ECTS - University of Pisa
Il corso è organizzato in due moduli distinti: 1. Biologia Molecolare (Prof.ssa Silvia Pellegrini, Dott.ssa Veronica Mariotti) 2. fisiologia (Dott.ssa Laura sebastiani, Prof.ssa Paola Binda).
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito padronanza dei concetti chiave di biologia molecolare e di fisiologia, con particolare riferimento al comportamento umano normale e patologico.
In particolare, lo studente acquisira' solide conoscenze su:
The course is organized in two distinct but integrated modules: 1. Molecular Biology (Prof. Silvia Pellegrini, Dr Veronica Mariotti) 2. Physiology (Dr Sebastiani & Binda).
At the end of the course, the student will acquire knowledge of key concepts of molecular biology and physiology, with particular attention to human normal and pathological behavior.
The student who completes the course successfully will be able to demonstrate a solid knowledge of:
La verifica delle conoscenze acquisite avverrà tramite un esame contestuale per i due moduli, in cui lo studente dovrà dimostrare padronanza degli argomenti trattati a lezione, esponendoli sinteticamente in forma scritta in risposta a domande aperte.
In the final examination the student must demonstrate his/her knowledge of the course material and to organize an effective and accurate written reply to open questions
Nell'apprendimento dei contenuti del corso, lo studente acquisira' le seguenti capacita' specifiche
Students are expected to acquire the following skills
Le capacità acquisite dallo studente saranno valutate mediante l'esame finale scritto, in particolare valutando la correttezza del linguaggio e la capacita' di connettere diversi piani di descrizione, dal comportamento alle molecole (es. percezione-recettori)
The acquired skills will be evaluated by the written final examination, evaluating the property of language and proposing questions tha require connecting different levels of analysis, from behavior to molecules (e.g. quality of perception & sensory receptors)
Nell'affrontare l'analisi dei principali argomenti di biologia molecolare e fisiologia umana, applicati allo studio del comportamento umano, gli studenti acquisiranno le seguenti competenze trasfersali
Through the analysis of the main molecular biology and human physiology issues, applied to the study of human behavior, students will also acquire the following life-long-learning (LLL) skils
I comportamenti acquisiti saranno verificati durante la prova scritta finale, valutando l'efficacia con cui gli studenti rispondono ai quesiti entro uno spazio assegnato (sintesi) e verificando che le risposte riflettano la piena comprensione dei concetti di relazione probabilistica, multi-fattoriale, causale.
The acquired skills will be verified by the final written examination, specifically evaluating the efficacy of the responses (within the allotted space) and verifying that they reflect the in-depth understanding of the concepts of causal, probabilistic and complex relationships.
Lo studente dovrà avere conoscenze di base di biologia della cellula, con particolare riferimento alla struttura degli acidi nucleici e delle proteine e al loro funzionamento. Dovra' altresi' avere conoscenze di base dell'anatomia umana, con particolare riferimento al sistema nervoso.
The student must have basic knowledge of cellular biology, with particular attention to nucleic acid and protein structure and function, and basic knowledge of the human anatomy
Le lezioni sono prevalentemente frontali ma prevedono momenti di verifica formativa e di relazione diretta con il docente e con il gruppo degli studenti (attraverso domande e interventi)
Teaching is mainly through lecturing. However, it includes additional learning activities, mainly QA sessions and collective discussions led by the instructor.
Biologia molecolare:
Progetto Genoma Umano. Sequenziamento e annotazione del genoma: approccio gerarchico (top down) e approccio shotgun. Identificazione dei geni: il sequenziamento delle EST (Expressed Sequence Tags), la ricerca delle ORF (Open Reading Frames). Identificazione degli elementi funzionali presenti nella sequenza del Genoma Umano: progetto ENCODE.
Organizzazione del genoma umano. Sequenze uniche e ripetute, codificanti e “spazzatura”.
Variabilità del genoma. I polimorfismi genetici (VNTR, SNP, CNV). I polimorfismi come fattori di suscettibilità genetica a fenotipi complessi (patologie multifattoriali) o come responsabili della diversa risposta al trattamento con i farmaci. Caratterizzazione del varioma umano, progetto 1000GENOMES. Identificazione dei principali aplotipi umani: progetto HAPMAP.
Il comportamento umano tra natura e cultura. La genetica quantitativa. Stima delle influenze genetiche e ambientali. Gli studi sui gemelli e sui soggetti adottati a confronto.
Correlazioni e interazioni geni e ambiente. Il ruolo dell’epigenetica.
I sistemi ossitocinergico, serotoninergico, dopaminergico e loro implicazioni nello sviluppo del comportamento sociale.
Comportamento violento, nuove implicazioni della genetica molecolare in ambito forense.
Le basi genetiche del comportamento morale.
Le basi molecolari dei disturbi dell'apprendimento.
Maturazione del cervello dal periodo fetale all'adolescenza.
Effetti a lungo termine dello stress prenatale e postnatale dei primi anni di vita. Meccanismi epigenetici dello stress prenatale e postnatale.
Implicazione dei telomeri e del microbiota intestinale nel modulare gli effetti dello stress prenatale e dei primi anni di vita.
