Italiano

Il corso affronta lo studio dell'organizzazione strutturale e funzionale della cellula eucariotica. Dopo un'introduzione alle caratteristiche generali delle cellule procariotiche ed eucariotiche, verranno analizzate la composizione e l'organizzazione della membrana plasmatica, i meccanismi di trasporto attraverso le membrane biologiche e l'organizzazione del compartimento citoplasmatico. Saranno quindi descritti i principali organelli cellulari, con particolare attenzione alla loro struttura, alle loro funzioni e alla loro integrazione nei processi cellulari. Il corso approfondirà inoltre i meccanismi di traffico vescicolare e di comunicazione intracellulare, il ciclo cellulare e i suoi sistemi di regolazione, i principali meccanismi di morte cellulare programmata (apoptosi), le basi biologiche della trasformazione neoplastica e del cancro, nonché gli aspetti fondamentali della riproduzione cellulare e della gametogenesi, evidenziando le relazioni tra organizzazione strutturale e funzione della cellula.

Biologia e Genetica – De Leo, Ginelli, Fasano - ed Edises

Biologia cellulare e molecolare - G. Karp - ed Edises

Molecole, cellule e organismi - P. Bonaldo, C. Brancolini, E. Ginelli, M. Malcovati, A. Poletti et al. - ed Edises

Il corso di Biologia Cellulare si propone di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali e gli strumenti concettuali necessari per comprendere l'organizzazione strutturale e funzionale della cellula eucariotica, i principali processi biologici che ne regolano il funzionamento e i meccanismi cellulari coinvolti nel mantenimento dell'omeostasi, nella proliferazione, nella morte cellulare e nella riproduzione, secondo i descrittori di Dublino di seguito articolati.
CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Lo studente acquisirà una solida conoscenza dell'organizzazione della cellula eucariotica, della struttura e della funzione della membrana plasmatica e dei principali organelli intracellulari, dei meccanismi di trasporto attraverso le membrane biologiche, del traffico intracellulare e della comunicazione cellulare. Acquisirà inoltre conoscenze sui meccanismi di regolazione del ciclo cellulare, dell'apoptosi, dei processi alla base della trasformazione neoplastica e degli aspetti fondamentali della riproduzione cellulare e della gametogenesi.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per interpretare l'organizzazione strutturale e funzionale delle cellule e dei loro compartimenti, correlare alterazioni cellulari ai relativi effetti fisiologici e patologici e comprendere i meccanismi biologici alla base della proliferazione cellulare, della morte programmata e della trasformazione tumorale. Sarà inoltre in grado di interpretare dati sperimentali e immagini ottenute mediante le principali tecniche di analisi cellulare.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Lo studente svilupperà la capacità di analizzare criticamente dati e osservazioni sperimentali relativi alla biologia cellulare, valutando le relazioni tra struttura e funzione della cellula e comprendendo le potenzialità e i limiti delle principali metodologie impiegate nello studio dei processi cellulari.
ABILITÀ COMUNICATIVE. Lo studente sarà in grado di utilizzare correttamente la terminologia scientifica della biologia cellulare e di esporre con chiarezza i principali concetti teorici, discutendo i meccanismi cellulari e le loro implicazioni fisiologiche e patologiche con un linguaggio scientificamente appropriato.
CAPACITÀ DI APPRENDERE. Lo studente svilupperà capacità di apprendimento autonome che gli consentiranno di approfondire e aggiornare le proprie conoscenze nell'ambito della biologia cellulare, anche attraverso la consultazione critica della letteratura scientifica di settore.

Conoscenze fornite dai corsi di Biologia, Chimica generale ed inorganica, Biochimica.

L'insegnamento è articolato in lezioni frontali, finalizzate a fornire agli studenti le conoscenze teoriche relative all'organizzazione strutturale e funzionale della cellula eucariotica e ai principali processi cellulari.

