIONE CELLULARE E CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE
    5: MECCANISMI DI MORTE CELLULARE
    6: MECCANISMI CHE REGOLANO L'ESPRESSIONE GENICA
    7: MECCANISMI CHE REGOLANO L'EREDITARIETA'

    Testi di riferimento

    -Biologia e Genetica – DeLeo, Ginelli, Fasano - ed Edises
    -Biologia cellulare e molecolare - G.Karp - ed Edises

    Obiettivi formativi

    Portare lo studente a capire come funziona una cellula, ossia come le molecole cellulari (proteine, carboidrati, lipidi, DNA ed RNA) si integrano e cooperano per dar luogo ad un organismo (unicellulare o pluricellulare) che si nutre, si muove, risponde agli stimoli, cresce, si divide, si riproduce..VIVE! Trasmettere quindi le conoscenze utili a comprendere:
    a) i diversi livelli di organizzazione cellulare nella logica costruttiva delle strutture cellulari,
    b) i principi unitari che presiedono al funzionamento delle diverse unità
    biologiche nella loro logica energetica ed informazionale,
    c) i meccanismi che sono alla base della variabilità ed ereditarietà

    Prerequisiti

    conoscenze di base della chimica generale

    Metodologie didattiche

    Il corso è organizzato in lezioni frontali gestite con supporto informatico (diapositive e video) e cartaceo (pubblicazioni scientifiche) ed esercitazioni di approfondimento su argomenti specifici

    Metodi di valutazione

    Durante il corso: discussione/confronto con gli studenti sugli argomenti trattati
    Fine corso: esame orale

    Altre informazioni

    Durante il corso gli studenti possono essere ricevuti a Caserta nei giorni e negli orari di ricevimento, previo appuntamento telefonico o via e-mail; nei restanti mesi, gli studenti possono essere ricevuti presso il Dipartimento di Medicina Sperimentale (sede Napoli) sempre previo appuntamento.
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    Programma del corso

