(1) EPIDEMIOLOGIA Principi generali di igiene Definizione di Igiene e Sanità Pubblica. Concetto di salute e sua evoluzione. Metodi epidemiologici per la sanità pubblica Introduzione alla statistica sanitaria (fonti e modalità di raccolta dei dati; elaborazione e presentazione dei dati epidemiologici. Significato di alcuni indicatori dello stato di salute: incidenza, mortalità, prevalenza, sopravvivenza. Misure di frequenza e associazione). Gli studi epidemiologici: clinical trial, studi di coorte, caso controllo, trasversali e descrittivi. Fonti di incertezza negli studi epidemiologici: ruolo del caso, bias e confondimento. Modificazione di effetto. Inferenza causale in epidemiologia. Revisioni sistematiche, meta-analisi. La valutazione dell’efficacia degli interventi sanitari Il processo di approvazione dei farmaci. Le reazioni avverse ai farmaci e la farmacovigilanza. Introduzione alla farmaco-epidemiologia. la medicina basata sulle prove di efficacia. Il disease mongering. la struttura di un articolo epidemiologico; il sistema editoriale scientifico; aspetti etici della ricerca epidemiologica; (2) METODI STATISTICI PER GLI STUDI SPERIMENTALI Statistica descrittiva (frequenze, indici di posizione e variabilità) Basi di probabilità e distribuzione normale Intervalli di confidenza e test d’ipotesi per una media Test d’ipotesi per le proporzioni Test chi quadrato Test t per campioni indipendenti e appaiati Correlazione Regressione lineare semplice Caratteristiche operative di un test diagnostico

Statistica descrittiva (frequenze, indici di posizione e variabilità) Basi di probabilità e distribuzione normale Intervalli di confidenza e test d’ipotesi per una media Test d’ipotesi per le proporzioni Test chi quadrato Test t per campioni indipendenti e appaiati Correlazione Regressione lineare semplice Caratteristiche operative di un test diagnostico

Principi generali di igiene Definizione di Igiene e Sanità Pubblica. Concetto di salute e sua evoluzione. Metodi epidemiologici per la sanità pubblica Introduzione alla statistica sanitaria (fonti e modalità di raccolta dei dati; elaborazione e presentazione dei dati epidemiologici. Significato di alcuni indicatori dello stato di salute: incidenza, mortalità, prevalenza, sopravvivenza. Misure di frequenza e associazione). Gli studi epidemiologici: clinical trial, studi di coorte, caso controllo, trasversali e descrittivi. Fonti di incertezza negli studi epidemiologici: ruolo del caso, bias e confondimento. Modificazione di effetto. Inferenza causale in epidemiologia. Revisioni sistematiche, meta-analisi. La valutazione dell’efficacia degli interventi sanitari Il processo di approvazione dei farmaci. Le reazioni avverse ai farmaci e la farmacovigilanza. Introduzione alla farmaco-epidemiologia. la medicina basata sulle prove di efficacia. Il disease mongering. la struttura di un articolo epidemiologico; il sistema editoriale scientifico; aspetti etici della ricerca epidemiologica;

FARMACOLOGIA Introduzione alla farmacologia - Definizione di farmaco, farmaco small molecole, farmaci biologici/biotecnologici, farmaco generico e farmaco biosimilare - Lo sviluppo di un farmaco: fase preclinica e fase clinica - Farmacodinamica: i recettori e trasduzione del segnale; concetto di agonista e antagonista, curva dose-risposta. Farmacocinetica: assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione dei farmaci; concetto di emivita, biodisponibilità, clearance, volume di distribuzione - Farmaci dell’infiammazione: FANS, Glucocorticoidi (terapia dell'ASMA) - Farmaci immunosoppressori - Chemioterapia (Farmaci antibatterici e antineoplastici) - Farmaci del sistema cardiocircolatorio: farmaci anti-ipertensivi, farmaci dello scompenso, farmaci anti-anginosi, farmaci antitrombotici e farmaci anticoagulanti. - Farmaci anti-dislipidemici (resine, statine, fibrati, inibitori PCSK9) - Farmaci per il diabete: insulina e ipoglicemizzanti orali. - Farmaci del sistema nervoso: farmaci per la malattia di Parkinson, Alzheimer, antipsicotici, antidepressivi, sedativo-ipnotici; farmaci attivi sulla placca neuromuscolare - Principi molecolari della farmacodipendenza e principali sostanze d’abuso: opiodi, psicostimolanti, cannabinoidi. MANAGEMENT Technology Innovation Management Definition of research, invention, and innovation; analysis of the innovation process and its different phases; the market pull and the technology push for product innovation; from academia to a company and the valley of death; the definition of entrepreneurship Project Management Definition of a project and a team; criteria selection of a project, the phases of a project, 12 steps in project management, challenges in managing projects and teams; the project life cycle; basic elements of project management (PM); analysis of factors involved in PM; SMART goals; conflict resolution Importance of the role of the Project Manager in dealing with conflicts and conflict resolution; the concept of stakeholders; project planning and tools; the GANTT chart; the Work Breakdown Structure; examples of PM. Technology (e)Valuation The concept of technology valuation and evaluation. Financing the startup: angels, Corporate Ventures, and Venture Capiitalists The concept of ownership dilution The exit strategy: when and how it is done Valuation models of an invention: The cost based approach, the market method, and the discounted cash flow method. Intellectual Property and its Exploitation Overview on patents and the process to patent an invention, analysis, and discussion on requirements for patentability. Definition of the technology transfer process, analysis of best practice for a successful transfer of a technology, overview of contracts and agreements in the transfer of a technology, review of the patenting process in general and in different geographical areas (PCT, Italy, Europe, USA) The business plan Overview of Business Plan and its different sections; the elevator pitch and the presentation Intro to the concept of Business Plan (BP) Different purposes of a BP Different models of BPs Description and in-depth analysis of the different sections of a business plan, specifically: Executive Summary, Company description Management team Product(s) Market Competition, and Marketing activities The Business Model Canvas and the Lean Startup model Overview of the Business Model Canvas (BMC); analysis of the 9 components of the BMC; examples of BMC; definition of the Lean Start-up and the minimum viable product, the concept of the Lean Startup Overview of the clinical trial process Clinical development and clinical trials, valorization of a molecule via the clinical process. ECONOMIA Prima parte - in merito all'economia d'azienda (amministrazione dell'impresa) vengono affrontati i seguenti principali temi: Il sistema impresa: definizione, ambiente generale e specifico, i principali equilibri del sistema impresa e le caratteristiche del sistema impresa. Seconda parte - Le invenzioni in generale - Le invenzioni nel settore biotecnologico EP/IT - Le invenzioni nel settore biotecnologico US - L'applicabilità industriale - Lo stato dell'arte - La novità - La novità delle invenzioni chimiche, di selezione e di uso medico - L'altezza inventiva EP/IT - L'altezza inventiva delle invenzioni chimiche, di selezione e di uso medico - L'altezza inventiva – casi pratici - La sufficienza di descrizione - Le rivendicazioni e l'ambito di protezione - Le rivendicazioni e l'ambito di protezione – casi pratici - I certificati complementari di protezione - Il brevetto, i diritti da esso conferiti, i limiti del brevetto - Il contenzioso brevettuale . La brevettabilità delle cellule staminali

Prima parte - In merito all'economia d'azienda (amministrazione dell'impresa) vengono affrontati i seguenti principali temi: Il sistema impresa: definizione, ambiente generale e specifico, i principali equilibri del sistema impresa e le caratteristiche del sistema impresa. Seconda parte - Applicazione alle biotecnologie rosse - Ricerca e Sviluppo sui farmaci biotecnologici e sua gestione – Brevetti e loro gestione economica – Start-up e ricerca di finanziamenti – Gestione dell’accesso al mercato dei farmaci biotecnologici

Technology Innovation Management Definition of research, invention, and innovation; analysis of the innovation process and its different phases; the market pull and the technology push for product innovation; from academia to a company and the valley of death; the definition of entrepreneurship Project Management Definition of a project and a team; criteria selection of a project, the phases of a project, 12 steps in project management, challenges in managing projects and teams; the project life cycle; basic elements of project management (PM); analysis of factors involved in PM; SMART goals; conflict resolution Importance of the role of the Project Manager in dealing with conflicts and conflict resolution; the concept of stakeholders; project planning and tools; the GANTT chart; the Work Breakdown Structure; examples of PM. Technology (e)Valuation The concept of technology valuation and evaluation. Financing the startup: angels, Corporate Ventures, and Venture Capiitalists The concept of ownership dilution The exit strategy: when and how it is done Valuation models of an invention: The cost based approach, the market method, and the discounted cash flow method. Intellectual Property and its Exploitation Overview on patents and the process to patent an invention, analysis, and discussion on requirements for patentability. Definition of the technology transfer process, analysis of best practice for a successful transfer of a technology, overview of contracts and agreements in the transfer of a technology, review of the patenting process in general and in different geographical areas (PCT, Italy, Europe, USA) The business plan Overview of Business Plan and its different sections; the elevator pitch and the presentation Intro to the concept of Business Plan (BP) Different purposes of a BP Different models of BPs Description and in-depth analysis of the different sections of a business plan, specifically: Executive Summary, Company description Management team Product(s) Market Competition, and Marketing activities The Business Model Canvas and the Lean Startup model Overview of the Business Model Canvas (BMC); analysis of the 9 components of the BMC; examples of BMC; definition of the Lean Start-up and the minimum viable product, the concept of the Lean Startup Overview of the clinical trial process Clinical development and clinical trials, valorization of a molecule via the clinical process

Introduzione alla farmacologia - Definizione di farmaco, farmaco small molecole, farmaci biologici/biotecnologici, farmaco generico e farmaco biosimilare - Lo sviluppo di un farmaco: fase preclinica e fase clinica - Farmacodinamica: i recettori e trasduzione del segnale; concetto di agonista e antagonista, curva dose-risposta. Farmacocinetica: assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione dei farmaci; concetto di emivita, biodisponibilità, clearance, volume di distribuzione - Farmaci dell’infiammazione: FANS, Glucocorticoidi (terapia dell'ASMA) - Farmaci immunosoppressori - Chemioterapia (Farmaci antineoplastici) - Farmaci del sistema cardiocircolatorio: farmaci anti-ipertensivi, farmaci dello scompenso, farmaci anti-anginosi, farmaci antitrombotici e farmaci anticoagulanti. - Farmaci anti-dislipidemici (resine, statine, fibrati, inibitori PCSK9) - Farmaci per il diabete: insulina e ipoglicemizzanti orali. - Farmaci del sistema nervoso: farmaci per la malattia di Parkinson, Alzheimer, antipsicotici, antidepressivi, sedativo-ipnotici; farmaci attivi sulla placca neuromuscolare - Principi molecolari della farmacodipendenza e principali sostanze d’abuso: opiodi, psicostimolanti, cannabinoidi. Farmaci per il trattamento di COVID-19

