ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| BIOLOGIA ANIMALE | BIO/13 | LEZIONI | 42 |
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Gli obiettivi del corso consistono nel fornire agli studenti una conoscenza sull’organizzazione strutturale e sui meccanismi fondamentali alla base dell’omeostasi della cellula animale. Nonché, sui rapporti tra cellula-ambiente extracellulare, sulla comunicazione intercellulare e sui principi dell’ereditarietà.
The student who successfully completes the course will have the knowledge about the intracellular organization of animal cells, the funamental intracellular processes, mechanisms underlying the intercellular communication and the principles of Mendelian genetics. The student will have the ability to face courses that deal in more detail the molecular mechanisms of biological processes.
Gli argomenti affrontati durante le lezioni frontali saranno utilizzati per accertare l’acquisizione da parte dello studente degli obiettivi stabiliti.
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. In the final exam (written exam, about 70 min), the student must demonstrate his/her knowledge of the course material and to organize an effective and correctly written reply.
Methods:
Al termine del corso lo studente avrà la capacità di riconoscere:
-i meccanismi alla base del flusso dell’informazione genica e della proliferazione cellulare
-le caratteristiche strutturali e funzionali dei compartimenti intracellulari
-i meccanismi alla base dell’interazione cellula-cellula ed ambiente extracellulare
-i principi alla base dell’ereditarietà
L’accertamento dell’acquisizione da parte dello studente degli obiettivi stabiliti verrà effettuato già durante lo svolgimento del corso tramite il coinvolgimento degli stessi a discussioni aperte su alcuni punti chiave degli argomenti affrontati. L’accertamento ufficiale delle acquisizioni da parte dello studente verrà effettuato con una prova che potrà essere svolta nelle sessioni di esame stabilite.
Lo studente acquisirà padronanza nei concetti base sull’organizzazione e funzionamento della cellula eucariotica animale
L’accertamento dell’acquisizione da parte dello studente degli obiettivi stabiliti verrà effettuato già durante lo svolgimento del corso tramite il coinvolgimento degli stessi a discussioni aperte su alcuni punti chiave degli argomenti affrontati. L’accertamento ufficiale delle acquisizioni da parte dello studente verrà effettuato con una prova che potrà essere svolta nelle sessioni di esame stabilite.
Conoscenze di base dei concetti generali riguarganti la cellula animale
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
CTF anno accademico 2018_2019
PROGRAMMA
BIOLOGIA ANIMALE
La cellula come unità fondamentale degli organismi. Principali differenze tra procarioti ed eucarioti. Le macromolecole di interesse biologico: proteine, acidi nucleici e polisaccaridi. Cenni sulla struttura e funzioni dei polisaccaridi, delle proteine e degli acidi nucleici. Tipi di modificazioni a cui possono andare incontro le proteine. Le molecole lipidiche: struttura degli acidi grassi, trigliceridi, fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo. I principali tipi di cellule nei tessuti.
Flusso dell’informazione genetica: Significato del "Dogma centrale della biologia". L'eucromatina, eterocromatina costitutiva e facoltativa. Cenni sui tipi di sequenze contenute nel genoma. Paradosso del valore C. Schema di un gene procariotico. Attività polimerasica dell'RNA polimerasi. Le tre fasi della trascrizione: Inizio, allungamento e terminazione (Rho-dipendente e Rho-indipendente). RNA policistronico. Trascrizione del DNA in mRNA negli eucarioti. Schema della struttura di un gene eucariotico. I fattori di trascrizione e la formazione del complesso di inizio. Processi di maturazione dell'mRNA: capping al 5', poliadenilazione al 3', splicing. Cenni sullo splicing alternativo e il suo significato funzionale. Cenni sull'editing dell'RNA messaggero. Caratteristiche del codice genetico (costituito da triplette nucleotidiche, continuo, non sovrapposto, degenerato, universale). Struttura del tRNA e formazione dell'aminoacil-tRNA. Struttura dei ribosomi. Fase di inizio, allungamento e terminazione della traduzione. Il poliribosma. Cenni sulla regolazione della trascrizione. Cenni sulle modificazioni epigenetiche (acetilazione degli istoni e metilazione delle isole CpG).
