ECTS - University of Pisa
Per quanto riguarda il modulo di Biologia, lo studente che avrà completato il corso con successo avrà acquisito un lessico specifico per illustrare aspetti morfologici e funzionali della cellula procariotica ed eucariotica ed avrà acquisito conoscenze sui principi fondamentali che guidano organizzazione e funzioni cellulari e molecolari. Inoltre lo studente avrà appreso anche i meccanismi alla base della trasmissione dei caratteri ed alle analisi di base di genetica quantitativa e di popolazioni con particolare riferimento a specifici meccanismi evolutivi. Nello specifico lo studente dimostrerà di aver compreso il significato biologico del rapporto fra struttura e funzione; le caratteristiche fondamentali della “vita” e dell’ambiente cellulare; i principi che governano la diversificazione delle unità biologiche, lungo la storia evolutiva, relativamente alle loro caratteristiche di strutturazione interna e di compartimentalizzazione morfologica e funzionale, e alle modalità di trasmissione ed espressione della informazione genica; il carattere dinamico della materia vivente come risultato delle comunicazioni tra unità biologiche e del rapporto fra ambiente e attività cellulari.
Modulo di Morfologia del Sistema nervoso:
-Conoscere il sistema nervoso centrale
-Conoscere i principali sistemi sensitivi e motori e le loro connessioni
-Conoscere le aree cerebrali coinvolte nelle funzioni cognitive
-Conoscere la neurobiologia del comportamento
Biology: The student who successfully completes the course will be able to demonstrate knowledge of fundamental principles that guide eucariotic and procariotic cellular organization and function.
Neuroanatomy: The student who successfully completes the course will have the ability to comprehend and describe the anatomy of the human nervous system with the appropriate terminology. The student will get an in depth knowledge of the organization and function of sensory and motor systems of the brain, along with the functional connections between the central and peripheral nervous system.
Per quanto riguarda il modulo di Biologia, le modalità di verifica delle conoscenze richiamano la partecipazione attiva alle lezioni frontali tramite l’interazione diretta tra docente e discenti, così da favorire momenti di commento e/o approfondimento degli argomenti esposti. La valutazione si concentrerà sul livello delle conoscenze acquisite, considerando anche l'adeguatezza del linguaggio utilizzato, l'approccio critico dimostrato nonché le capacità di sviluppare collegamenti trasversali tra gli argomenti trattati.
Oral examination
Al termine modulo di Biologia, gli studenti, grazie alle conoscenze acquisite di biologia cellulare così come di genetica generale e molecolare, saranno capaci di capire e possibilmente analizzare criticamente argomenti inerenti i temi trattati nel corso. Inoltre gli studenti acquisiranno le competenze necessarie per affrontare gli argomenti dei numerosi corsi per i quali questo corso integrato offre nozioni propedeutiche.
Modulo di Morfologia del Sistema Nervoso:
Saper correlare i circuiti nervosi e le aree cerebrali con le funzioni da essi controllate.
Biology: At the end of the course, the student will be able to understand and possibly critically analyze principal biological cellular processes.
Neuroanatomy: At the end of the course, the students will have acquired critical instruments to understand the general patterns of organization of the central nervous system and the main mechanisms of sensory processing and organization of the motor outputs.
Durante le ore di lezione di biologia il richiamo ad una partecipazione attiva e momenti di discussione in aula costituiranno una verifica delle capacità acquisite.
Modulo di Morfologia del Sistema Nervoso:
Verifica durante la prova finale.
Biology: during class lessons, self-assessment moments will be proposed and a final exam to verify the acquisition of skills.
Neuroanatomy: The skills acquired by the student during the course will be assessed during the final examination
Il modulo di Biologia, si propone di fornire gli strumenti metodologici e conoscitivi che mettano in grado lo studente di comprendere, attraverso un approccio critico, i processi fondamentali che caratterizzano i sistemi viventi, tra cui l’uomo, interpretandone specificità e variabilità alla luce dell’evoluzione biologica.
Le correlazioni tra struttura e funzione a livello cellulare ed i meccanismi responsabili della conservazione, espressione, variazione e trasmissione dell’informazione genetica costituiscono l’oggetto fondamentale del corso, rappresentando la base culturale necessaria per un’armonica e proficua progressione dello studio verso gli ambiti più specifici.
Biology: The student can acquire analytical spirit about cellular biology processes.
Durante il corso delle lezioni e nell’esame finale sarà verificato non solo l'apprendimento, ma anche lo spirito analitico e critico riguardo agli argomenti affrontati nel corso.