Biosegnalazione nello stato di salute e di malattia 1_Biochimica della regolazione ormonale Regolazione neuro-ormonale e fattori ipotalamici Meccanismi di segnalazione SNS e SNP. Catecolammine: struttura, meccanismo di azione e effetti metabolici periferici Ammine biogene (dopammina e serotonina): struttura, meccanismo di azione e effetti metabolici periferici Ormoni dell'ipofisi posteriore - Vasopressina e ossitocina: struttura, meccanismo di azione e effetti metabolici periferici Ormoni dell'ipofisi intermedia - I derivati della pro-opiomelanocortina: melanocortine, endorfine, lipotropine. Struttura, meccanismo di azione e effetti metabolici. Ormoni dell’ipofisi anteriore, assi ipotalamico-ipofisari e loro bersagli periferici - Asse CRH/ACTH. GRH, ACTH, ormoni surrenalici corticali, glucorticoidi e mineralcorticoidi: sintesi, struttura, meccanismo di azione e effetti metabolici. Alterazioni patologiche. - Asse GnRH/LH-FSH/ormoni sessuali. Generalità su ormoni gonadotropi. Regolazione, struttura, recettori e funzione. Ormoni sessuali. Progesterone, estrogeni, androgeni (biosintesi da colesterolo e regolazione della sintesi da ormoni ipofisari, struttura e funzione). - Asse TRH/TSH/Ormoni tiroidei: regolazione, sintesi, struttura, meccanismo di azione e effetti metabolici. Ipotiroidismo e ipertiroidismo: conseguenze metaboliche - Asse GHRH/GH/IGF1: meccanismo di azione e effetti metabolici. Alterazioni patologiche. 2_Regolazione del metabolismo energetico e sue disfunzioni nella sindrome metabolica La regolazione dei processi catabolici e anabolici - Via di segnalazione di PI3K/AKT/mTOR - Via di segnalazione di AMPK - Le sirtuine - La via di segnalazione dell’insulina e effetti metabolici sistemici. Controllo trascrizionale del metabolismo energetico - Ruolo endocrino del tessuto adiposo Basi molecolari della sindrome metabolica - Alterazioni nelle vie di segnalazione dell’insulina e nell’omeostasi del metabolismo glicidico e lipidico - Cenni su restrizione calorica e invecchiamento I biomarcatori 1_Finalità e significato dei biomarcatori - Biomarcatori proteomici, metabolomici e genomici - Biomarcatori diagnostici, predittivi, prognostici, di efficacia, di evoluzione 2_Biomarcatori proteici Markers infiammatori Markers tumorali La proteomica Biomarcatori enzimatici - Criteri di scelta per i biomarcatori enzimatici nel laboratorio clinico. Metodi di determinazione delle attività enzimatiche. Fattori generali che condizionano i livelli dei diversi enzimi nel sangue in condizione di salute e di malattia. Fattori che influenzano l’utilità diagnostica di un enzima - Principali enzimi utilizzati nel laboratorio clinico: attività biologica in condizioni di normalità e razionale biologico per il loro utilizzo come marcatori di malattia. Definizione e valore diagnostico degli isoenzimi. Quadri enzimatici d’organo e condizioni morbose con aumenti o diminuzioni di transaminasi, creatina chinasi, lattico deidrogenasi, fosfatasi alcalina, gamma glutammil transferasi, amilasi, lipasi, tripsina, colinesterasi. Caratteristiche biochimiche e funzionali dei marcatori della patologia miocardica: mioglobina e troponine 3_Biomarcatori metabolici: applicazioni cliniche dell’analisi metabolomica Cenni di analisi metabolomica Alterazioni congenite del metabolismo - Classificazione “biochimica” dei markers di laboratorio utilizzati nella diagnosi delle alterazioni congenite del metabolismo - Indagini del metaboloma: significato diagnostico del profilo degli acidi grassi liberi, degli acidi organici e degli aminoacidi. - Indagini del proteoma e dosaggi enzimatici: ambiti di applicazione e limiti. Definizione di screening diagnostico e sue applicazioni. - Esempi di alterazioni congenite del metabolismo indagate o potenzialmente indagabili mediante screening neonatale: fenilchetonuria, tirosinemie, cistinuria, ipotiroidismo congenito, difetto di biotinidasi, sindrome adreno-genitale, galattosemia, acidemie organiche a catena ramificata (Maple Syrup Urine Disease/ MSUD), aciduria isovalerianica, aciduria propionica, aciduria metilmalonica. Alterazioni del ciclo dell’urea, Medium-Chain Acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) deficiency, iperplasia congenita del surrene 4_Biomarcatori genomici: applicazioni cliniche della biologia molecolare Introduzione - Classificazione e conseguenze funzionali delle alterazioni genetiche indagate in diagnostica molecolare - Potenzialità e limiti dei test molecolari. La scelta del materiale biologico di partenza, in funzione del tipo di indagine e la finalità del test molecolare che si vuole effettuare. Sensibilità e specificità dei test molecolari - Principali tecniche utilizzate in diagnostica molecolare Diagnostica molecolare in oncologia - Diagnostica molecolare del carcinoma del colon - Diagnostica molecolare del carcinoma della mammella - Diagnostica molecolare del carcinoma del polmone

Fare riferimento a quanto riportato nei singoli moduli didattici: MS0750 Ematologia BM047 PATOLOGIA CLINICA

1. Morfologia delle cellule del sangue 1. Tecnica dello striscio di sangue periferico e di sangue midollare 2. Colorazione May Grunwald/Giemsa 3. Morfologia fisiologica e patologica dell'eritrocita 4. Morfologia fisiologica e patologica del leucocita 5. Morfologia fisiologica e patologica delle piastrine 6. Morfologia fisiologica e patologica dei precursori emopoietici Applicazioni dell'analisi citogenetica alle malattie del sangue 1. Principi dell'analisi citogenetica convenzionale 2. Principi dell'analisi FISH 3. Le principali anomalie citogenetiche associate alle malattie del sangue Applicazioni delle tecniche di biologia molecolare alle malattie del sangue 1. Analisi del riarrangiamento delle immunoglobuline nella diagnostica delle malattie del sangue 2. Analisi del riarrangiamento del recettore T nella diagnostica delle malattie del sangue 3. Analisi mutazionale nella diagnostica delle malattie del sangue ereditarie ed acquisite 4. Ricerca dei trascritti di fusione nella diagnostica delle malattie del sangue 5. Analisi della malattia minima residua mediante approcci di biologia molecolare e RT-PCR 6. Analisi dell'attecchimento midollare dopo trapianto di cellule staminali emopoietiche allogeniche tramite Short Tandem Repeats Applicazioni della diagnostica citofluorimetrica alle malattie del sangue 1. Diagnostica citofluorimetrica delle malattie del sangue 2. Analisi della malattia minima residua mediante citofluorimetria nelle malattie del sangue Test di medicina trasfusionale 1. I gruppi ematici 2. I test di compatibilità Trapianto di cellule staminali emopoietiche 1. Il sistema HLA 2. Raccolta e preparazione delle cellule staminali per il trapianto 3. Manipolazione del graft per il trapianto 4. Monitoraggio dell'attecchimento e della ricostituzione immunologica Genomica delle malattie del sangue 1. Gene expression profile 2. Genome wide association studies 3. SNP array 4. Whole genome and whole exome sequencing Meccanismi patogenetici e principi terapeutici delle principali patologie ematologiche: 1. Malattie del globulo rosso 2. Malattie delle piastrine 3. Neoplasie mieloproliferative croniche 4. Sindromi mielodisplastiche 5. Leucemie acute 6. Neoplasie linfoproliferative aggressive e indolenti

40 ore di lezioni frontali, nelle quali vengono approfondite le tematiche di seguito elencate. La Medicina di Laboratorio. Il teorema di Bayes. Diagnostica Molecolare in Patologia Clinica. In particolare vengono approfondite le seguenti tecniche di biologia molecolare: • RealTime PCR (sonde FRET) • Ibridazione con ASO (Allele-Specific Oligonucleotide) • Microarray • Pirosequenzamento • Spettrometria di massa per l’analisi degli acidi nucleici. Vengono quindi valutati gli esami di biologia molecolare utilizzati nella diagnosi delle seguenti patologie: • Trombofilie Ereditarie • Emocromatosi In particolare vengono approfondite le basi fisiopatologiche e biochimico-molecolari di tali patologie. *** Approfondimento delle Biotecnologie utilizzate in Patologia Clinica per lo studio dell’emostasi e della coagulazione. In particolare vengono approfondite le biotecnologie utilizzate: • nella valutazione della coagulazione: rischio trombotico e rischio emorragico (test di screening e test specialistici). • nella valutazione della funzionalità piastrinica (piastrine reticolate, PFA, Multiplate, aggregometria). Approfondimento delle Biotecnologie utilizzate in Patologia Clinica per lo studio delle malattie del sangue (linea rossa e linea bianca) e per la valutazione dei liquidi biologici (liquor, liquido ascitico, pleurico, sinoviale, cardiaco). In particolare vengono approfonditi: • esame emocromocitometrico • parametri biochimici per la valutazione dell’anemia • citofluorimetria (CD) per la fenotipizzazione delle leucemie • cromatografia a scambio ionico per la valutazione delle emoglobinopatie e talassemie. In particolare vengono approfondite le basi fisiopatologiche e biochimico-molecolari delle α e β talassemie. *** • Approfondimento dell’Emogasanalisi (equilibrio acido-base; elettroliti) • Approfondimento dell’elettroforesi delle proteine plasmatiche. • Approfondimento dei tests immunometrici utilizzati nella valutazione dei marcatori di danno cardiaco e del sistema renina-angiotensina-aldosterone. • Approfondimento dei test immunoenzimatici utilizzati nella valutazione della funzionalità tiroidea. • Approfondimento delle biotecnologie utilizzate nella valutazione del metabolismo delle lipoproteine. • Fisiopatologia dell’aterosclerosi. **** Nozioni di Farmacogenetica e sue applicazioni cliniche.

Introduzione ai modelli sperimentali utilizzati negli studi preclinici. Le colture cellulari: nozioni generali Cellule primarie Cellule Staminali Cellule tumorali Manipolazione, ingegnerizzazione, analisi, immortalizzazione, conservazione Coculture statiche e dinamiche Colture cellulari tridimensionali (3D) Sferoidi Scaffold Organoidi Organ on chip Piattaforme di sviluppo per lo studio di patologie umane Piattaforme di sviluppo per studi fisiologici Modelli animali I modelli murini per lo studio delle patologie umane

Ricerche bibliografiche e revisione della letteratura; analisi dettagliata di un articolo scientifico. Organismi modello più diffusi ed emergenti. Benessere animale. Normativa europea e italiana sulla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici (D.L. 4 marzo 2014 N. 26); il principio delle 3R; richiesta autorizzazione progetto ricerca che prevede l’uso di modelli animali.