Il raggiungimento degli obiettivi dell'insegnamento è certificato mediante il superamento di un esame orale, con valutazione espressa in trentesimi.
La prova orale ha una durata media di 20–30 minuti e consiste in un colloquio volto ad accertare:
i) la conoscenza e la comprensione dei principali argomenti trattati durante il corso;
ii) la capacità di applicare le conoscenze acquisite per interpretare i processi biologici a livello cellulare;
iii) la capacità di effettuare collegamenti tra i diversi argomenti dell'insegnamento, utilizzando un linguaggio scientifico appropriato.
Poiché l'insegnamento è organizzato come Corso Integrato con il modulo di Biologia Molecolare (4 CFU), la valutazione finale sarà espressa in trentesimi e deriverà dalla media ponderata dei voti conseguiti nei due moduli, proporzionalmente ai rispettivi crediti formativi (6 CFU per Biologia Cellulare e 4 CFU per Biologia Molecolare).
Criteri per l'attribuzione del voto
<18 – Non superato: lo studente non dimostra una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati né la capacità di applicare correttamente i concetti fondamentali della biologia cellulare.
18–21 – Sufficiente: lo studente dimostra una conoscenza essenziale dei contenuti fondamentali e una capacità di esposizione adeguata, sebbene con limitata autonomia di ragionamento.
22–24 – Discreto: lo studente possiede una buona conoscenza degli argomenti del corso, è in grado di applicare correttamente i principali concetti e utilizza una terminologia scientifica generalmente appropriata.
25–26 – Buono: lo studente dimostra una solida preparazione, capacità di collegare i diversi argomenti del corso, autonomia di giudizio e un linguaggio scientifico corretto.
27–29 – Molto buono: lo studente evidenzia una conoscenza approfondita dei contenuti, capacità di analisi critica, padronanza della terminologia e ottime capacità espositive.
30 – Eccellente: lo studente dimostra una preparazione completa e approfondita, elevata capacità di integrazione dei concetti, autonomia critica e piena padronanza del linguaggio scientifico.
30 e lode: può essere attribuita allo studente che, oltre a soddisfare pienamente i requisiti per il voto di 30/30, dimostri particolare capacità di approfondimento, spirito critico, chiarezza espositiva e padronanza degli argomenti, andando oltre quanto normalmente richiesto.
Durante la prova non sarà consentita la consultazione di materiale didattico, prontuari, vocabolari o strumenti informatici di alcun genere, salvo diverse e specifiche disposizioni previste dall’Ufficio competente per la gestione dei DSA, in conformità alla legge 170/2010.

La frequenza alle lezioni è obbligatoria, con un massimo del 25% di assenze consentite.
Materiale di supporto: il materiale didattico utilizzato durante il corso (slide e altri materiali di approfondimento) sarà reso disponibile agli studenti attraverso la piattaforma e-learning dell'Ateneo.
Il docente è disponibile per il ricevimento degli studenti nei giorni e negli orari indicati nella scheda dell'insegnamento e, su richiesta, anche in altri momenti da concordare via e-mail.

Introduzione alla biologia. Caratteri generali della materia vivente, livelli di organizzazione biologica e proprietà fondamentali degli organismi viventi. Teoria cellulare e principi alla base dell'organizzazione della vita. Caratteristiche principali della cellula procariotica ed eucariotica, con particolare riferimento alla struttura, alla funzione e alla compartimentazione cellulare.
Importanza biologica dell'acqua. Proprietà chimico-fisiche dell'acqua e loro significato biologico. Struttura, classificazione e funzione delle principali macromolecole di interesse biologico: carboidrati, proteine, acidi nucleici e lipidi.
La membrana plasmatica. Struttura e organizzazione della membrana secondo il modello a mosaico fluido. Composizione lipidica e proteica, proprietà funzionali e ruolo nella compartimentazione cellulare. Meccanismi di trasporto attraverso la membrana: diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo primario e secondario, osmosi ed endocitosi/esocitosi.
Trasduzione del segnale. Principi della comunicazione cellulare. Segnali extracellulari e recettori di membrana e intracellulari. Vie di trasduzione del segnale mediate da PKA e PKC. Meccanismo d'azione del glucagone. Recettori transmembrana a singolo passaggio, via di Ras e cascata delle MAP chinasi (MAPKs). Recettori intracellulari e regolazione dell'espressione genica.
Sistema endomembranoso. Organizzazione e funzioni del reticolo endoplasmatico liscio e rugoso, dell'apparato di Golgi e dei lisosomi. Smistamento e indirizzamento delle proteine ai compartimenti cellulari. Signal Recognition Particle (SRP) e via secretoria. Meccanismi di formazione delle vescicole, regolazione del traffico vescicolare, endocitosi ed esocitosi.
Il nucleo. Struttura e organizzazione del nucleo cellulare: involucro nucleare, pori nucleari e nucleolo. Organizzazione della cromatina e livelli di compattazione del DNA. Struttura del cromosoma, definizione e analisi del cariotipo. Alterazioni del numero cromosomico: euploidie e aneuploidie.
Il ciclo cellulare. Fasi del ciclo cellulare e principali checkpoint di controllo. Transizione G1/S e ruolo della proteina del retinoblastoma (pRb). p53 come "guardiano del genoma". Complesso MPF, cicline e chinasi ciclina-dipendenti (CDK). Mitosi e meiosi: fasi, significato biologico e meccanismi di regolazione. Complesso APC/C e controllo della transizione metafase-anafase.
Apoptosi. Meccanismi molecolari della morte cellulare programmata. Via intrinseca e via estrinseca dell'apoptosi, regolazione e significato fisiologico. Principali tecniche sperimentali utilizzate per lo studio dell'apoptosi.
Ciclo cellulare e cancro. Alterazioni dei meccanismi di controllo del ciclo cellulare nella trasformazione neoplastica. Oncogeni, geni oncosoppressori e loro ruolo nello sviluppo delle neoplasie.
Riproduzione e sessualità. Caratteri generali della riproduzione sessuata. Meccanismi della gametogenesi maschile (spermatogenesi e spermiogenesi) e femminile (ovogenesi, ciclo ovarico e ciclo uterino). Meccanismi cellulari e molecolari della fecondazione.
Introduzione alle principali tecniche di laboratorio. Principi teorici e principali applicazioni dell'allestimento di preparati istologici, della tecnica di Western blot e dell'immunofluorescenza, con riferimento al loro impiego nello studio della biologia cellulare.

