Ateneo - UPO

L'insegnamento fornisce le basi di biologia cellulare e molecolare necessarie alla comprensione dei processi fisiologici patofisiologici rilevanti per le biotecnologie. Sono trattati: la chimica della cellula e le macromolecole biologiche; la struttura e la funzione della cellula procariotica ed eucariotica e della matrice extracellulare; le membrane biologiche e i meccanismi di trasporto; il metabolismo energetico cellulare; l'organizzazione del materiale genetico e la replicazione del DNA; il ciclo cellulare e la divisione cellulare (mitosi e meiosi); l'espressione genica (trascrizione e traduzione); la regolazione dell'espressione genica, le mutazioni e le basi molecolari delle principali patologie cellulariIl modulo comprende 8 ore di corso online sulla sicurezza nel laboratorio biologico, necessarie e obbligatorie per poter accedere ai laboratori didattici del secondo anno. Il corso viene erogato da un ente esterno a UPO.

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

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

Geoffrey M. Cooper
La cellula. Un approccio molecolare
ed. Piccin

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.L'insegnamento si propone di fornire alle studentesse e agli studenti gli strumenti concettuali necessari per: • comprendere l'organizzazione strutturale e funzionale della cellula, dei suoi organelli e della matrice extracellulare, ponendole in relazione con i processi fisiologici fondamentali; • descrivere i meccanismi di replicazione del DNA, di espressione genica e di divisione cellulare, individuando le loro implicazioni nelle patologie di più frequente riscontro in ambito sanitario (neoplasie, malattie genetiche, processi infiammatori e degenerativi); • correlare le conoscenze biologiche di base con la fisiopatologia e la pratica clinica propria dei diversi profili professionali sanitari (infermiere/a, fisioterapista, ecc.).

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. • Le studentesse e gli studenti con disabilità, con Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo. Una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare il/la docente titolare dell'insegnamento per concordare le modalità di esame e gli aspetti didattici.. • Studenti lavoratori o comunque non frequentanti sono invitati a contattare il docente per determinare le modalità di raggiungimento delle competenze attese.

MONITORAGGIO ONLINELe attività tracciate si svolgono sulla piattaforma Moodle e comprendono la visione di video, animazioni e altro materiale didattico, quiz di autoapprendimento e di verifica, forum, workshop e altre attività. Lo stato di avanzamento di ciascuno studente viene monitorato automaticamente.MONITORAGGIO IN ITINEREÈ prevista una prova di valutazione in itinere sul programma del primo modulo del corso (Biologia della cellula), consigliata ma non obbligatoria. Il punteggio ottenuto concorre alla media del voto degli appelli a cui lo studente si presenterà nelle sessioni ordinarie e straordinarie.La prova si articola in due parti:Prova scritta: durata 40 minuti, 40 quiz a risposta multipla. La sufficienza si ottiene rispondendo correttamente ad almeno il 60% dei quesiti.Prova orale: obbligatoria per chi ha superato la prova scritta, al fine di confermare il voto.MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAMEL'esame consiste in una prova scritta con quiz a scelta multipla, della durata complessiva di 60 minuti per i due moduli (Biologia e Istologia); per la parte di Biologia sono previsti 25 quesiti da svolgere in 25 minuti.Le domande, finalizzate a verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, sono tutte a risposta multipla. La sufficienza si ottiene rispondendo correttamente ad almeno il 60% dei quesiti in ciascuno dei due moduli.Tutte le prove si svolgono tramite le piattaforme di didattica online Moodle/DIR, con la possibilità per gli studenti di utilizzare un PC o tablet personale oppure un dispositivo fornito dall'Ateneo.CALENDARIO E ISCRIZIONEIl calendario degli appelli d'esame finale e della prova in itinere è pubblicato sul portale di Ateneo. Si richiama l'attenzione degli studenti sul fatto che l'iscrizione agli appelli si chiude entro la data indicata sul portale ed è subordinata alla compilazione del questionario di valutazione della didattica erogata.

UD_1. Le basi dell'organizzazione biologica e molecolare della vita L'albero della vita. Gli organismi e la teoria cellulare. Le proprietà fondamentali della materia vivente.
● La cellula procariotica e la cellula eucariotica: organizzazione generale e confronto.
● La chimica della cellula: l'acqua e le macromolecole biologiche. Gli zuccheri e i carboidrati. I lipidi. Gli amminoacidi, il legame peptidico e le proteine. I nucleotidi e gli acidi nucleici. Il modello di Watson e Crick e la doppia elica del DNA.
UD_2. Il flusso dell'informazione genica La replicazione del DNA: il meccanismo semiconservativo. Gli esperimenti di Meselson e Stahl.
● Il flusso dell'informazione genica: la definizione di gene nell'era ENCODE.
● 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 Nirenberg, Matthaei e Leder. Il ribosoma. Marilyn Kozak e l'ipotesi della “scansione lineare” per l'inizio della traduzione.
● La regolazione dell'attività biologica delle proteine: la degradazione proteasomica (il proteasoma).
UD_3. Le strutture cellulari: biogenesi, morfologia e funzioni
● Le membrane biologiche e i loro componenti. I lipidi delle membrane: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo. L'organizzazione a doppio strato. La fluidità del doppio strato fosfolipidico: ruolo dei grassi insaturi. Le proteine di membrana (intrinseche ed 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. Diffusione semplice e diffusione facilitata. Trasporto passivo e trasporto attivo. Proteine canale e proteine trasportatrici. Il trasportatore del glucosio. La pompa Na+/K+ ATPasi. Antiporto e simporto. Canali attivati da ligando e canali attivati da voltaggio. Il potenziale di membrana e il potenziale d'azione.
● I 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 e il genoma mitocondriale. Lynn Margulis e le ipotesi sull'origine evolutiva del mitocondrio.
● Il perossisoma.
● Il reticolo endoplasmatico rugoso e l'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.
● Il traffico vescicolare: formazione delle vescicole, movimento delle vescicole, riconoscimento dell'organello bersaglio.
● L'esocitosi.
● I meccanismi di indirizzamento delle proteine nei compartimenti cellulari. Sequenze segnale e localizzazione delle proteine (nucleo, reticolo endoplasmatico, mitocondrio). Gli esperimenti di Kalderon e colleghi.
● L'endocitosi: pinocitosi, fagocitosi ed endocitosi mediata da recettore.
● Il lisosoma e la degradazione delle macromolecole biologiche nella cellula.
● Il citoscheletro: i microfilamenti contrattili di actina e miosina e il movimento cellulare, la contrazione muscolare. I filamenti intermedi. I microtubuli e il movimento degli organelli.
UD_4. La cellula e l'ambiente: dalle cellule ai tessuti
● La matrice extracellulare. I collageni, le 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 ed endocrina.
UD_5. Il controllo della proliferazione e la morte cellulare.
● 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.
● La morte cellulare e l'apoptosi. Gli esperimenti di Hayflick sulla senescenza cellulare. Necrosi. Apoptosi: la via intrinseca e la via estrinseca.

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.