Biology: In the final test will be verified the learning as well as the analytical and critical spirit about the topics discussed in the course.
Per il modulo di Biologia: conoscenza generale della struttura delle macromolecole che compongono la cellula e della classificazione degli organismi viventi.
Biology: basic knowledge about general chemistry and cell biology, acquired by the student during his/her secondary school education.
Non sono richiesti co-requisiti particolari.
Sebbene nell’ordinamento del corso di laurea questo il modilo di Biologia non costituisce prerequisito obbligatorio, esso pone le basi conoscitive per i corsi di, Anatomia, Fisiologia, Biologia molecolare. Per questa ragione, il superamento di questo corso è altamente raccomandato prima dell'inizio del semestre successivo.
Per il modulo di Biologia Le lezioni, la cui frequenza è consigliata, si svolgono con metodologia frontale, durante le quali il materiale didattico è presentato:
Gran parte del materiale didattico presentato a lezione e materiale integrativo è messo a disposizione sulla pagina di Teams o sulla pagina di e-learning dell’area medica dedicata al corso di insegnamento. Per ricevere chiarimenti su specifici argomenti descritti nel corso delle lezioni, e comunque per migliorare il livello di preparazione richiesto dall’insegnamento, viene consigliato l’uso dello strumento dei ricevimenti con i docenti sia individuale che di gruppo, in presenza o in modalità telematica, da concordare direttamente con il docente.
Per il modulo di Morfologia del Sistema Nervoso:
Biology: attendance at lessons is recommended, but not mandatory. Participation in classroom discussions and exercises are encouraged. The individual study is to be carried out on a valid didactic text; the slides provided by the teacher are not a substitute for a valid text.
Neuroanatomy:
Programma del modulo di Morfologia del Sistema Nervoso e degli organi di senso (Prof. Gabriele Morucci)
Ricevimento, previo appuntamento per email da inviare all'indirizzo: gabriele.morucci@unipi.it
Programma del modulo di Biologia
Docenti: Professor Leonardo Rossi, Dott.ssa Patrizia Guidi
INTRODUZIONE ALLO STUDIO DELLA CELLULA. La teoria cellulare. Le molecole della vita: proteine, lipidi, glucidi ed acidi nucleici. Le membrane biologiche, struttura ed organizzazione delle componenti lipidiche, proteiche e glucidiche. Il trasporto di membrana. I tipi di cellule e la classificazione degli organismi. Principali differenze tra cellula eucariotica e procariotica. Evoluzione della cellula eucariotica. I virus, organismi viventi? un dibattito ancora acceso. I virus dei batteri, ciclo litico e ciclo lisogeno. Aspetti di interesse biologico sulla pandemia da Sars-CoV-2.
ORGANIZZAZIONE GENERALE DELLA CELLULA EUCARIOTICA. Gli organuli cellulari, il sistema delle endomembrane: il nucleo (struttura dell’involucro nucleare e comunicazione nucleo/citosol), il reticolo endoplasmatico liscio e rugoso (caratteristiche ultrastrutturali e connessione con il nucleo), l’apparato del Golgi (caratteristiche ultrastrutturali e rapporto con il reticolo), il sistema endosomi/lisosomi, le vescicole di secrezione.
IL CITOSCHELETRO: microtubuli (struttura, centri di organizzazioni, funzione nel traffico vescicolare, nel battito ciliare e nella divisione cellulare); i microfilamenti (struttura e funzione nella contrazione muscolare, nel movimento ameboide e nella citodieresi); i filamenti intermedi (cenni). Organizzazione del citoscheletro in dendriti ed assoni.
STRUTTURA DEL DNA E DEL CROMOSOMA. Struttura degli acidi nucleici: DNA ed RNA. Il nucleotide, il legame fosfodiesterico, il singolo ed il doppio filamento di DNA. Condensazione del DNA. Etero ed eucromatina. Il cromosoma.
IL DNA NELLE DIVERSE FASI DEL CICLO CELLULARE, I CROMOSOMI, IL CARIOTIPO. Le fasi del ciclo cellulare. La duplicazione del DNA. Struttura del cromosoma bicromatidico. Concetto di cromatidi fratelli, centromero, bracci e telomero. Concetto di diploidia. Classificazione dei cromosomi sulla base della posizione del centromero. Il cariotipo umano. La divisione cellulare mitotica.