Fisiologia:
Le proteine di membrana: recettori, enzimi, trsportatori, proteine strutturali. I meccanismi di trasporto attraverso la membrana: trasporto attivo e passivo. I canali ionici: meccanismi di cancello. Il potenziale di membrana
La cellula nervosa. Il potenziale d'azione: meccanismi ionici, il periodo refrattario, meccanismo di propagazione. Ruolo della mielina.
Generalita' delle vie sensoriali e delle aree corticali deputate alla sensazione. Sensibilita' gustativa: epitelio sensoriale, trasduzione del segnale e vie afferenti. Sensibilita' Olfattiva (parte1): epitelio sensoriale e trasduzione del segnale.
La sinapsi elettrica e chimica. Meccanismi di integrazione sinaptica.
Generalità sui sistemi sensoriali. I recettori sensoriali: meccanismi di trasduzione e codifica dei segnali. Modalità, Intensità, Durata e localizzazione degli stimoli sensoriali.
Sensibilita' gustativa: epitelio sensoriale, trasduzione del segnale e vie afferenti.
Sensibilita' olfattiva: epitelio sensoriale e trasduzione del segnale; codifica di popolazione a livello del bulbo olfattivo e vie olfattive centrali. Il sistema olfattivo e le emozioni.
Somatosensazione: distribuzione e composizione dei nervi spinali; tipologia di recettori (termo e nocicettori; meccanocettori); focus su meccanocezione: esame dettagliato dei recettori cutanei; vie di conduzione e loro organizzazione somatototopica; definizione di campo recettivo; definizione e utilita' dell'inibizione laterale; focus su nocicezione: recettori, vie afferenti e rappresentazione centrale; controllo del dolore (meccanismi a cancello; controllo discendente). Plasticita' della corteccia somatosensoriale. Il fenomeno dell'arto fantasma.
Vista: struttura generale della retina; fotorecettori (meccanismo di fototrasduzione e differenze tra coni e bastoncelli); vie postrecettoriali (sistemi on e off; combinazione dei segnali dai tre tipi di coni); la percezione della luce (adattamento alla luce e al buio) e del colore (visione tricromatica; meccanismi di opponenza; la costanza del colore); vie visive centrali; caratteristiche della corteccia visiva primaria (mappa retinotopica e architettura colonnare); la visione del movimento; della profondita' (stereopsi e indizi monoculari); esempi di stimolazione ambigua e bistabilita' percettiva (rivalita' binoculare, forme in 3D); Acuita' e Sensibilita' al contrasto. Sviluppo delle funzioni visive (periodi critici e plasticita').
Sistema uditivo e generalità sui suoni. Orecchio esterno e medio: organizzazione anatomo-funzionale. Orecchio medio come adattatore di impedenza. La coclea. La cellula ciliata e il meccanismo di trasduzione degli stimoli uditivi.Ruolo delle cellule ciliate esterne. Organizzazione tonotopica della coclea: l'onda viaggiante. Le vie uditive. L'oliva superiore e i meccanismi di localizzazione dei suoni. La corteccia uditiva.
1. Molecular biology. Lessons disclose basic concepts of molecular biology including the organization of the human genome, the regulation of gene expression, the concept of genetic variability and genetic risk factors. They will also introduce the latest technologies of molecular biology useful both for research and for diagnostics.
2. Physiology - Lectures concern the anatomical and physiological study of the sensory organs focusing on receptors, the main biological structures involved in receiving and processing messages via the nervous system (senses of smell, taste, touch/nociception, sight, audition). The concepts of sensation and perception will be introduced by exploring the activation of specific areas within the nervous system and investigating the response to internal and external physiological stimuli.
Le diapositive delle lezioni di biologia molecolare e di fisiologia saranno interamente scaricabili dal portale elearning.
Libri di testo consigliati
Alberts et al. L’essenziale di Biologia Molecolare della Cellula, ZANICHELLI
R. Plomin et al., Genetica del comportamento, Raffaello Cortina Editore
M. Gussoni G. Monticelli A. Vezzoli. DALLO STIMOLO ALLA SENSAZIONE. Fisiologia degli organi di senso,
Casa Editrice Ambrosiana
Silverthorn. Fisiologia, Pierson Ed.
Recommended reading includes the didactic materials available online for students. Further detailed bibliographic references will be indicated during lessons.
suggested references
Alberts et al. L’essenziale di Biologia Molecolare della Cellula, ZANICHELLI
R. Plomin et al., Genetica del comportamento, Raffaello Cortina Editore
M. Gussoni G. Monticelli A. Vezzoli. DALLO STIMOLO ALLA SENSAZIONE. Fisiologia degli organi di senso,
Casa Editrice Ambrosiana
Silverthorn. Fisiologia, Pierson Ed.
L'esame finale consiste di due prove scritte contestuali sugli argomenti trattati a lezione, una per la parte di biologia molecolare, l'altra per la parte di fisiologia. Le prove richiedono di fornire risposte a domande (generalmente aperte) entro uno spazio predefinito (es. 10 righe/mezza pagina)
The final examination is composed by two written tests, one for the molecular biology section, the other for the physiology section. Students are expected to provide written answers to questions (generally open) within a predefined space