Organizzazione della cellula eucariotica: Significato della compartimentalizzazione intracellulare. Membrana plasmatica: struttura e le sue proprietà (fluidità e asimmetria). Tipi di proteine di membrana: integrali e periferiche. Modello a mosaico fluido di Singer e Nicholson. Differente composizione lipidica delle membrane in funzione del tipo cellulare. Zone specializzate della membrana: domini raft e caveole. Il glicocalice. Funzioni della membrana plasmatica con particolare riferimento al trasposto di piccole molecole. Trasporto passivo (diffusione semplice e facilitata). Le proteine trasportatrici e i canali ionici. velocità di trasporto: confronto tra la diffusione semplice e facilitata. Trasporto attivo (primario e secondario). La pompa Na+/K+ come esempio di trasporto attivo primario e trasporto del glucosio dal lume intestinale nella cellula epiteliale intestinale come esempio di trasporto attivo secondario. Nucleo: struttura e funzioni. Involucro nucleare, lamina (fosforilazione delle lamìne come meccanismo alla base del disassemblamento della lamina nucleare), complesso del poro nucleare, matrice nucleare, nucleolo. I geni codificanti gli RNA ribosomiali. Struttura e funzioni del reticolo endoplasmatico liscio e rugoso. Sintesi delle proteine solubili e transmembranali, modificazioni e rielaborazione delle proteine (N-glicosilazione e O-glicosilazione). Funzioni del Reticolo endoplasmatico rugoso: sintesi di proteine solubili e transmembranali, ancorate a GPI. Formazione dei ponti disolfuro. Struttura e funzioni dell'Apparato di Golgi. Traffico vescicolare. Secrezione costitutiva e regolata. Struttura e funzione dei lisosomi (idrolasi acide, formazione dei lisosomi primari e secondari). Fagocitosi, endocitosi mediata da recettori (esempio: internalizzazione delle particelle LDL), autofagia. Struttura e funzioni dei perossisomi. Struttura del mitocondrio, funzioni e teoria della loro origine.
Il citoscheletro: Funzioni del citoscheletro; classificazione dei filamenti del citoscheletro: microtubuli, microfilamenti o filamenti actinici, filamenti intermedi. Filamenti intermedi: citoplasmatici e nucleari; le proteine della lamina nucleare; ruolo della fosforilazione delle lamine nucleari nel disassemblamento dell'involucro nucleare. Microtubuli: principali funzioni con particolare riferimento al movimento vescicolare; Il centro organizzatore dei microtubuli e l'instabilità dinamica dei microtubuli; Proteine motrici: chinesine e dineine; movimento retrogrado e antiretrogado delle vescicole. Filamenti actinici: principali funzioni e struttura; le proteine motrici: miosina I e miosina II. Interazione cellula-cellula omofilica ed eterofilica. Famiglie dei recettori adesivi: caderine e proteine CAM
I sistemi di adesione cellulare: I contatti cellula-cellula nell'organizzazione dei tessuti. Tipi di interazione cellula-cellula (Interazione omofilica, eterofilica e mediata da molecole che funzionano da ponte tra recettori). Famiglie dei recettori adesivi: caderine e proteine CAM. Struttura e caratteristiche dei tipi di giunzioni specializzate coinvolte nell'adesione intercellulare: giunzioni occludenti, giunzioni adesive (aderenti e desmosomi), giunzioni comunicanti. Sistemi di adesione cellula-matrice extracellulare: emidesmosomi, interazione delle integrine con componenti della matrice extracellulare.
La comunicazione intercellulare: Concetti in generale sulla comunicazione intercellulare. Caratteristiche della comunicazione paracrina, autocrina, endocrina e sinaptica. Tipi di molecola segnale. Classificazione dei recettori. Tipi di recettori di membrana: recettori accoppiati a Proteine G, associati a canali ionici, tirosin-chinasici. Vie di trasduzione del segnale attivate dai recettori accoppiati a Proteine G. Attivazione dell'adenilato ciclasi, produzione di AMP ciclico, attivazione della proteina chinasi A. Attivazione della Fosfolipasi C, produzione di diacilglicerolo, inositolotrifosfato, aumento degli ioni Ca2+ nel citoplasma, attivazione della proteina chinasi C. Significato dell' amplificazione del segnale. I recettori con attività enzimatica intrinseca. I recettori intracellulari.