LA REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE: i punti di controllo e le molecole coinvolte nella regolazione del ciclo cellulare. Fasi del ciclo cellulare eucariotico e relative proteine regolatrici: il ruolo delle chinasi ciclina dipendenti (CdK) nella transizione delle diverse fasi. L’attivazione della CdK ed il processo della fosforilazione. Regolatori positivi e negativi.
MORTE CELLULARE: il processo necrotico e l’apoptosi. Induzione apoptotica: la via di segnalazione intrinseca e la via di segnalazione estrinseca; il ruolo delle caspasi. Cambiamenti morfologici e stereotipici della cellula apoptotica ed il processo di fagocitosi per la sua eliminazione. FLUSSO DELLA INFORMAZIONE GENICA. Concetto di genoma. Concetto di gene e struttura generale di un gene negli eucarioti. Concetto di promotore e sequenza di terminazione della trascrizione. Il flusso della informazione genica. La trascrizione, la maturazione dell’mRNA, il codice genetico, la traduzione.
LE MUTAZIONI GENICHE: classificazione delle mutazioni e concetto di polimorfismo. Classificazione delle mutazioni puntiformi.
LO SMISTAMENTO DELLE PROTEINE – ESOCITOSI - ENDOCITOSI-DIGESTIONE INTRACELLULARE. Lo smistamento delle proteine sulla base dei segnali di localizzazione. Proteine sintetizzate nel citosol e proteine destinate al sistema endomembranoso. La traslocazione del ribosoma al RER. La sintesi di proteine nel lume e nella membrana del RER. Le vescicole di transizione, il processo della gemmazione e il trasferimento alla cisterna CIS dell’apparato del Golgi. La glicosilazione e il trasporto alla cisterna TRANS. La gemmazione delle vescicole contenenti enzimi litici e delle vescicole di secrezione. La esocitosi, la endocitosi (fagocitosi/pinocitosi/endocitosi mediata da recettore), l’endosoma e la digestione intracellulare.
COMUNICAZIONE CELLULARE: le molecole segnale e la specificità del legame ligando-recettore. La ricezione del segnale: recettori superficiali di membrana (canali ionici, recettori accopiati a proteine G, recettori ad attività enzimatica). La trasduzione del segnale. Il ruolo dei secondi messaggeri e l’amplificazione del segnale. Possibili risposte cellulari e modulazione della risposta. La fase di terminazione del segnale. L'esempio della risposta «combatti o fuggi». Cenni sui segnali elettrici e la segnalazione sinaptica del segnale.
RIPRODUZIONE - CROMOSOMI OMOLOGHI – ALLELI – GENOTIPO - FENOTIPO - MEIOSI. La riproduzione sessuata ed asessuata, il concetto di cromosomi omologhi, le varianti alleliche, il genotipo, il fenotipo, dominanza completa, dominanza incompleta e le spiegazioni molecolari. il gruppo sanguigno ABO esempio di sito polimorfico e di codominanza. La meiosi. Il valore N ed il valore c e la loro oscillazione durante il ciclo cellulare. La gametogenesi e la fecondazione.
GENI INDIPENDENTI – GENI ASSOCIATI. Svolgimento schematico di processi di meiosi per geni indipendenti. Il quadrato di Punnet negli incroci monoibridi e diibridi. Il concetto della associazione e ricombinazione; svolgimento di esercizi di associazione.
GENOMI EXTRANUCLEARI - IL MITOCONDRIO. Struttura del mitocondrio e del suo materiale genetico. La eteroplasmia dei genomi mitocondriali. Meccanismi di trasmissione del materiale genetico extranucleare. Il ruolo del mitocondrio nei processi di respirazione cellulare.
LE MUTAZIONI CROMOSOMICHE. le mutazioni cromosomiche: mutazioni per variazione nella struttura dei cromosomi: inversioni, delezioni, traslocazioni, duplicazioni. Mutazioni per variazione nel numero dei cromosomi: aneuploidie, poliploidie.
LA DETERMINAZIONE DEL SESSO. La determinazione del sesso nei mammiferi attraverso il modello cromosomico XX/XY. Il ruolo del cromosoma Y in uomo, le sindromi di klinefelter e Turner. Il gene SRY e funzione del suo prodotto proteico TDF.
INTERAZIONE GENICA, SEMPLICE ED EPISTATICA. L’effetto additivo, concetto di gene epistatico ed ipostatico, l’epistasi dominante e recessiva.
INTERAZIONE GENOTIPO AMBIENTE. La norma di reazione, la penetranza e l’espressività. Il concetto di epigenetica.