Lezioni frontali su struttura e organizzazione dei laboratori per le colture cellulari, rischio biologico, metodi di sterilizizzazione/disinfezione; lezioni pratiche in laboratorio con passaggio di cellule che crescono in adesione e in sospensione, congelamento e scongelamento di cellule, conta cellulare e allestimento di una curva di crescita.

Introduzione alla chimica-fisica e sue applicazioni ai sistemi biologici e biotecnologici. Transizione dal mondo macroscopico al mondo micro e nanoscopico per la comprensione dei fenomeni chimici e biologici. Interazione energia-materia con attenzione ai meccanismi che riguardano l’assorbimento e l’emissione di radiazione elettromagnetica. Proprietà dello spettro elettromagnetico e il suo utilizzo come sorgente per le tecniche di spettroscopia molecolare. Verranno prese in considerazione le spettroscopie ottiche quali le spettroscopie vibrazionali (FTIR e Raman) e le spettroscopie elettroniche (UV-Vis e luminescenza) esaminando i principi teorici che regolano le transizioni tra livelli rotazionali, vibrazionali ed elettronici e le applicazioni per il riconoscimento di molecole e per lo studio della struttura di biomolecole e di sistemi complessi. Le spettroscopie elettroniche prese in considerazioni saranno la spettroscopia di assorbimento UV-Vis e di luminescenza (fluorescenza e fosforescenza) e i processi di decadimento dagli stati elettronici eccitati con emissione di radiazione elettromagnetica o con scambi di energia come il meccanismo FRET o meccanismi di fotodinamica. Termodinamica biochimica nello studio delle conversioni di energia. I tre principi della termodinamica e lo zeresimo principio. Spontaneità e reversibilità delle reazioni chimiche e reazioni all’equilibrio. Termodinamica ed elettrochimica del traporto di ioni e di elettroni: trasporto di ioni attraverso le membrane biologiche, le reazioni di ossidoriduzione e applicazioni del potenziale standard. Cinetica Chimica: relazione tra cinetica e termodinamica. Definizione di velocità ed ordine di reazione. Leggi cinetiche e integrazione. Determinazione dell’ordine di reazione e della costante cinetica. Stadio determinante la velocità di reazione e approssimazione dello stato stazionario. Velocità di reazione e temperatura: legge di Arrhenius. Relazione tra costante di equilibrio e costante cinetica. Meccanismi delle reazioni chimiche. Cinetica enzimatica.

Il corso tratta i seguenti argomenti: Chimica bioinorganica: chimica di coordinazione; funzioni biologiche degli elementi inorganici; leganti biomolecolari di ioni metallici. Omeostasi del ferro, rame, zinco e malattie a loro legate. Metalloenzimi e sistemi contenenti eme. Biomineralizzazione. Metalli in medicina: complessi di platino usati in clinica come agenti chemioterapici (meccanismo d’azione e tossicità); complessi di gadolinio usati come agenti di contrasto MRI

-Crescita neoplastica: caratteristiche generali delle neoplasie (cenni sull’ incidenza, mortalità e sopravvivenza; classificazione dei tumori e nomenclatura); concetti di iperplasia, neoplasia, anaplasia e displasia. Tratti distintivi cellulari e molecolari del cancro (modificazione del ciclo cellulare e meccanismi coinvolti nella perdita del controllo della differenziazione e proliferazione cellulare, meccanismi di resistenza all’ apoptosi, alterazioni del metabolismo, oncogeni virali e cellulari, alterazioni nell'espressione di geni onco-soppressori, instabilità genomica). Il processo di cancerogenesi e le sue fasi: origine mono e policlonale dei tumori; le fasi della cancerogenesi: iniziazione, promozione, progressione. Fattori eziologici dei tumori umani, (fattori genetici di predisposizione ai tumori, modificazioni cromosomiche e epigenetiche, cancerogenesi da agenti fisici, da agenti chimici, da microrganismi). Angiogenesi tumorale e metastatizzazione. -Ruolo del sistema immunitario in ambito oncologico (immunogenicità dei tumori, classificazione degli antigeni tumorali, immunosorveglianza e meccanismi d’evasione, cancer immunoediting, cellule staminali tumorali). -Meccanismi molecolari alla base della relazione funzionale esistente tra infiammazione e tumori. Descrizione del microambiente tumorale e suo significato prognostico e clinico (immunoscore). Tumor-mutational burden (TMB). Approcci utilizzati per studiare il microambiente tumorale. -Ruolo delle cellule mieloidi associate ai tumori nello sviluppo, nella prognosi e nella risposta alle terapie. Approcci diretti verso i macrofagi associati ai tumori (TAM) e le cellule soppressorie di derivazione mieloide (MDSC). -Strategie di immunoterapia in ambito oncologico: approcci basati su anticorpi diretti verso antigeni tumorali, anticorpi neutralizzanti i checkpoint immunitari, approcci basati sul trasferimento adottivo di cellule (CAR-T cells), approcci di vaccinazione profilattica (oncopatogeni) e terapeutica (vaccini antitumorali curativi).

Prima parte - in merito all'economia d'azienda (amministrazione dell'impresa) vengono affrontati i seguenti principali temi: Il sistema impresa: definizione, ambiente generale e specifico, i principali equilibri del sistema impresa e le caratteristiche del sistema impresa. Seconda parte - Le invenzioni in generale - Le invenzioni nel settore biotecnologico EP/IT - Le invenzioni nel settore biotecnologico US - L'applicabilità industriale - Lo stato dell'arte - La novità - La novità delle invenzioni chimiche, di selezione e di uso medico - L'altezza inventiva EP/IT - L'altezza inventiva delle invenzioni chimiche, di selezione e di uso medico - L'altezza inventiva – casi pratici - La sufficienza di descrizione - Le rivendicazioni e l'ambito di protezione - Le rivendicazioni e l'ambito di protezione – casi pratici - I certificati complementari di protezione - Il brevetto, i diritti da esso conferiti, i limiti del brevetto - Il contenzioso brevettuale . La brevettabilità delle cellule staminali

Vedere le schede dei singoli moduli.

Definizione di chimica farmaceutica Fase Farmaceutica Vie di somministrazione dei farmaci: via enterale, via parenterale, altre vie. Fase Farmacocinetica Assorbimento. Meccanismi di assorbimento. Trasporto passivo. Coefficiente di ripartizione. Legge di Fick. Equazione di Henderson-Hasselbach. Trasporto per coppia ionica. Trasporto carrier-mediato. Trasporto vescicolare. Trasporto convettivo. L’assorbimento nella via di somministrazione orale: metabolismo di primo passaggio. Distribuzione. Legame con le proteine plasmatiche. Fenomeni di accumulo. Barriera ematoencefalica. Placenta. Eliminazione. Escrezione renale. Metabolismo di fase I e di fase II. Effetti del metabolismo. Soft e hard drugs. Parametri farmacocinetici. Curva concentrazione plasmatica-tempo. Clearance. Tempo di emivita. Biodisponibilità. Volume apparente di distribuzione. Fattori che influenzano la farmacocinetica. Fase Farmacodinamica Legami coinvolti nell’interazione con il sito d’azione. Legame covalente. Legame ionico. Interazione dipolo-dipolo e ione-dipolo. Legame a idrogeno. Legame alogeno. Trasferimento di carica. Interazioni di van der Waals. Interazioni idrofobiche. Interazioni pi greco-pi greco. Ruolo della stereochimica nell’interazione al sito d’azione. Modello del contatto a tre punti. Regola di Pfeiffer. Eutomero, distomero, rapporto eudismico. Chiral switch. Metodi per l’ottenimento di farmaci enantiomericamente puri. I possibili target di un farmaco. Farmaci strutturalmente specifici e aspecifici. I recettori come target del farmaco: teorie recettoriali, come progettare agonisti, antagonisti, modulatori allosterici, agonisti inversi. Gli enzimi come target del farmaco: inibitori che agiscono sul sito attivo, inibitori reversibili competitivi, non competitivi, irreversibili, analoghi dello stato di transizione, inibitori per suicidio. Miscellanea: farmaci diretti alle proteine di trasporto, farmaci diretti alle proteine di struttura, farmaci che interferiscono con le interazioni proteina-proteina, farmaci diretti ai lipidi Drug discovery Hit compound e lead compound. Scegliere la malattia, il target, il test biologico. High-throughput screening, screening per NMR, virtual screening. Sintesi parallela e combinatoriale. Individuare il lead compound: prodotti naturali, serendipity, modifiche del ligando naturale, farmaci me-too, SOSA approach, screening di librerie di composti, de novo drug design, fragment-based drug design. Come individuare molecole drug-like. Regola di Lipinski e di Veber. Utilizzo del computer nel drug discovery. Manipolazione delle strutture chimiche, analisi conformazionale e minimizzazione, parametrizzazione. Utilizzo delle banche dati chimiche e biologiche, concetto di similarità chimica e strutture x-ray. Ligand- e Structure-Based Drug Design. Virtual screening. De novo drug design. 3D-QSAR. Farmacoforo. Docking molecolare, applicazioni e limitazioni. Le proteine. L’importanza della risoluzione della struttura tridimensionale delle proteine. Esempi di purificazione proteica. Cristallografia a raggi X. Spettroscopia NMR. Co-cristallizzazione. Qualità dei dati sperimentali: risoluzione e B-factor. Il Protein Data Bank. Ricerca on-line nel PDB. La struttura di un .pdb. PyMol, funzioni principali del programma. Procedura base per visualizzare un .pdb all’interno del software PyMol. Drug design Ottimizzare l’interazione con il target: relazioni struttura-attività, isosteria e bioisosteria, bioisosteri classici e non classici, identificazione del farmacoforo, varie strategie di drug design (estensione della struttura, estensione/contrazione di catena, omologia, vinilogia, benzologia, espansione/contrazione d’anello, variazioni d’anello, fusione di anelli, semplificazione della struttura, irrigidimento della struttura, bloccanti conformazionali, twin drug e ibridi). Ottimizzare l’accesso al target: migliorare le proprietà idrofobiche/idrofiliche, rendere il farmaco più o meno resistente alla degradazione chimica o enzimatica, prodrug, mutue prodrug. Drug development Cenno a trial preclinici e clinici. Esempi di classi di farmaci. Farmaci biotecnologici. Esercitazioni.