Italian

The course provides an overview of the structural and functional organization of the eukaryotic cell. Following an introduction to the general characteristics of prokaryotic and eukaryotic cells, students will examine the structure and organization of the plasma membrane, the mechanisms of membrane transport, and the organization of the cytoplasmic compartment. The course will then focus on the structure and function of the major intracellular organelles and their coordinated roles in cellular physiology. In addition, the course will cover intracellular trafficking and cell communication, cell cycle regulation, the molecular mechanisms underlying programmed cell death (apoptosis), the biological basis of cancer development, and the fundamental aspects of cell reproduction and gametogenesis, highlighting the relationship between cellular structure and function.

Biologia e Genetica – De Leo, Ginelli, Fasano - ed Edises

Biologia cellulare e molecolare - G. Karp - ed Edises

Molecole, cellule e organismi - P. Bonaldo, C. Brancolini, E. Ginelli, M. Malcovati, A. Poletti et al. - ed Edises

LEARNING OBJECTIVES. The Cell Biology course aims to provide students with the fundamental knowledge and conceptual tools required to understand the structural and functional organization of the eukaryotic cell, the major biological processes regulating cellular function, and the cellular mechanisms involved in maintaining homeostasis, proliferation, programmed cell death, and reproduction, in accordance with the Dublin Descriptors outlined below.
KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. Students will acquire a thorough understanding of the structural and functional organization of the eukaryotic cell, including the plasma membrane and the major intracellular organelles, membrane transport mechanisms, intracellular trafficking, and cell communication. They will also gain knowledge of the molecular mechanisms regulating the cell cycle, programmed cell death (apoptosis), the biological basis of cancer development, and the fundamental aspects of cell reproduction and gametogenesis.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. Students will be able to apply the acquired knowledge to interpret the structural and functional organization of cells and their compartments, relate cellular alterations to their physiological and pathological consequences, and understand the biological mechanisms underlying cell proliferation, programmed cell death, and tumorigenesis. They will also be able to interpret experimental data and images obtained using the principal techniques employed in cell biology.
MAKING JUDGEMENTS. Students will develop the ability to critically analyze experimental data and observations in cell biology, evaluate the relationships between cellular structure and function, and understand the strengths and limitations of the principal methodologies used to investigate cellular processes.
COMMUNICATION SKILLS. Students will be able to use the scientific terminology of cell biology appropriately and communicate the main theoretical concepts clearly, discussing cellular mechanisms and their physiological and pathological implications using accurate scientific language.
LEARNING SKILLS. Students will develop independent learning skills that will enable them to further expand and continuously update their knowledge in the field of cell biology through the critical evaluation of the scientific literature.

Basic knowledge acquired in the courses of Biology, General and Inorganic Chemistry, and Biochemistry.

The course is organized exclusively as lectures aimed at providing students with the theoretical foundations of the structural and functional organization of the eukaryotic cell and the major cellular processes.

The achievement of the course learning objectives is assessed through an oral examination, with the final grade expressed on a 30-point scale.
The oral examination lasts approximately 20–30 minutes and consists of an interview designed to assess:
i) knowledge and understanding of the main topics covered during the course;
ii) the ability to apply the acquired knowledge to the interpretation of biological processes at the cellular level;
iii) the ability to establish connections among the different topics covered in the course and to discuss them using appropriate scientific terminology.

Since this course is a module of the Integrated Course in Cell and Molecular Biology, the final grade will be expressed on a 30-point scale and will be calculated as the weighted average of the grades obtained in the two modules, according to their respective credit values (6 ECTS for Cell Biology and 4 ECTS for Molecular Biology).