Meccanismi alla base della progressione del ciclo cellulare: Proprietà delle cellule staminali. Caratteristica semiconservativa del processo di duplicazione del DNA. Formazione della forcella replicativa. Attività degli enzimi coinvolti nella duplicazione (DNA polimerasi, primasi, elicasi). Sintesi del filamento continuo e dei frammanti di Okazaki. Attività esonucleasica 5'3' della DNA polimerasi e attività della DNA ligasi. Importanza della attività esonucleasica 3'5' della DNA polimerasi. Bidirezionalità della forcella replicativa. Accorciamento dei telomeri e significato funzionale della Telomerasi. Ciclo riproduttivo. Significato funzionale della mitosi e della meiosi. Fasi della Mitosi. Le fibre del fuso mitotico: fibre del cinetocore, astrali e interpolari. Fasi della meiosi. crossing-over e assortimento indipendente alla base della variabilità genetica. Punti di controllo per la progressione del ciclo cellulare negli eucarioti inferiori e superiori. I fattori che influenzano la progressione del ciclo cellulare. Esperimenti che hanno portato alla identificazione delle molecole coinvolte nel controllo della progressione del ciclo cellulare. Il complesso chinasi ciclina-dipendente. Meccanismo che porta alla degradazione delle cicline. Bersagli del fattore di promozione della maturazione (MPF). Tipi di complessi CdK negli eucarioti inferiori e superiori. Significato funzionale dell'apoptosi. Aspetti morfologici e differenze tra necrosi e apoptosi. I geni che controllano l'apoptosi. Ruolo delle caspasi: caspasi iniziatrici e effettrici. I segnali di attivazione delle caspasi: via estrinseca o recettoriale, intrinseca o mitocondriale.
I principi fondamentali dell’ereditarietà: Il modello sperimentale di Mendel e interpretazione dei risultati. Il gene come unità ereditaria. Legge della dominanza e della segregazione dei caratteri. Quadrato di Punnet per il calcolo delle frequenze attese dei genotipi e fenotipi. Eccezioni alle leggi di Mendel: Dominanza incompleta, codominanza e alleli letali. Esperimento di Mendel e interpretazione dei risultati per la formulazione della III legge. Rapporti Mendeliani modificati nelle interazione geniche. Epistasi recessiva e dominante. Effetto dell'ambiente sull'azione genica. Carattere semplice e complesso. Analisi degli alberi genealogici: regole sulla trasmissione di un carattere autosomico dominante e recessivo. Determinazione del sesso. Digametia maschile e femminile. I cromosomi sessuali umani. Geni implicati nella determinazione del sesso maschile e femminile. Processo di inattivazione del cromosoma X. Eredità diaginica recessiva. Non disgiunzione meiotica. Le alterazioni numeriche dei cromosomi: aneuploidie, poliploidia e mosaicismo. Sindromi causate da aneuploidie dei cromosomi autosomici e dei cromosomi sessuali. Poliploidia e mosaicismo. Mutazioni puntiformi; classificazione in base al tipo di base sostituita: transizioni, trasversioni; in base all'effetto causato: silenti, missenso e non senso. Mutazioni per inserzione e delezione di nucleotidi.
Subjects will aim to provide an adequate knowledge about the organization and the fundamental mechanisms of the animal cell, the intercellular relationships and the mechanisms that control gene expression and the transmission of hereditary characteristics. Specific topics: General characteristics of the living matter; molecular basis of heredity; organization of the eukaryotic cell; the communication between the cells; the eukaryotic cell cycle; principles of genetics.
Testi consigliati: si lascia allo studente la possibilità di scegliere uno dei testi segnalati dal docente.
-“Biologia e genetica” De Leo (Edises)
Recommended reading includes the following works: “Elementi di biologia e genetica” Sadava D. Zanichelli “La cellula” G.M.Cooper, R.E. Hausman, Ed Piccin. “Biologia e Genetica” De Leo, Ginelli e Fasano, EdiSES.