    -Organizzazione molecolare della vita –
    Acqua: Carboidrati: Lipidi: Proteine: gli amminoacidi ed il legame peptidico, dalla struttura primaria alla terziaria; la struttura quaternaria. Denaturazione e rinaturazione; regolazione dell’attività biologica. Proteine chaperon; ubiquitinazione; proteasoma e proteolisi.
    Misfolding delle proteine e patologie correlate.
    Acidi nucleici: dal nucleotide al cromosoma metafasico; da Miescher a Chargaff, Wilkins e Franklin; il modello di Watson e Crick; strategie di compattamento del DNA (virus, batteri e cellule eucariotiche); parametri chimico-fisici del DNA; denaturazione e rinaturazione; grandezza e complessità del genoma; interazione DNA-proteine
    -Le basi dell’organizzazione biologica-
    La classificazione degli organismi viventi: l’albero della vita; principi di sistematica; gli organismi e le cellule; la teoria cellulare; le proprietà fondamentali delle cellule
    I procarioti – descrizione morfologica e biochimica, similitudini e differenze. Archea
    La cellula eucariotica
    La membrana plasmatica: cronologia degli studi sulla composizione della membrana plasmatica; morfologia struttura e funzione (osmosi e diffusione, meccanismi di trasporto passivo e attivo). Giunzioni cellulari e comunicazioni con la matrice cellulare.
    Il nucleo: carioteca e pori nucleari, DNA, cromatina, cromosomi, cariotipo, nucleolo.
    Gli apparati membranosi: reticolo endoplasmatico liscio e rugoso, apparato del Golgi, lisosomi, perossisomi – morfologia, struttura. Traffico di membrane (NSF, SNAPs, v-SNARE, t-SNARE, Rab).
    Patologie lisosomali
    I ribosomi:
    I mitocondri: principi di energetica; organizzazione e struttura (il genoma mitocondriale, modalità del flusso dell’informazione nei mitocondri), teoria endosimbiontica. Funzioni: la respirazione cellulare (dalla glicolisi alla catena di trasporto degli elettroni fino alla sintesi di ATP), le molecole che vi partecipano, il bilancio energetico del processo.
    Patologie mitocondriali
    Il citoscheletro: motilità cellulare, proteine motrici
    La Duplicazione del DNA: esperimento di Meselson e Stahl, caratteristiche generali del processo, la duplicazione nei procarioti, la duplicazione negli Eucarioti, il problema dei telomeri.
    Flusso dell’informazione
    -La trascrizione e la maturazione delle molecole di RNA: caratteristiche generali del processo, la trascrizione nei procarioti, la trascrizione negli Eucarioti (RNApol I, II, III), la maturazione del messaggero (capping, metilazione, poliadenilazione, splicing, editing) e dei tRNA e rRNA, il rimodellamento della cromatina, concetto di gene, un mondo a RNA
    Flusso dell’informazione
    -La trascrizione e la maturazione delle molecole di RNA: caratteristiche generali del processo, la trascrizione nei procarioti, la trascrizione negli Eucarioti (RNApol I, II, III), la maturazione del messaggero (capping, metilazione, poliadenilazione, splicing, editing) e dei tRNA e rRNA, il rimodellamento della cromatina, concetto di gene, un mondo a RNA
    -La struttura del codice genetico e la traduzione: proprietà e decifrazione del codice (esperimento di Crick e Brenner, di Niremberg e Leder), l’apparato biosintetico, fase ATP-dip della sintesi proteica (o fase di caricamento dell’amminoacido), fase GTP-dip, la selenocisteina e la pirrolisina; folding e misfolding proteico, il proteasoma, genomica, trascrittomica e proteomica.
    - La regolazione dell’espressione genica: nei procarioti a livello trascrizionale (operone Lac e triptofano), post-trascrizionale (attenuazione), tradizionale (riboswitch); negli eucarioti a livello trascrizionale (sequenze regolative, metilazione del DNA, acetilazione degli istoni, imprinting), post-trascrizionale e traduzionale/post-traduzionale (micro-RNA). Esempi della complessità dei meccanismi di regolazione negli eucarioti.
    Tecniche di biologia molecolare: estrazione del DNA, Southern, northern e western blots, PCR, Arrays.
    -Sorting delle proteine: attraverso il poro della carioteca, proteine mitocondriali, del cloroplasto, dei perossisomi; quando una proteina è sintetizzata dai ribosomi adesi alle membrane del reticolo: come una proteina raggiunge la sua destinazione finale; formazione dei lisosomi, endocitosi/esocitosi costitutiva e regolata, mediata da recettori, meccanismi di adesione cellulare
    Comunicazione endocrina, paracrina ed autocrina: il concetto di ormone rivisitato; recettori di membrana e nucleari; l’ossido nitrico. La traduzione del segnale: elementi costitutivi, le diverse cascate regolative conosciute; Effetti gnomici e non-genomici. Regolazione della trascrizione.
    Virus: caratteristiche generali, morfologia, modalità di infezione
    Ciclo cellulare (mitotico e meiotico) e suo controllo: le (cicline/cdk), l’APC e i check-points. La complessità del ciclo cellulare nei mammiferi. Proto-oncogeni, oncogeni e oncosopressori. Il ruolo di p53, apoptosi, anoikis.
    -La Riproduzione: agamica, anfigonica e partenogenetica. La riproduzione sessuata: origine delle cellule germinali, differenziamento gonadico, spermatogenesi, ovogenesi. Controllo ormonale durante la gametogenesi maschile e femminile.
    La fecondazione
    -Differenziamento
    Genetica
    -Il metodo e le prove sperimentali di Mendel: caratteri singoli e la segregazione; caratteri ed assortimento indipendente; il reincrocio.
    Dominanza incompleta e Codominanza. Allelia multiplia (sistema AB0 dei gruppi sanguigni). La pleiotropia. Epistasi (rapporti mendeliani atipici).
    Esperienze di Morgan (associazione genica e caratteri legati al sesso): basi biologiche della ricombinazione, associazione completa e incompleta, mappe fisiche e genetiche, il crossing over ineguale
    Ambiente e geni: l’espressione genica è modulata dall’ambiente, il concetto di penetranza ed espressività, caratteri poligenici ed eredità quantitativa.
    Sesso e geni: la determinazione e il differenziamento sessuale. Inversione sessuale. Ormoni e comportamento
    Genetica umana:
    cromosomi umani e cariotipo, studio dei caratteri ereditari umani, eredità autosomica (dominante e recessiva), associata al cromosoma X (dominante e recessiva), al cromosoma Y, eredità mitocondriale.
    Effetto materno
    Le Mutazioni: classificazione, variazione della struttura del DNA (mutazioni puntiformi) in regioni codificanti e non codificanti. Il fenomeno dell’espansione di triplette. Mutazioni spontanee e indotte. Agenti mutageni
    Meccanismi di riparazione del DNA. Danni al DNA ed aging.
    Variazioni della struttura dei cromosomi e del numero. Esempi osservabili nella specie umana. Cause di aneuploidia. La disomia uniparentale

    English

    Teaching language

    Italian

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