Durante il corso lo studente parteciperà a lezioni frontali. Durante le lezioni saranno illustrati gli aspetti teorici relativi alle colture di tessuti vegetali, di sospensioni cellulari, alle tecniche di micropropagazione e trasformazione genetica di una pianta. Il corso sarà così suddiviso: Il problema della biodisponibilità per l’ottenimento di metaboliti secondari di rilevanza farmaceutica Introduzione alle biotecnologie vegetali. Definizione, storia, evoluzione. Biotecnologie tradizionali: selezione, ibridazione, incrocio ed addomesticamento, propagazione per il miglioramento delle colture officinali. Trasformazione delle piante. Esempi di prodotti ottenuti da coltivazione di hairy roots. Biotecnologie innovative: colture in vitro di cellule vegetali, tessuti e organi - tecniche relative, micropropagazione, ingegneria genetica o tecnologia del DNA ricombinante - piante e organismi transgenici, crioconservazione del germoplasma. Coltura di sospensioni cellulari. Colture in terreno liquido stazionario, ad immersione periodica, ad immersione permanente (colture in sospensione): coltura discontinua, continua (aperta o chiusa), semi-continua, coltura di cellule immobilizzate. Produzione di metaboliti secondari in vitro. Vantaggi e svantaggi. Selezione di linee cellulari altamente produttive. Esempi di produzione di principi attivi e sostanze di interesse farmaceutico e farmaco-tecnologico. OGM e normativa europea e nazionale vigente in materia di OGM. Direttive su: rilasci nell’ambiente, alimenti e mangimi, tracciabilità e etichettatura, movimenti transfrontalieri degli OGM. Principio di precauzione. Esempi di prodotti commercializzati e meccanismi d'azione dei geni esogeni introdotti: pomodoro flavr savr, olio di colza laurical, zucchino freedom II, cotone bollgard, soia round-up ready, mais maximizer e nature gard.

Richiami di chimica organica di base: stereoisomeria, risonanza e acidità. Importanza della chiralità nei sistemi biologici. Composti aromatici e delocalizzazione elettronica. Composti eterociclici ed eterociclici aromatici. Pirrolo, tiofene, furano, piridina, chinolina, isochinolina, imidazolo, pirimidine e purine. Forze intermolecolari e loro importanza nell’assemblaggio delle molecole biologiche e nelle interazioni fra biomolecole e altre sostanze. Gli amminoacidi e le loro catene laterali. Basicità ed acidità dei gruppi ionizzabili nelle catene laterali. pKa e punto isoelettrico degli amminoacidi. Peptidi e sintesi di peptidi, usi e applicazioni. Gruppi protettori di ammine, acidi e alcoli: inserimento e rimozione. Sintesi peptidica in fase solida (SPPS): supporti polimerici e spaziatori. Modificazione di peptidi. Struttura dei polinucleotidi. Stabilità chimica di DNA e RNA all’idrolisi. La reattività chimica del DNA. Acidi nucleici modificati. Acidi peptido-nucleici (PNA) e loro proprietà di riconoscimento di DNA. Carboidrati. Monosaccaridi. Struttura, proprietà, nomenclatura. Effetto anomerico. Reazioni di ossidazione e riduzione. Reazioni di glicosilazione. Sintesi di oligosaccaridi e glicoconiugati su fase solida. Sintesi di cluster glicosidici e concetto di multivalenza. Carboidrati come materia prima per molecole della chimica fine. Lipidi e steroidi. Reazioni di autoossidazione. Esempi di sintesi di lipidi complessi. Processi di auto assemblaggio di lipidi: doppi strati, micelle, vescicole, liposomi. Applicazioni nel rilascio controllato di farmaci. Enzimi: classificazione di enzimi e meccanismi di azione delle sei classi di enzimi noti (ossidoriduttasi, transferasi, idrolasi, liasi, isomerasi e ligasi) e di alcune sottoclassi.

Essere in grado di: - identificare le macromolecole biologiche, - cogliere le interconnessioni tra strutture macromolecolari, funzione e regolazione - acquisire autonomia di giudizio nella valutazione di problematiche biochimiche relative alla struttura ed al funzionamento delle biomolecole all'interno della cellula e nell'ambiente extracellulare. - comprendere ed utilizzare correttamente il linguaggio e la formulazione tipiche della biochimica - integrare / contestualizzare i fenomeni a livello molecolare con gli altri livelli di organizzazione del vivente (cellulare/istologico/anatomico) Conoscere: - i meccanismi dell’attività degli enzimi e sapere risolvere semplici problemi inerenti la cinetica enzimatica. - le basi della trasduzione del segnale e dei meccanismi di trasporto e mobilità cellulare. Descrivere: - le principali vie metaboliche. - le principali tecniche biochimiche a livello sufficiente per la lettura di articoli scientifici. Le esercitazione consentono di muoversi fruttuosamente in laboratorio anche in vista del tirocinio di laurea. A tale scopo la pratica nella compilazione del quaderno di laboratorio risulta importante.

Significato della misura in ambito biologico: specificità, accuratezza, precisione e riproducibilità. Tecniche di preparazione del campione per analisi biochimiche (omogenizzazione, lisi con detergenti). Estrazione con solventi e precipitazione selettiva, loro applicazione al frazionamento dei composti biologici (estrazione di lipidi, salting out di proteine ed acidi nucleici). Teoria della centrifugazione e tecniche di centrifugazione preparativa per il frazionamento di composti biologici. Utilizzo delle centrifughe e forza centrifuga. Principi di spettrofotometria. Saranno trattate le basi teoriche e gli aspetti pratici delle tecniche spettroscopiche (assorbimento, fluorescenza, polarimetria) ed esempi del loro utilizzo per la quantificazione di analiti biologici. Caratteristiche di uno spettrofotometo ed un fluorimetro, loro utilizzo. Radioisotopi in laboratorio: caratteristiche dei radioisotopi di uso più comune, loro utilizzi in biochimica e strumentazione utilizzata per la loro quantificazione. Principi alla base della cromatografia, principali tecniche cromatogafiche (affinià, gel filtrazione, scambio ionico e fase inversa) e relative matrici. Utilizzo della cromatografia per la separazione di miscele complesse di proteine e di lipidi in base alle proprietà chimiche e fisiche. Strumentazione utilizzata (cromatografie su colonna, su strato sottile, HPLC, ecc). Rivelatori ed analisi risultati (coefficienti di ritenzione, analisi qualitative e quantitative). Principi alla base dell'elettroforesi con particolare attenzione al frazionamento e caratterizzazione delle proteine. IEF, SDS-PAGE, 2D-PAGE, elettroforesi capillare. Sistemi di rilevazione più comuni: coloranti e western blotting. Caratterizzazione di proteine: digestione, sequenziamento di Edman, utilizzo della spettrometria di massa per la caratterizzazione delle proteine, proteomica qualitativa e quantitativa con particolare attenzione alle tecniche di spettrometria di massa. Applicazioni degli anticorpi nelle biotecnologie, saggi immunologici competitivi e non competitivi, RIA, ELISA, immunofluorescenza, western blotting, immunodiffusione e tecniche correlate. Utilizzo di enzimi in diagnostica ed in ricerca. Caratterizzazione della cinetica enzimatica e studio degli inibitori. Utilizzo di enzimi in diagnostica clinica, assay cinetici ed end-point applicati alla ricerca ed alla diagnostica. Analisi di parametri cinetici di un enzima. Saggi di binding ed associazione, analisi dell’equilibrio recettore-ligando. Metodiche per lo studio delle interazioni molecolari, saggi classici con molecole marcate, metodiche spettrometriche avanzate: Fret, Bret, fluorescenza a tempo risolto.

Significato della misura in ambito biologico: specificità, accuratezza, precisione e riproducibilità. Tecniche di preparazione del campione per analisi biochimiche (omogenizzazione, lisi con detergenti). Estrazione con solventi e precipitazione selettiva, loro applicazione al frazionamento dei composti biologici (estrazione di lipidi, salting out di proteine ed acidi nucleici). Teoria della centrifugazione e tecniche di centrifugazione preparativa per il frazionamento di composti biologici. Utilizzo delle centrifughe e forza centrifuga. Principi di spettrofotometria. Saranno trattate le basi teoriche e gli aspetti pratici delle tecniche spettroscopiche (assorbimento, fluorescenza, polarimetria) ed esempi del loro utilizzo per la quantificazione di analiti biologici. Caratteristiche di uno spettrofotometo ed un fluorimetro, loro utilizzo. Radioisotopi in laboratorio: caratteristiche dei radioisotopi di uso più comune, loro utilizzi in biochimica e strumentazione utilizzata per la loro quantificazione. Principi alla base della cromatografia, principali tecniche cromatogafiche (affinià, gel filtrazione, scambio ionico e fase inversa) e relative matrici. Utilizzo della cromatografia per la separazione di miscele complesse di proteine e di lipidi in base alle proprietà chimiche e fisiche. Strumentazione utilizzata (cromatografie su colonna, su strato sottile, HPLC, ecc). Rivelatori ed analisi risultati (coefficienti di ritenzione, analisi qualitative e quantitative). Principi alla base dell'elettroforesi con particolare attenzione al frazionamento e caratterizzazione delle proteine. IEF, SDS-PAGE, 2D-PAGE, elettroforesi capillare. Sistemi di rilevazione più comuni: coloranti e western blotting. Caratterizzazione di proteine: digestione, sequenziamento di Edman, utilizzo della spettrometria di massa per la caratterizzazione delle proteine, proteomica qualitativa e quantitativa con particolare attenzione alle tecniche di spettrometria di massa. Applicazioni degli anticorpi nelle biotecnologie, saggi immunologici competitivi e non competitivi, RIA, ELISA, immunofluorescenza, western blotting, immunodiffusione e tecniche correlate. Utilizzo di enzimi in diagnostica ed in ricerca. Caratterizzazione della cinetica enzimatica e studio degli inibitori. Utilizzo di enzimi in diagnostica clinica, assay cinetici ed end-point applicati alla ricerca ed alla diagnostica. Analisi di parametri cinetici di un enzima. Saggi di binding ed associazione, analisi dell’equilibrio recettore-ligando. Metodiche per lo studio delle interazioni molecolari, saggi classici con molecole marcate, metodiche spettrometriche avanzate: Fret, Bret, fluorescenza a tempo risolto.