GENETICA QUANTITATIVA. Caratteri continui e discontinui, caratteri multigenici e multifattoriali, gli istogrammi di frequenza. Le componenti della varianza fenotipica, l’ereditabilità in senso lato ed in senso stretto e la risposta alla selezione.
COMPRENDERE L’EVOLUZIONE DA UN PUNTO DI VISTA GENETICO. Concetto di specie, popolazione e pool genico. La microevoluzione e la speciazione allopatrica. Il concetto di filogenesi ed albero filogenetico. L’origine del genere Homo e della specie Homo sapiens
LA GENETICA DEL COLORE DELLA PELLE: esempio di carattere poligenico e multifattoriale con manifestazione fenotipica continua alla quale concorrono geni con comportamento mendeliano classico, fenomeni di interazione genica semplice ed epistatica nonché una forte influenza ambientale
Biology 1: Genetics (2 CFU) - Professor Leonardo Rossi
Characteristics of life classification of the living.
Bacteria, Archaea and Eukarya: properties, strategies and evolution.
The chemical components of the cell.
Composition, structure and functions of cell membranes.
Diffusion and transport through the membrane.
The intracellular compartments and the sorting of proteins.
Vesicular traffic. The pathways of endocytosis and secretion. Intracellular digestion.
The mitochondria, structure, origin and functions.
The cytoskeleton and cell motility.
The cycle and cell division: mitosis.
Asexual and sexual reproduction, life cycles.
The meiotic division.
Origin and development of germ cells.
Fertilization.
Genetic role of DNA.
The structure of chromatin and chromosomes, the karyotype.
DNA replication.
The flow of genetic information.
The structure of the gene in prokaryotes and eukaryotes.
The different types of RNA, synthesis and maturation mechanisms.
The ribosome and protein synthesis.
The genetic code.
The regulation of gene expression in eukaryotes.
Basic mechanisms of heredity: Mendel's experiments and their chromosomal and molecular interpretation.
Incomplete dominance, codominance, multiple alleles.
Gene interaction, epistasis.
Genotypic and phenotypic variability: genes and environmentpenetrance and expressiveness.
Determination of sex and sex chromosomes.
Associated genes and crossing-over.
Mutations
The heritability.
Genetic structure of a population, genotypic and allelic frequencies.
Evolutionary genetics.
Biology 2 (2 CFU) - Dott.ssa Patrizia Guidi
- CELL-CELL INTERACTIONS: structure and function of cellular connections;
- CELL COMMUNICATION: General principles of cellular signaling. Signal molecules and signal transduction. Receptors associated with ion channel, G proteins and the tyrosine kinase receptors;
- BIRTH AND DEATH OF CELL: The cell cycle and the cell cycle control system. The dependent CDK-cyclin complexes. Check points G1-S, G2-M and anaphase. Apoptosis and necrosis processes.
-VIRUS: Notes on viruses; lithic and lysogenic cycle. Aspects of biological interest on the ongoing Sars-CoV-2 pandemia
Neuranatomy (5 CFU) - Prof. Gabriele Morucci
Introduction to human nervous system and brief mentioning of development of the human nervous system: neural plate, notochordal plate, neural groove, neural crest. Primary vesicles, flexures and secondary vesicles of the neural tube. Main structures derived from each secondary vesicle. Schematization of development of cranial nerves. Brief mentioning of spinal cord development. Gross anatomy of the encephalon: terminology of the components of the CNS. Meninges, epidural space. Brain ventricles. CSF: circulation, reabsorption, and CSF-brain barriers. Brain hemispheres: main sulci; definition of the different lobes. Overview of the brainstem. Identifying and naming main structures from sections of brain stem. Gross anatomy of the human spinal cord: External features. Denticulate ligaments; cervical and lumbar enlargement; relation of spinal cord myelomeres and spinal nerves with segments of the vertebral column. Spinal cord meninges. Main features of spinal nerves. Structure of the spinal cord: laminar and nuclear organization of gray matter including detailed description of the types of neurons, afferents and efferents. Ventral and dorsal radicular cells, funicular cells; ascending bundles of spinal cord white matter. Site of termination of afferent fibers of different sizes into the spinal cord grey matter. Somatotopic organization of neurons in the laminae IX. Sensitive pathways. Dorsal column-medial lemniscus pathways; Spino-thalamic system: site of origin in the spinal cord; paleo- and neo-spinothalamic system. The neuromuscular spindles. Alpha-gamma co-activation. Reflexes. Myotatic reflex. Nociception and mechanisms of control. Thalamus: general features. Cortex: brief overview of the gross anatomy of the human cortex, and of Brodmann areas . Main cortical gyri. Definition of homotypic and heterotypic cortex and main features of isocortex, mesocortex and allocortex. Motor systems. Description of motor areas on the lateral and medial surface of the cerebral cortex. The homunculus motorius. Origin of descending pathways. Cortico-spinal and cortico-nuclear pyramidal bundle. Pyramidal and extrapyramidal pathways, discrepancies between anatomical and functional criteria, fallacy and reality. Definition of gross, fine and fractionated movements. Cooperation between pyramidal and extrapyramidal systems. Replacing the concept of pyramidal and extrapyramidal with medial and lateral systems. Definition of motor unit. Renshaw cells and theuir multiple roles. The functional anatomy of the neurovegetative system: orthosympathetic, parasympathetic, metasympathetic. Anatomical, neurochemical and functional description. . The basal ganglia. Neotriatum (caudate and putamen) and paleostriatum (globus pallidus). Modern definition enriched of the mesodiencephalic structures (subthalamus and substantia nigra pars reticulata) and deprived of the archistriatum (amygdala and claustrum). The internal capsule. Striatal mosaic: patch and matrix. The basal ganglia circuitry, output, input and subthalamic nucleus; direct, indirect and hyper-direct pathways. Cerebellum. Gross anatomy of its external and internal features. Integrating the medio-lateral with antero-posterior gradient to define the cerebellum; spino-cerebellum, pontocerebellum and vestibulo-oculomotor cerebellum. The cerebellar cortex, Purkinje cells, granule cells, parallel fibers, golgi cells, basket and stellate cells, unipolar brush cells, Lugaro cells. Deep cerebellar nuclei, mossy fibers and climbing fibers. The cerebellar glomerulus (synaptic triad). The reticular formation of the brainstem. The experiments of Moruzzi and Magoun. Cytoarchitecture as a criterion to define the brainstem reticular formation; isodendritic, idiodendritic and allodendritic neurons. The topographic and neurochemical subdivision of the brainstem reticular formation, nuclei of the medial, median, and lateral band. The limbic system. Organs of specific sense. Organization of the olfactory system an d visual systems.
Office hours by appointment requested by email at gabriele.morucci@unipi.it
Modulo di: Morfologia del Sistema Nervoso e degli Organi di Senso:
Testi consigliati:
- Neuroanatomia con riferimenti funzionali e clinici, Fitzgerald et al., Edizione Elsevier-Masson
- Atlante di Neuroscienze, Netter, Edizione Elsevier-Masson
- Sono inoltre fornite diapositive delle lezioni svolte.
Modulo di Biologia
Testi consigliati:
- P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES
- Sui portali e-learning dei docenti è inoltre a disposizione ulteriore materiale didattico
Suggested books:
- P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES
- David Sadava, et al. Elementi di Biologia e Genetica , 2014 ZANICHELLI
- F.Mangia e A. Bevilacqua Basi Biologiche dell’Attività Psichica, 2011 PICCIN
The slides of the lessons are also provided (e-learning web site)
Suggested books:
- P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES
- David Sadava, et al. Elementi di Biologia e Genetica, 2014 ZANICHELLI
The slides of the lessons are also provided (e-learning web site)
Suggested books:
- Fitzgerald et al., Eds Elsevier-Masson
- Atlas of Neuroscienze, Netter, Eds Elsevier-Masson
Non esistono particolari indicazioni per non frequentanti, sebbene non obbligatoria, la frequenza alle lezioni è consigliata.
La verifica finale per valutare il livello di conoscenza acquisita si svolge con un esame orale di entrambi i moduli in forma colloquiale della durata di circa 30 minuti, nel corso del quale vengono rivolte al/alla candidato/a una serie di domande su argomenti di biologia cellulare, genetica generale e genetica molecolare e anatomia.
La valutazione viene espressa in trentesimi e tiene conto della capacità del candidato di esporre
chiaramente ai componenti della commissione d’esame i concetti essenziali riguardanti gli obbiettivi del corso. In particolare, la prova viene ritenuta superata quando il candidato/a dimostra:
•coerenza nel rispondere alle domande;
• proprietà di linguaggio (i.e. saper usare in maniera efficace e adeguata la terminologia
scientifica);
• capacità di individuare e presentare efficacemente gli elementi concettuali richiesti dalla
domanda;
• capacità di sintesi e di “problem solving”.
Final oral examination
Non sono previste forme di stage, tirocini o collaborazioni con terzi durante lo svolgimento del
corso.
