Ateneo - UPO

Il corso si occupa della biologia della cellula eucariotica: la struttura, la funzione e biosintesi delle membrane cellulari e degli organelli; il citoscheletro e la matrice extracellulare. La struttura della cromatina, la sintesi di RNA e proteine e il flusso dell'informazione genica

Alberts, Hopkin, et al
L'ESSENZIALE DI BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA
ed. Zanichelli

Ginelli, Malcovati
MOLECOLE, CELLULE E ORGANISMI.
ed. EdiSES

Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi dell'ambito morfo-funzionale dei corsi di laurea in Biotecnologie e in Scienze Biologiche, fornendo conoscenze e capacità applicative a livello cellulare e tissutale che sono propedeutiche a tutti gli altri insegnamenti biologici e che potranno essere utilizzate in tutti gli ambiti professionali dei laureati in Biotecnologie (cl. L-2) o in Scienze Biologiche (cl. L-13), nonche' per il proseguimento degli studi nelle lauree magistrali in Biotecnologie mediche, veterinarie e farmaceutiche (cl. LM-9), biologia (cl. LM-06) o lauree magistrali affini.

Lo studente deve essere in possesso di nozioni basilari di chimica, biologia e genetica, quali quelle impartite nella scuola media superiore.

Le modalità di insegnamento comprendono: lezioni frontali, active learning in aula e a distanza.
Lezioni frontali e attività in aula:
o Lezioni magistrali supportate da presentazioni (PowerPoint) con illustrazioni grafiche, mappe mentali, fotografie di microscopia ottica e elettronica, filmati di animazioni dei processi cellulari
o Attività in aula con partecipazione attiva degli studenti (rappresentazione di processi cellulari, instant polls, risoluzione di esercizi).
Attività e materiale online (Moodle):
o Materiale didattico presentato a lezione.
o Videoregistrazioni sostitutive delle lezioni frontali
o Quiz, forum e workshop per l'apprendimento e l'autovaluazione
o Materiale opzionale per approfondimento

Attività di supporto (tutorato/studenti disabili/studenti lavoratori)
• Gi studenti possono porre domande e trovare un sostegno allo studio attraverso il forum dell'insegnamento su moodle
• Esempi di prove di esame sono forniti nelle attività online su moodle.
• Studenti con disturbi che possono condizionare l'apprendimento (ad esempio studenti daltonici, ipovedenti, ipoudenti, dislessici o con disabilità fisica) sono invitati a prendere contatto con il docente in modo da adeguare il materiale didattico, le attività in presenza e online e le loro modalità di verifica.
• Studenti lavoratori o comunque non frequentanti sono invitati a contattare il docente per determinare le modalità di raggiungimento delle competenze attese.

MONITORAGGIO ONLINE: le attività tracciate si svolgono sulla piattaforma Moodle e consistono nella visione di video, animazioni e altro materiale didattico, quiz di autoapprendimento e di verifica, forum, workshop e altre attività. Lo stato di avanzamento delle attività di ciascuno studente viene monitorato automaticamente.
MONITORAGGIO IN ITINERE: E’ prevista una prova di valutazione in itinere, sul programma del primo modulo del corso, ossia la biologia della cellula, ed è consigliata ma non obbligatoria. La prova permette di acquisire un punteggio che andrà a costituire media del voto degli appelli al quale si presenta lo studente nelle sessioni di giugno-luglio-settembre. Si tratta di una prova scritta, della durata di 60 minuti, suddivisa in due parti. La prima parte consiste in 40 quiz a risposta multipla (tempo 40 minuti), mentre la seconda parte consiste in due domande aperte (tempo 20 minuti), e costituisce un “bonus” al punteggio acquisito nella prima parte. La sufficienza viene ottenuta rispondendo correttamente ad almeno il 60% dei quesiti.
MODALITA' DI SVOLGIMENTO DELL’ESAME L'esame finale è una prova scritta, della durata di 75 min per un totale di 75 domande (25 biologia, 30 istologia, 20 anatomia umana), e vertono su argomenti del programma.
Le domande, che hanno lo scopo di verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, sono della tipologia a risposta multipla. La sufficienza viene ottenuta rispondendo correttamente ad almeno il 60% dei quesiti in ciascuno dei tre moduli.
Tutte le prove verranno svolte utilizzando le piattaforme di didattica in rete Moodle/DIR, dando agli studenti la possibilità
di utilizzare un PC/tablet personale o un PC fornito dall'Ateneo
CALENDARIO E ISCRIZIONE: Il calendario degli appelli di esame finale e della prova in itinere sono pubblicati sul portale di Ateneo. Si richiama l'attenzione degli studenti sul fatto che l'iscrizione agli appelli chiude entro la data prestabilita indicata sul portale ed è subordinata alla compilazione del questionario di valutazione della didattica erogata.