Ripasso di bioenergetica e tipi di reazioni biochimiche: 1) bioenergetica e termodinamica 2) logica chimica e reazioni biochimiche più comuni 3) trasferimenti di gruppi fosforici e ATP 4) reazioni biologiche di ossidoriduzione Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato: 1) La glicolisi, vie di alimentazione della glicolisi, il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. 2) La gluconeogenesi. 3) L’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato. 3) Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi. Il metabolismo del glicogeno negli animali, regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno. Mantenimento glicemia. Il ciclo dell’acido citrico: 1) Produzione di acetil-CoA (acetato attivato). 2) Reazioni del ciclo dell’acido citrico. 3) Regolazione del ciclo dell’acido citrico. 4) Il ciclo del gliossilato nei vegetali. Fosforilazione ossidativa: 1) Il flusso degli elettroni nei mitocondri. 2) La sintesi dell’ATP. 3) Regolazione della fosforilazione ossidativa. 4) I mitocondri nella termogenesi, nella sintesi degli steroidi e nell’apoptosi. Catabolismo degli acidi grassi: Digestione, mobilizzazione e trasporto degli acidi grassi. Ossidazione degli acidi grassi. I corpi chetonici. Biosintesi dei lipidi: Biosintesi degli acidi grassi. Biosintesi dei triacilgliceroli. Biosintesi dei fosfolipidi di membrana. Colesterolo, steroidi e isoprenoidi: biosintesi, regolazione e trasporto. Ossidazione degli amminoacidi e produzione dell’urea: Destino metabolico dei gruppi amminici. Escrezione dell’azoto e ciclo dell’urea. Vie di degradazione degli amminoacidi. Organicazione dell’azoto e biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate. Fotosintesi e la cattura dell’energia luminosa: L’assorbimento della luce e fotofosforilazione, L’evento fotochimico centrale: il flusso di elettroni indotto dalla luce. Sintesi di ATP accoppiata alla fotofosforilazione. Piante C3 e C4. Biosintesi dei carboidrati nelle piante e nei batteri Principi di regolazione metabolica: 1) Regolazione delle vie metaboliche. Analisi del controllo metabolico. 2) Regolazione ormonale e integrazione del metabolismo nei mammiferi. 3) Meccanismi ormonali di controllo dell'appetito e della massa corporea.

Ripasso di bioenergetica e tipi di reazioni biochimiche: 1) bioenergetica e termodinamica 2) logica chimica e reazioni biochimiche più comuni 3) trasferimenti di gruppi fosforici e ATP 4) reazioni biologiche di ossidoriduzione Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato: 1) La glicolisi, vie di alimentazione della glicolisi, il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. 2) La gluconeogenesi. 3) L’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato. 3) Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi. Il metabolismo del glicogeno negli animali, regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno. Mantenimento glicemia. Il ciclo dell’acido citrico: 1) Produzione di acetil-CoA (acetato attivato). 2) Reazioni del ciclo dell’acido citrico. 3) Regolazione del ciclo dell’acido citrico. 4) Il ciclo del gliossilato nei vegetali. Fosforilazione ossidativa: 1) Il flusso degli elettroni nei mitocondri. 2) La sintesi dell’ATP. 3) Regolazione della fosforilazione ossidativa. 4) I mitocondri nella termogenesi, nella sintesi degli steroidi e nell’apoptosi. Catabolismo degli acidi grassi: Digestione, mobilizzazione e trasporto degli acidi grassi. Ossidazione degli acidi grassi. I corpi chetonici. Biosintesi dei lipidi: Biosintesi degli acidi grassi. Biosintesi dei triacilgliceroli. Biosintesi dei fosfolipidi di membrana. Colesterolo, steroidi e isoprenoidi: biosintesi, regolazione e trasporto. Ossidazione degli amminoacidi e produzione dell’urea: Destino metabolico dei gruppi amminici. Escrezione dell’azoto e ciclo dell’urea. Vie di degradazione degli amminoacidi. Organicazione dell’azoto e biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate. Fotosintesi e la cattura dell’energia luminosa: L’assorbimento della luce e fotofosforilazione, L’evento fotochimico centrale: il flusso di elettroni indotto dalla luce. Sintesi di ATP accoppiata alla fotofosforilazione. Piante C3 e C4. Biosintesi dei carboidrati nelle piante e nei batteri Principi di regolazione metabolica: 1) Regolazione delle vie metaboliche. Analisi del controllo metabolico. 2) Regolazione ormonale e integrazione del metabolismo nei mammiferi. 3) Meccanismi ormonali di controllo dell'appetito e della massa corporea.

Introduzione alla biochimica Definizione di biochimica e suoi rapporti con le altre discipline scientifiche. Sviluppo e teorie dell’origine della vita sulla terra. Caratteristiche generali degli organismi viventi. Il carbonio, sue proprietà e versatilità di legame. Panoramica sui composti polimerici in natura e loro funzione generale. Fondamenti di termodinamica Entalpia, entropia, energia libera di Gibbs e spontaneità di reazione. I legami chimici I carboidrati Monosacaccaridi. La stereoisomeria e la chiralità. Formula di struttura dei principali aldosi e chetosi. Emiacetali ed emichetali, mutarotazione e anomeri. Disaccaridi, legame O-glicosidico. Formula di struttura dei principali disaccardi. Polisaccaridi: glicani, omopolisaccaridi ed eteropolisaccaridi, riserva energetica e struttura; amido, glicogeno, cellulosa. Eteropolisaccaridi, glicosamminoglicani. Glicoproteine: cenni generali e funzione. Lipopolisaccaridi. I lipidi Classificazione generale, caratteristiche generali e funzione, nomenclatura standard e nomenclatura alternativa. Acidi grassi, trigliceridi, cere, fosfolipidi. Malattie associate al metabolismo dei fosfolipidi. Glicolipidi: classificazione, struttura e funzione. Steroli, colesterolo e suoi derivati: struttura degli ormoni stereoidei, acidi biliari. Aminoacidi e peptidi Amminoacidi: Struttura, stereoisomeria e chiralità, classificazione. Amminoacidi modificati. Punto isoelettrico. Legame peptidico: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Analisi di sequenze di proteine, concetto di omologia, sequenze conservate e non, mutazioni conservative e non conservative. Allineamento di sequenze e criteri di “scoring”, strumenti e database on-line per l’analisi di proteine. Folding e proteostasi Folding e denaturazione delle proteine, proteostasi, Principi termodinamici alla base del folding. Chaperon molecolari. Folding patogenico di proteine. Rapporto struttura-funzione delle proteine Proteine di trasporto extracellulare, proteine che legano l’O2. Anemia falciforme. Proteine con funzione di riconoscimento e difesa: le immunoglobuline. Gli enzimi e cinetica enzimatica Energia di attivazione, velocità di reazione. Costante di velocità. Gli enzimi: meccanismi generali d’azione. Coenzimi: co-substrati e gruppi prostetici. Classificazione degli enzimi. Principali meccanismi di catalisi. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Rappresentazione secondo Lineweaver-Burk. Parametri cinetici fondamentali: numero di turnover, costante di specificità, significato e metodo di calcolo. Inibizione dell’attività enzimatica Metodi per lo studio delle proteine Cromatografia, elettroforesi, SDS-PAGE, immunodiagnostica. Introduzione alla biocristallografia Introduzione alle reazioni biochimiche e cenni di bioenergetica. Molecole utilizzate per il trasferimento di energia chimica. Ruolo dei NTP nelle reazioni biologiche. L’equilibrio redox della cellula: struttura e funzione del NAD, FAD, FMN, gruppi ferro-zolfo, EME nelle reazioni redox cataboliche e anaboliche. Fondamenti di biosegnalazione – I principi della trasduzione del segnale Recettori, ligandi e modalità di segnalazione. I diversi tipi di segnalazione (endocrina, paracrina, iuxtacrina e autocrina). Modalità di rilascio delle molecole del segnale: diffusione, secrezione, rilascio di vescicole extracellulari. Modificazioni co- e post-traduzionali delle proteine e segnali per la localizzazione Formazione di ponti disolfuro, gamma-glutammmilcarbossilazione. Proteolisi, glicosilazione, lipidaizone, GPI-linked proteins. Fosforilazione: effetti sulla struttura delle proteine. Il chinoma umano. Ubiquitinazione, acetilazione e deacetilazione e l‘ADPribosilazione; le sirtuine. La poli-ADPribosilazione: gli enzimi PARP. Metilazione e demetilazione. Solfatazione. Nitrosilazione. Struttura e funzione delle proteine del segnale Modularità delle proteine del segnale. Generalità sulla organizzazione strutturale delle molecole di segnalazione: dominii (sequenze) ricorrenti e loro funzioni. Domini di interazione proteina-proteina: SH2, SH3, PTB, PDZ. Domini di interazione con strutture non proteiche: domini PH, C1, C2, domini EF hand. La formazione dei complessi di segnalazione; i signalosomi e raft lipidici di membrana. Proprietà e ruolo e dei secondi messaggeri. Passaggio di molecole attraverso le membrane biologiche: canali e trasportatori Gradiente elettrochimico e potenziale di membrana. Caratteristiche delle membrane biologiche, il potenziale di membrana. Diffusione passiva facilitata: i trasportatori. I trasportatori del glucosio. Sistemi di co-trasporto. Il trasporto attivo: le pompe ioniche. ATPase tipo P: pompa Na+/K+; pompe Ca; ATPase tipo F e V. Il trasporto attivo: i trasportatori ABC Diffusione passiva facilitata attraverso i canali ionici: classificazione in base alla selettività e al meccanismo di regolazione. Canali ionici controllati da secondi messaggeri, da lipidi, da stimolo meccanico e dalla temperatura. I canali “Transient Receptor Potential” (TRP). Il meccanismo biochimico della segnalazione sinaptica. Cellule eccitabili e generazione del potenziale d’azione: neurotrasmissione, contrazione muscolare e secrezione. Componenti delle vie del segnale: il signalling del calcio Sensori del calcio: il dominio EF hand. Calmodulina (CaM): struttura e meccanismo d’azione; esempi di segnalazione CaM-Ca2+-dipendenti: CAMKII; complesso troponina-tropomiosina nella contrazione muscolare. Il dominio C2 e le proteine chinasi C (PKC). Altri effettori del calcio: le calpaine. Meccanismi di controllo della concentrazione di Ca2+ intracellulare: ATPasi SERCA e PMCA; scambiatori ionici NCX e NCKX. Signalling del Ca: “Receptors-Operated Channels” ROCs: regolazione del canale del Ca IP3-dipendente; il canale del Ca tipo rianodina. Canali del Ca “Store Operated Channels” (SOC). Componenti delle vie di segnalazione: le proteine G Le proteine G. Le small G proteins. Struttura, meccanismo di regolazione e principali funzioni svolte dalle famiglie RAS, RAN, RAB, ARF, RHO. Moduli di segnalazione intracellulare. Le via PI3K/AKT/mTOR. La via delle MAP-chinasi. Le proteina chinasi C. Tirosina chinasi citosoliche appartenenti alla famiglia SRC (SFK). I recettori accoppiati a proteine G (GPCR) e loro vie di segnalazione Struttura e meccanismo d’azione dei GPCR e delle proteine G eterotrimeriche. Le proteine G eterotrimeriche: meccanismi d’azione delle subunità α e delle subunità βγ. Signaling glucagone e adrenalina come esempi di trasduzione del segnale a valle di GPCR. Meccanismi biochimici della segnalazione delle percezioni sensoriali Vista, olfatto, gusto. Recettori tirosina chinasi (TKR) e vie di segnalazione a valle di RTK Tirosina chinasi con funzione recettoriale (RTK): struttura e meccanismo generale di segnalazione. Ruolo dell’interazione domini SH2/fosfotirosine nel reclutamento e attivazione dei pathways di trasduzione del segnale. Segnalazione a valle dei recettori RTK: RAS e la via delle MAP-chinasi, via PI3K-PKB/Akt-mTOR. Il signalling dell’insulina. Altre vie di segnalazione Recettori per citochine e ormoni glicoproteici, recettori appartenenti alla famiglia del TNFR, via di JAK/STAT, via di NF-kB. Serina e treonina chinasi recettoriali: la famiglia del recettore TGF-β; i fattori SMAD. Integrine e adesioni focali. Recettori con attività guanilato ciclasica; di membrana e solubili NO-dipendenti. Signalling da cGMP