Grading Criteria
<18 – Fail: The student does not demonstrate sufficient knowledge of the course topics or the ability to correctly apply the fundamental concepts of cell biology.
18–21 – Satisfactory: The student demonstrates an essential understanding of the fundamental course contents and an adequate ability to present them, although with limited independent reasoning.

22–24 – Fair: The student demonstrates a good understanding of the course topics, is able to correctly apply the main concepts, and generally uses appropriate scientific terminology.

25–26 – Good: The student demonstrates solid knowledge of the subject, the ability to integrate different course topics, sound independent judgment, and appropriate scientific language.

27–29 – Very Good: The student demonstrates an in-depth understanding of the course contents, critical thinking skills, mastery of scientific terminology, and excellent communication skills.

30 – Excellent: The student demonstrates comprehensive and in-depth knowledge of the subject, an outstanding ability to integrate concepts, strong critical thinking skills, and complete mastery of scientific terminology.

30 with honors: Honors may be awarded to students who, in addition to meeting all the requirements for the highest grade, demonstrate exceptional depth of understanding, critical insight, clarity of presentation, and mastery of the subject beyond the expected standard.

During the examination, the use of textbooks, lecture notes, dictionaries, or any electronic devices is not permitted, except where specific accommodations have been authorized by the University's Office for Students with Specific Learning Disorders (SLD), in accordance with Italian Law No. 170/2010.

Attendance is mandatory, with a maximum of 25% absences permitted.
Supporting material: the teaching materials used during the course (lecture slides and additional learning resources) will be made available to students through the University's e-learning platform.
The instructor is available for office hours on the days and times indicated in the course information sheet and, upon request, at other times to be arranged by e-mail.

### **Course Contents**

**Introduction to Biology.** General characteristics of living organisms, levels of biological organization, and the fundamental properties of living systems. Cell theory and the basic principles underlying the organization of life. General features of prokaryotic and eukaryotic cells, with particular emphasis on their structure, function, and cellular compartmentalization.

**Biological importance of water.** Physicochemical properties of water and their biological significance. Structure, classification, and functions of the major classes of biological macromolecules, including carbohydrates, proteins, nucleic acids, and lipids.

**The plasma membrane.** Structure and organization of the plasma membrane according to the fluid mosaic model. Lipid and protein composition, functional properties, and its role in cellular compartmentalization. Mechanisms of membrane transport, including simple diffusion, facilitated diffusion, primary and secondary active transport, osmosis, and vesicular transport through endocytosis and exocytosis.

**Cell signaling.** Principles of cell communication. Extracellular signals and membrane and intracellular receptors. Signal transduction pathways mediated by protein kinase A (PKA) and protein kinase C (PKC). Mechanism of glucagon action. Single-pass transmembrane receptors, the Ras signaling pathway, and the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade. Intracellular receptors and regulation of gene expression.

**The endomembrane system.** Organization and functions of the smooth and rough endoplasmic reticulum, the Golgi apparatus, and lysosomes. Protein targeting and sorting to intracellular compartments. Signal Recognition Particle (SRP)-mediated protein targeting and the secretory pathway. Mechanisms of vesicle formation, regulation of vesicular trafficking, and the molecular processes underlying endocytosis and exocytosis.

**The nucleus.** Structure and organization of the cell nucleus, including the nuclear envelope, nuclear pore complexes, and nucleolus. Chromatin organization and the different levels of DNA compaction. Chromosome structure, karyotype definition and analysis. Numerical chromosome abnormalities, including euploidy and aneuploidy.

**The cell cycle.** Phases of the cell cycle and the major cell cycle checkpoints. The G1/S transition and the role of the retinoblastoma protein (pRb). p53 as the "guardian of the genome." Maturation-promoting factor (MPF), cyclins, and cyclin-dependent kinases (CDKs). Mitosis and meiosis: stages, biological significance, and regulatory mechanisms. The anaphase-promoting complex/cyclosome (APC/C) and regulation of the metaphase-to-anaphase transition.

**Apoptosis.** Molecular mechanisms of programmed cell death. Intrinsic and extrinsic apoptotic pathways, their regulation, and physiological significance. Overview of the principal experimental techniques used to investigate apoptosis.

**The cell cycle and cancer.** Alterations of cell cycle regulatory mechanisms in neoplastic transformation. Oncogenes, tumor suppressor genes, and their role in cancer development and progression.

**Reproduction and sexuality.** General principles of sexual reproduction. Mechanisms of male gametogenesis, including spermatogenesis and spermiogenesis, and female gametogenesis, including oogenesis, the ovarian cycle, and the uterine cycle. Cellular and molecular mechanisms underlying fertilization.

**Introduction to selected laboratory techniques.** Theoretical principles and major applications of histological specimen preparation, Western blotting, and immunofluorescence, with particular emphasis on their use in cell biology research.