• Definizione di essere vivente e di cellula.
• Struttura ed organizzazione della cellula: la cellula eucariotica e la cellula procariotica
• La chimica della cellula: acqua e macromolecole biologiche (carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici)
• I compartimenti cellulari. Le membrane biologiche. I lipidi delle membrane biologiche: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo; L'organizzazione a doppio strato o a micella. La fluidità' del doppio strato fosfolipidico: ruolo dei grassi insaturi. Le proteine di membrana (intrinseche e estrinseche). La teoria del Mosaico fluido di Singer e Nicolson. Gli esperimenti di Frye e Edidin sulla mobilità delle proteine di membrana
• I meccanismi di trasporto attraverso le membrane. Caratteristiche di permeabilità del doppio strato lipidico. Diffusione semplice e diffusione facilitata. Trasporto passivo e trasporto attivo. Proteine canale e proteine trasportatrici: caratteristiche cinetiche dei due sistemi e modalità di funzionamento. Trasportatore del glucosio. Pompa Na+/K+ ATPasi: modalità di funzionamento. Antiporto e simporto. Canali attivati da ligando e canali attivati da voltaggio. ll potenziale di membrana e il potenziale d’azione
• Mitocondri e la sintesi di ATP. Nozioni generali sul processo di glicolisi, ossidazione del piruvato, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni. La struttura del mitocondrio. Il genoma mitocondriale. Lynn Margulis e le ipotesi sull’origine evolutiva del mitocondrio. Il trasporto delle proteine nel mitocondrio.
• Il perossisoma
• Reticolo endoplasmatico rugoso e Apparato di Golgi
• Sintesi delle proteine di membrana e di secrezione. Gunter Blobel e l’ipotesi del segnale. Glicosilazione e maturazione delle proteine nel Golgi. Traffico vescicolare: formazione di vescicole, movimento delle vescicole, riconoscimento dell' organello bersaglio
• Esocitosi
• Meccanismi di indirizzamento delle proteine nei compartimenti cellulari. Sequenze segnale e localizzazione delle proteine (entrata nel nucleo, nel reticolo endoplasmatico, nel mitocondrio). Gli esperimenti di Kalderon e colleghi.
• Endocitosi: Pinocitosi, fagocitosi e endocitosi mediata da recettore
• Degradazione delle macromolecole biologiche nella cellula: Il lisosoma
• Il proteosoma
• Il citoscheletro: Microfilamenti contrattili di actina e miosina e il movimento cellulare. Filamenti intermedi. Microtubuli ed il movimento degli organelli. La contrazione muscolare
• Il ciclo cellulare e la mitosi. Le fasi G1, S, G2 ed M. Il ruolo delle cicline e delle cdk nella progressione del ciclo cellulare. Tim Hunt e la scoperta delle cicline
• Morte cellulare e apoptosi. Gli esperimenti di Hayflick sulla senescenza cellulare. Necrosi. Apoptosi: la via intrinseca e la via estrinseca
• Dalle cellule ai tessuti
La matrice extracellulare. I collageni, laminine le fibronectine, i proteoglicani. Struttura e funzione delle integrine e delle caderine
• Le giunzioni cellulari: Giunzioni aderenti, giunzioni strette, giunzioni comunicanti, desmosomi
• La comunicazione cellulare. Segnalazione autocrina, paracrina e endocrina
• Flusso dell’informazione genica: la definizione di gene nell’era ENCODE
• La Replicazione del DNA. Gli sperimenti di Meselson e Stahl
• La Trascrizione del DNA: sintesi degli RNA e loro maturazione. Gli esperimenti di Sharp e Roberts e lo splicing dell’RNA
• Il codice genetico e la traduzione delle proteine. Gli esperimenti di Niremberg, Matthaei e Leder. Il ribosoma. Marylin Kozak e l’ipotesi della “scansione lineare” per l’inizio della traduzione

D1 - CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. 
Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di possedere adeguate conoscenze relative a: differenze tra cellule procariotiche ed eucariotiche; connessione tra composizione chimica e funzione delle macromolecole biologiche; strutture cellulari delle cellule animali, funzione degli organelli e componenti e funzioni dei sistemi di endomembrane e del citoscheletro; il Dogma Centrale della Biologia e la relazione tra geni e proteine; processi di replicazione del DNA, trascrizione e traduzione negli eucarioti
D2 - CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Lo studente dovrà mostrare la capacità di usare conoscenze e concetti acquisiti per ragionare in maniera critica, mostrando la capacità di fare collegamenti tra i diversi argomenti e di applicare le conoscenze acquisite per analizzare esperimenti di biologia.
D3 - AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Lo studente dovrà dimostrare di saper esaminare criticamente le informazioni acquisite e di saper argomentare in maniera autonoma domande e problematiche applicative.Inoltre, deve essere in grado di giudicare in modo costruttivo la didattica erogata.
D4 - ABILITÀ COMUNICATIVE. Lo studente dovrà mostrare il possesso della capacità di comunicare le conoscenze acquisite ai propri colleghi e docenti utilizzando la terminologia propria della biologia cellulare.
D5- CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO. Lo studente dovrà mostrare il possesso della capacità di apprendimento utile per l’aggiornamento continuo delle conoscenze in questa disciplina.