1_ Le macromolecole biologiche. I legami chimici e le interazioni fra molecole nella chimica della vita. Carboidrati. Monosacaccaridi, disaccaridi, legame glicosidico. Omopolisaccaridi di riserva e strutturali. Monosaccaridi modificati. Eteropolisaccaridi: struttura di glicosamminoglicani, chitina, agar, emicellulose, gomme. I glicoconiugati: glipicani, sindecani, proteoglicani, glicoproteine. Lipidi. Acidi grassi saturi ed insaturi: caratteristiche chimico-fisiche e loro influenza sulla loro funzione biologica. Classificazione, struttura e funzione di: gliceridi neutri e le cere, glicerofosfolipidi, plasmalogeni, sfingolipidi, glicolipidi. Principi di organizzazione delle membrane biologiche: le molecole antipatiche, formazione di vescicole, micelle, doppi strati. Struttura del colesterolo e suoi derivati. Acidi nucleici. Le basi azotate, i nucleosidi, i nucleotidi. Il legame fosfodiestere, struttura primaria e secondaria degli acidi nucleici. La denaturazione del DNA e duplicazione dell’informazione. Organizzazione superiore del DNA, la cromatina: cenni sulla struttura e funzione. La struttura secondaria e terziaria dell’RNA. Classificazione dei diversi tipi di RNA. Caratterizzazione del gene come unità funzionale per la trasmissione dell’informazione.Dagli amminoacidi alle proteine. Amminoacidi: struttura, stereoisomeria e chiralità. Modificazioni reversibili degli amminoacidi coinvolte nella regolazione delle proteine. Proprietà anfoioniche degli aa. Punto isoelettrico. Le proteine. Legame peptidico: proprietà chimico fisiche. Cenni sulle molecole derivate degli amminoacidi ad attività biologica. La direzionalità della sequenza aminoacidica; cenni sulla conversione del codice genetico in sequenza aminoacidica (traduzione di mRNA). Strutture secondarie, struttura terziaria. Legami a ponte disolfuro. Strutture supersecondarie, motivi strutturali e domini funzionali. Struttura terziaria. Il folding. Struttura quaternaria: proteine fibrose e proteine globulari. Metodi immunoenzimatici per lo studio della struttura delle proteine: immunoblot/Western Blot, Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA). 2_Gli enzimi e cinetica enzimatica. Le leggi della termodinamica nelle reazioni biologiche. Energia di attivazione suo impatto sulla velocità di reazione. Costante di velocità. Enzimi, coenzimi, gruppi prostetici, cosubstrati: meccanismi generali d’azione. Classificazione degli enzimi. Principali meccanismi di catalisi. Cinetica enzimatica. Ipotesi dello stato stazionario, equazione di Michaelis-Menten. Parametri cinetici fondamentali: numero di turnover, costante di specificità, significato e metodo di calcolo. Inibizione competitiva, mista e incompetitiva: aspetti cinetici. Meccanismi di generali di regolazione degli enzimi: covalenti e non covalenti; allosteria. Regolazione mediante proteolisi: serin-proteasi, cistein-proteasi, aspartil-proteasi, metalloproteasi 3_ Rapporto struttura-localizzazione-funzione delle macromolecole biologiche. Organizzazione delle membrane cellulari e subcellulari; movimento di lipidi attraverso il doppio strato: floppasi, scramblasi, flippasi. Il modello a mosaico fluido. I “lipid rafts”/zattere lipidiche.Modificazioni co e post-traduzionali delle proteine e segnali per la localizzazione. Segnali d’ingresso e ritenzione negli organelli o di indirizzamento alla membrana plasmatica.Proteine che legano l’O2: le globine; struttura del gruppo EME. Struttura e funzione di mioglobina: ed emoglobina. Curva di saturazione. Allosteria T/R, cooperatività. Equazione e coefficiente di Hill. Regolazione dell’affinità di Hb per il suo ligando da parte di: O2, CO2, H+ e loro ruolo negli scambi gassosi a livello polmonare e tissutale. Ruolo di 2,3 bisfosfoglicerato (BPG) nella regolazione della affinità di Hb per O2. Basi molecolari delle talassemie, emoglobinopatie e meteglobinemieProteine con funzione di riconoscimento e difesa: le immunoglobuline: classificazione generale, struttura e meccanismi di interazione con l’antigene. Cenni sul riarrangiamento genico che genera le regioni variabili delle catene pesanti e leggere. Unità strutturale contrattile: organizzazione morfologica e molecolare della fibra muscolare, delle miofibrille e del sarcomero. Meccanismo biochimico della contrazione: regolazione dell’attività del complesso acto-miosinico, ruolo di ATP e degli ioni calcioProteine del citoscheletro. Meccanismo di polimerizzazione di actina, proteine che legano l’actina e regolano la sua polimerizzazione. Microtubuli: struttura, meccanismo di polimerizzazione e ruolo intracellulare. Motori molecolari: chinesine e dineine. Struttura e meccanismo di avanzamento ATP-dipendente sul microtubulo. I filamenti intermedi: caratteristiche funzionali e meccanismo di polimerizzazione. Proteine della matrice extracellulare: laminine, fibronectina, collageni, elastina. Trasporto di molecole attraverso le membrane: biochimica del traffico vescicolare. Cenni sui meccanismi generali di endocitosi. Meccanismi di curvatura e scissione delle membrane. Endocitosi mediata da recettori clatrina e non clatrina dipendenti. Trasporto di molecole attraverso le membrane: trasportatori e canali. Meccanismi generali di trasporto attraverso le membrane. Trasporto non mediato; trasportatori e canali, il trasporto facilitato, ed il trasporto attivo. Le pompe ioniche. Sistemi di co-trasporto e antiporto. I trasportatori ABC. Membrane eccitabili, potenziali d’azione e neurotrasmissione. Canali voltaggiodipendenti. Canali ionici controllati da ligandi: il recettore canale per acetilcolina; meccanismi di desensitizzazione dei canali.

Programma - Introduzione alla biologia molecolare: la nascita della Biologia Molecolare, dalla scoperta del DNA alla dimostrazione del suo ruolo come materiale genetico. Struttura chimica e fisica del DNA. Le basi genomiche della complessità: il ruolo del controllo dell’espressione genica, cenni di genomica comparata. Geni omologhi, paraloghi, ortologhi. Famiglie geniche (globine, tubulina); gene ancestrale e duplicazione genica. Basi molecolari dell’epigenetica: struttura e regolazione della cromatina - Struttura dei nucleosomi e organizzazione della cromatina - Gli istoni e le loro modificazioni (acetilazione, metilazione). - Meccanismi del rimodellamento istonico e delle modificazioni della cromatina e loro ruolo nella regolazione dell’espressione genica. Bromodomini e cromodomini. Ruolo e esempi di enzimi modificatori istonici: istone acetil transferasi (HAT), istone deacetilasi, istone demetilasi. Complessi di rimodellamento istonico. - Ruolo e meccanismi degli elementi isolatori. - Metilazione del DNA: significato biologico, DNA metil-transfrasi, meccanismi mediante cui la metilazione del DNA regola l’espressione genica. Regolazione della trascrizione - cenni sulle differenze tra la trascrizione dei procarioti e degli eucarioti - Trascrizione e regolazione negli eucarioti: RNA polimerasi II, struttura del promotore, fattori basali di Pol II e formazione del complesso di inizio. Ruolo del Mediatore. - Meccanismi di riconoscimento dei siti di avvio della trascrizione: TATA box e formazione dei complessi di avvio della trascrizione. - Ruolo delle sequenze regolatrici della trascrizione e i fattori che regolano la trascrizione (fattori di trascrizione e loro organizzazione modulare e dimerica). - Ruolo delle interazioni fra i fattori di trascrizione e i complessi di rimodellamento della cromatina e di modificazione degli istoni nella regolazione della trascrizione. Esempi. - Meccanismi di repressione della trascrizione - Diverse strategie di regolazione della funzione degli attivatori della trascrizione. Esempi (NF-kB) - Le principali quattro classi strutturali dei fattori di trascrizione: elica ansa- elica (omeogeni), elica-giroelica (Myc/MAx/Mad), Cerniera di leucine (Jun. Fos, AP1), dita di zinco (recettori ormoni steroidei). Per ciascuna classe: elementi strutturali e meccanismi di interazione con il DNA, regolazione della funzione, cenni sulla funzione e sui geni regolati. La maturazione dell’RNA e il controllo post-trascrizionale - Significato di del capping e della poliadenilazione dei trascritti. Cenni sui meccanismi di capping, poliadenilazione e terminazione del mRNA. - Generalità sulla natura discontinua dei geni e significato dello splicing. - Lo spliceosoma e i meccanismi molecolari dello splicing. Lo splicing alternativo - Regolazione del riconoscimento dei siti di splicing: le sequenze ESE/ISE e ESS/ISS. Le proteine SR (contenenti i domini RRS) e le proteine hRNPs nella regolazione dello splicing. - Esempi di patologie causate da mutazioni che deregolano lo splicing. - Meccanismi di editing del mRNA. - Cenni sulla regolazione del trasporto e della localizzazione degli mRNA. - Regolazione della stabilità degli RNA (Esempio delle seq. IRE nella regolazione della stabilità e traduzione degli mRNA per il recettore della Transferrina e della Ferritina). - I microRNA: struttura genica, trascrizione e maturazione, ruolo delle proteine Dicer e del complesso RISC, diversi meccanismi di regolazione dell’espressione genica (trascrizione, stabilità mRNA e traduzione). Natura combinatoriale delle interazioni fra microRNA e geni target. Esempi. - Impatto della scoperta dei microRNA nello studio della funzione dei geni, nei tumori e prospettive cliniche. - Short-interferingRNAs; utilizzo nella ricerca di base e nella clinica. Sistemi di Riparazione del DNA - danni al DNA (mutazioni del DNA) e riparazione per escissione delle basi, riparazione per escissione di nucleotidi, riparazione di errori replicativi, riparazione di rotture su entrambi i filamenti. Replicazione del DNA - meccanismo di replicazione negli eucarioti; Telomeri e problema della replicazione nei telomeri; meccanismo che controlla la replicazione nel ciclo cellulare; Regolazione del Ciclo Cellulare - Principi generali del controllo del ciclo cellulare. - Ruolo dei complessi ciclina/Cdk nella progressione del ciclo cellulare. - Meccanismi molecolari della regolazione delle Cdk: interazione con cicline, fosforilazioni attivatorie e inibitorie, interazione con proteine inibitrici (p21, p16, p27 ecc.). Meccanismi di regolazione delle cicline: trascrizione, ubiquitinazione/degradazione. - Ruolo dei diversi complessi ciclina/cdk nella progressione delle diverse fasi del ciclo e concetto del “checkpoint”. - Regolazione dei complessi ciclina/Cdk in fase G1 e S: ruolo dell’attivazione di Jun/Fos e Myc e dei principali geni target di Myc; regolazione di E2F1 da Ciclina D/Cdk4, Rb e ciclinaE/Cdk2; regolazione del ciclo cellulare dai soppressori tumorali della famiglia p21, p16, p27 ecc. e loro regolazione da p53. Risposta cellulare allo stress - La risposta al danno al DNA e i complessi sensori, trasduttori eeffettori: ruolo di Atm, ChK1/2, Cdc25 e p53 nella cascata di trasduzione del segnale attivata dal danno al DNA. - p53: struttura, regolazione (da Mdm2, da Arf e da fosforilazione via Atm/Chk)e funzione nella risposta al danno al DNA, nella senescenza cellulare e nella risposta all’ipossia. Ruolo e meccanismi mediante cui p53 promuove arresto del ciclo cellulare e apoptosi. Significato delle mutazione di p53 nei tumori. - Trasformazione cellulare, concetti generali di oncogenesi. Oncogeni e proto-oncogeni, definizione e funzione. Meccanismi di attivazione degli oncogeni (gain of function). Alcuni esempi di oncogeni (recettori tirosino-chinasici, tirosine chinasi citoplasmatiche, src, bcrabl, RAS). Soppressori tumorali (loss of function); perdita di eterozigosita'. Definizione di caretaker and gatekeeper. Rb; inibitori del ciclo cellulare; p53. - Significato generale dell’apoptosi nell’omeostasi cellulare. - Via estrinseca dell’attivazione dell’apoptosi: recettori pro-apoptotici, il death domain (DD) e il death effector domain (DED) e la trasduzione del segnale apoptotico fino all’attivazione delle caspasi regolatorie (caspasi 8). - Meccanismo di attivazione delle caspasi effettorie (caspasi 3) e ruolo dei loro substrati nel determinare l’apoptosi (cambiamento di forma, frammentazione del DNA, esternalizzazione della fosfofatidilserina) e il riconoscimento da cellule con attività fagocitica. - Via intrinseca dell’attivazione dell’apoptosi: ruolo centrale della regolazione della permeabilità della membrana mitocondriale esterna nel determinare il rilascio di citocromo C, Smac/Diablo e altre proteine che regolano l’apoptosi. Meccanismo di attivazione delle caspasi 9 da parte del citocromo c. Ruolo delle proteine IAP (inibitori di caspasi) nella regolazione dell’apoptosi. - I diversi meccanismi di regolazione delle 3 principali famiglie di caspasi (caspasi 8, 9 e 3) - Formazione del poro della membrana mitocondriale esterna: le proteine Bcl2 pro-apoptotiche, le proteine Bcl2 anti-apoptotiche e le proteine BH3-only. Significato funzionale dei domini BH1, BH2e BH3. - Necrosi: caratteristiche distintive dall’apoptosi Manipolazioni genetiche nel topo - Transgenesi standard, gene targeting, sistemi Cre-Lox(sistemi costitutivi e inducibili). Esempi di topi transgenici o knock-outgenerati per lo studio di patologie (malattia di Alzheimer, topo p53-/-).

- Introduzione alla biologia molecolare: la nascita della Biologia Molecolare, dalla scoperta del DNA alla dimostrazione del suo ruolo come materiale genetico. Struttura chimica e fisica del DNA. Le basi genomiche della complessità: il ruolo del controllo dell’espressione genica, cenni di genomica comparata. Geni omologhi, paraloghi, ortologhi. Famiglie geniche (globine, tubulina); gene ancestrale e duplicazione genica. Basi molecolari dell’epigenetica: struttura e regolazione della cromatina - struttura dei nucleosomi e organizzazione della cromatina - Gli istoni e le loro modificazioni (acetilazione, metilazione). - Meccanismi del rimodellamento istonico e delle modificazioni della cromatina e loro ruolo nella regolazione dell’espressione genica. Bromodomini e cromodomini. Ruolo e esempi di enzimi modificatori istonici: istone acetil transferasi (HAT), istone deacetilasi. Complessi di rimodellamento istonico. - Ruolo e meccanismi degli elementi isolatori. - Metilazione del DNA: significato biologico, DNA metil-transfrasi, meccanismi mediante cui la metilazione del DNA regola l’espressione genica. Regolazione della trascrizione - cenni sulle differenze tra la trascrizione dei procarioti e degli eucarioti - Trascrizione e regolazione negli eucarioti: RNA polimerasi II, struttura del promotore, fattori basali di Pol II e formazione del complesso di inizio. Ruolo del Mediatore. - Meccanismi di riconoscimento dei siti di avvio della trascrizione: TATA box e formazione dei complessi di avvio della trascrizione. - Ruolo delle sequenze regolatrici della trascrizione e i fattori che regolano la trascrizione (fattori di trascrizione e loro organizzazione modulare e dimerica). - Ruolo delle interazioni fra i fattori di trascrizione e i complessi di rimodellamento della cromatina e di modificazione degli istoni nella regolazione della trascrizione. Esempi. - Meccanismi di repressione della trascrizione - Diverse strategie di regolazione della funzione degli attivatori della trascrizione. Esempi (NF-kB) - Le principali quattro classi strutturali dei fattori di trascrizione: elica-ansa-elica (omeogeni), elica-giroelica (Myc/MAx/Mad), Cerniera di leucine (Jun. Fos, AP1), dita di zinco (recettori ormoni steroidei). Per ciascuna classe: elementi strutturali e meccanismi di interazione con il DNA, regolazione della funzione, cenni sulla funzione e sui geni regolati. La maturazione dell’RNA e il controllo post-trascrizionale - Significato di del capping e della poliadenilazione dei trascritti. Cenni sui meccanismi di capping, poliadenilazione e terminazione del mRNA. - Generalità sulla natura discontinua dei geni e significato dello splicing. - Lo spliceosoma e i meccanismi molecolari dello splicing. Lo splicing alternativo - Regolazione del riconoscimento dei siti di splicing: le sequenze ESE/ISE e ESS/ISS. Le proteine SR (contenenti i domini RRS) e le proteine hRNPs nella regolazione dello splicing. - Esempi di patologie causate da mutazioni che deregolano lo splicing. - Meccanismi di editing del mRNA. - Cenni sulla regolazione del trasporto e della localizzazione deglimRNA. - Regolazione della stabilità degli RNA (Esempio delle seq. IRE nella regolazione della stabilità e traduzione degli mRNA per il recettore della Transferrina e della Ferritina). - I micro-RNA: struttura genica, trascrizione e maturazione, ruolo delle proteine Dicer e del complesso RISC, diversi meccanismi di regolazione dell’espressione genica (trascrizione, stabilità mRNA e traduzione). Natura combinatoriale delle interazioni fra micro-RNA e geni target. Esempi. - Impatto della scoperta dei microRNA nello studio della funzione dei geni, nei tumori e prospettive cliniche. - Short-interferingRNAs; utilizzo nella ricerca di base e nella clinica. Sistemi di Riparazione del DNA - danni al DNA (mutazioni del DNA) e riparazione per escissione delle basi, riparazione per escissione di nucleotidi, riparazione di errori replicativi, riparazione di rotture su entrambi i filamenti. Replicazione del DNA - meccanismo di replicazione negli eucarioti; Telomeri e problema della replicazione nei telomeri; meccanismo che controlla la replicazione nel ciclo cellulare; Regolazione del Ciclo Cellulare - Principi generali del controllo del ciclo cellulare. - Ruolo dei complessi ciclina/Cdk nella progressione del ciclo cellulare. - Meccanismi molecolari della regolazione delle Cdk: interazione con cicline, fosforilazioni attivatorie e inibitorie, interazione con proteine inibitrici (p21, p16, p27 ecc.). Meccanismi di regolazione delle cicline: trascrizione, ubiquitinazione/degradazione. - Ruolo dei diversi complessi ciclina/cdk nella progressione delle diverse fasi del ciclo e concetto del “checkpoint”. - Regolazione dei complessi ciclina/Cdk in fase G1 e S: ruolo dell’attivazione di Jun/Fos e Myc e dei principali geni target di Myc; regolazione di E2F1 da Ciclina D/Cdk4, Rb e ciclinaE/Cdk2; regolazione del ciclo cellulare dai soppressori tumorali della famiglia p21, p16, p27 ecc. e loro regolazione da p53. Risposta cellulare allo stress - La risposta al danno al DNA e i complessi sensori, trasduttori eeffettori: ruolo di Atm, ChK1/2, Cdc25 e p53 nella cascata di trasduzione del segnale attivata dal danno al DNA. - p53: struttura, regolazione (da Mdm2, da Arf e da fosforilazione via Atm/Chk)e funzione nella risposta al danno al DNA, nella senescenza cellulare e nella risposta all’ipossia. Ruolo e meccanismi mediante cui p53 promuove arresto del ciclo cellulare e apoptosi. Significato delle mutazione di p53 nei tumori. - Trasformazione cellulare, concetti generali di oncogenesi. Oncogeni e proto-oncogeni, definizione e funzione. Meccanismi di attivazione degli oncogeni (gain of function). Alcuni esempi di oncogeni (recettori tirosino-chinasici, tirosine chinasi citoplasmatiche,src,bcr-abl,RAS). Soppressori tumorali (loss of function); perdita di eterozigosita'. Definizione di caretaker and gatekeeper. Rb; inibitori del ciclo cellulare; p53. - Significato generale dell’apoptosi nell’omeostasi cellulare. - Via estrinseca dell’attivazione dell’apoptosi: recettori pro-apoptotici, il death domain (DD) e il death effector domain (DED) e la trasduzione del segnale apoptotico fino all’attivazione delle caspasi regolatorie (caspasi 8). - Meccanismo di attivazione delle caspasi effettorie (caspasi 3) e ruolo dei loro substrati nel determinare l’apoptosi (cambiamento di forma, frammentazione del DNA, esternalizzazione della fosfofatidilserina) e il riconoscimento da cellule con attività fagocitica. - Via intrinseca dell’attivazione dell’apoptosi: ruolo centrale della regolazione della permeabilità della membrana mitocondriale esterna nel determinare il rilascio di citocromo C, Smac/Diablo e altre proteine che regolano l’apoptosi. Meccanismo di attivazione delle caspasi 9 da parte del citocromo c. Ruolo delle proteine IAP (inibitori di caspasi) nella regolazione dell’apoptosi. - I diversi meccanismi di regolazione delle 3principali famiglie di caspasi (caspasi 8, 9 e 3) - Formazione del poro della membrana mitocondriale esterna: le proteine Bcl2 pro-apoptotiche, le proteine Bcl2 anti-apoptotiche e le proteine BH3-only. Significato funzionale dei domini BH1, BH2e BH3. - Necrosi: caratteristiche distintive dall’apoptosi Manipolazioni genetiche nel topo - Transgenesi standard, gene targeting, sistemi Cre-Lox(sistemi costitutivi e inducibili). Esempi di topi transgenici o knock-outgenerati per lo studio di patologie (malattia di Alzheimer, topo p53-/-).ici o knock-outgenerati per lo studio di patologie (malattia di Alzheimer, topo p53-/-).

INTRODUZIONE ALLA PATOLOGIA GENERALE; lo stato di salute, il concetto di eziologia, il concetto di patogenesi, lo stato di malattia. LE BASI GENETICHE DI MALATTIA Generalità sulle mutazioni genetiche e loro cause. Esempi di malattie genetiche: l’anemia falciforme e le alterazioni del trasporto o metabolismo di aminoacidi: malattia di Hartnup, fenilalaninemie, albinismo. AGENTI FISICI COME CAUSA DI MALATTIA: generalità sulle patologie da trasferimento di energia meccanica, termica, elettrica. Effetti delle radiazioni ionizzanti (a livello molecolare, cellulare e sovracellulare) ed effetti delle radiazioni eccitanti. AGENTI CHIMICI COME CAUSA DI MALATTIA: le vie di assorbimento e di eliminazione (le reazioni di biotrasformazione: di fase 1, dipendenti dal sistema del citocromo P450 e di fase 2; effetti lesivi di metaboliti reattivi prodotti durante al biotrasformazione), tossicità da agenti chimici. Il danno indotto dai radicali liberi: meccanismi di produzione, fattori protettivi e danno cellulare. AGENTI BIOLOGICI COME CAUSA DI MALATTIA: Generalità sui meccanismi di danno e di difesa dalle infezioni virali e batteriche. MODIFICAZIONI TESSUTALI IN RISPOSTA A STIMOLI PATOLOGICI CRONICI ED ACUTI: ipertrofia, iperplasia, ipotrofia, atrofia, metaplasia; danno cellulare reversibile. Il danno cellulare irreversibile: la morte cellulare per necrosi e per apoptosi. IL PROCESSO INFIAMMATORIO: cellule coinvolte nell’ infiammazione e loro funzioni (monociti, macrofagi, granulociti neutrofili, basofili, mastociti, cellule endoteliali, piastrine) i mediatori solubili dell’ infiammazione (istamina, serotonina, metaboliti acido arachidonico, proteasi plasmatiche, citochine: interleuchina 1,6 [IL-1 e IL-6], fattore di necrosi tumorale alfa [TNFalfa], fattore di crescita trasformante-beta [TGFbeta], metaboliti batterici); alterazione del tono e della permeabilità vascolare durante l’ infiammazione (formazione essudato); attività delle cellule fagocitarie nell’ infiammazione (adesione, diapedesi, chemiotassi, fagocitosi, meccanismi di uccisione dei batteri); istoflogosi; effetti sistemici dell’ infiammazione. IL PROCESSO DI RIPARAZIONE: la rigenerazione (potenzialità proliferative tessuto, fattori di crescita: fattore di crescita epidermico [EGF], trasformante [TGFbeta], simil-insulinico [IGF], di derivazione piastrinica [PDGF], dei fibroblasti [FGF], interazioni con matrice ed altre cellule) la sostituzione con tessuto connettivo e l’ angiogenesi. La riparazione delle ferite. LA CRESCITA NEOPLASTICA : caratteristiche generali delle neoplasie (cenni sull’ incidenza, mortalità e sopravvivenza; classificazione dei tumori e nomenclatura); concetti di iperplasia, neoplasia, anaplasia e displasia. Oncogeni virali e cellulari, geni oncosoppressori. Il fenotipo neoplastico: eterogeneità fenotipica e instabilità genomica. Iniziazione, promozione del processo neoplastico (cancerogenesi a tappe o cancerogenesi come processo continuo). La progressione del processo neoplastico (latenza neoplastica, invasività neoplastica, le metastasi. SISTEMI ENDOGENI di RESISTENZA ALLA MORTE CELLULARE: Effetti citoprotettivi del precondizionamento cellulare e tessutale. Il precondizionamento precoce e ritardato. Meccanismi coinvolti nella citoprotezione da precondizionamento. Mediatori molecolari del precondizionamento. Implicazioni terapeutiche.

INTRODUZIONE ALLA PATOLOGIA GENERALE; lo stato di salute, il concetto di eziologia, il concetto di patogenesi, lo stato di malattia. LE BASI GENETICHE DI MALATTIA Generalità sulle mutazioni genetiche e loro cause. Esempi di malattie genetiche: l’anemia falciforme e le alterazioni del trasporto o metabolismo di aminoacidi: malattia di Hartnup, fenilalaninemie, albinismo. AGENTI FISICI COME CAUSA DI MALATTIA: generalità sulle patologie da trasferimento di energia meccanica, termica, elettrica. Effetti delle radiazioni ionizzanti (a livello molecolare, cellulare e sovracellulare) ed effetti delle radiazioni eccitanti. AGENTI CHIMICI COME CAUSA DI MALATTIA: le vie di assorbimento e di eliminazione (le reazioni di biotrasformazione: di fase 1, dipendenti dal sistema del citocromo P450 e di fase 2; effetti lesivi di metaboliti reattivi prodotti durante al biotrasformazione), tossicità da agenti chimici. Il danno indotto dai radicali liberi: meccanismi di produzione, fattori protettivi e danno cellulare. AGENTI BIOLOGICI COME CAUSA DI MALATTIA: Generalità sui meccanismi di danno e di difesa dalle infezioni virali e batteriche. MODIFICAZIONI TESSUTALI IN RISPOSTA A STIMOLI PATOLOGICI CRONICI ED ACUTI: ipertrofia, iperplasia, ipotrofia, atrofia, metaplasia; danno cellulare reversibile. Il danno cellulare irreversibile: la morte cellulare per necrosi e per apoptosi. IL PROCESSO INFIAMMATORIO: cellule coinvolte nell’ infiammazione e loro funzioni (monociti, macrofagi, granulociti neutrofili, basofili, mastociti, cellule endoteliali, piastrine) i mediatori solubili dell’ infiammazione (istamina, serotonina, metaboliti acido arachidonico, proteasi plasmatiche, citochine: interleuchina 1,6 [IL-1 e IL-6], fattore di necrosi tumorale alfa [TNFalfa], fattore di crescita trasformante-beta [TGFbeta], metaboliti batterici); alterazione del tono e della permeabilità vascolare durante l’ infiammazione (formazione essudato); attività delle cellule fagocitarie nell’ infiammazione (adesione, diapedesi, chemiotassi, fagocitosi, meccanismi di uccisione dei batteri); istoflogosi; effetti sistemici dell’ infiammazione. IL PROCESSO DI RIPARAZIONE: la rigenerazione (potenzialità proliferative tessuto, fattori di crescita: fattore di crescita epidermico [EGF], trasformante [TGFbeta], simil-insulinico [IGF], di derivazione piastrinica [PDGF], dei fibroblasti [FGF], interazioni con matrice ed altre cellule) la sostituzione con tessuto connettivo e l’ angiogenesi. La riparazione delle ferite. LA CRESCITA NEOPLASTICA : caratteristiche generali delle neoplasie (cenni sull’ incidenza, mortalità e sopravvivenza; classificazione dei tumori e nomenclatura); concetti di iperplasia, neoplasia, anaplasia e displasia. Oncogeni virali e cellulari, geni oncosoppressori. Il fenotipo neoplastico: eterogeneità fenotipica e instabilità genomica. Iniziazione, promozione del processo neoplastico (cancerogenesi a tappe o cancerogenesi come processo continuo). La progressione del processo neoplastico (latenza neoplastica, invasività neoplastica, le metastasi. SISTEMI ENDOGENI di RESISTENZA ALLA MORTE CELLULARE: Effetti citoprotettivi del precondizionamento cellulare e tessutale. Il precondizionamento precoce e ritardato. Meccanismi coinvolti nella citoprotezione da precondizionamento. Mediatori molecolari del precondizionamento. Implicazioni terapeutiche.

MICROBIOLOGIA La cellula batterica: organizzazione e struttura. Divisione e crescita. Il metabolismo batterico. Flora microbica residente: il microbiota. Principi di virulenza batterica: Le tossine batteriche: esotossine ed endotossine; la spora; la capsula; i pili ed i flagelli; gli enzimi; i siderofori; il biofilm batterico. Meccanismi di trasferimento genico: coniugazione, trasformazione, trasduzione, trasposizione. Nozioni di base sui principali batteri patogeni: Stafilococchi, Streptococchi, Enterobatteriaceae, Clostridi, Micobatteri, Neisserie, Pseudomonas, A. Baumannii, Pneumococchi, Clamidie ed Elicobatteri. I virus: organizzazione e struttura, coltivazione e moltiplicazione, patogenicità. Nozioni di base sui principali virus patogeni (tali temi verranno approfonditi durante la Laurea magistrale nel Corso di Virologia molecolare): Hepadnavirus ed altri virus causa di epatiti, Herpesvirus, Papillomavirus, Orthomyxovirus, Retrovirus. Nozioni di base sugli agenti subvirali: i prioni. Nozioni di base sui microrganismi eucarioti: i protisti . Controllo della crescita microbica: Disinfezione e sterilizzazione; gli antibiotici; antimicrobici naturali; i farmaci antivirali; meccanismi di resistenza (i superbatteri). I vaccini: anti-polio, -meningite, -difterite, -tetanica, -pertosse, -rosolia, -HPV, -epatite, -influenzale, -morbillo, -varicella. La risposta immune contro le infezioni. Aspecifica: infiammazione, fagociti, fagocitosi e killing, complemento; Specifica: umorale e cellulo-mediata. Evasione della risposta immune da parte dei microrganismi. Esercitazioni Teoriche (visual experiments) Diagnosi di laboratorio delle malattie infettive (tecniche microbiologiche): piastratura di batteri su terreni solidi (selettivi, differenziali, selettivi/differenziali); colorazione di Gram e Ziehl-Neelsen; Calcolo delle Unità formanti placca (CFU); saggi di vitalità batterica (XTT/MTT, Live/Dead assay, infrared assay); analisi del biofilm mediante Microscopia Elettronica a Scansione (SEM); immunofluorescenza e immunoistochimica; ibridazione in situ fluorescente (FISH); plaque assay; replica plate; l’antibiogramma, ELISA, PCR in microbiologia. Pratiche: piastratura, identificazione specie batteriche, colorazioni di Gram e Ziehl-Neelsen, antibiogramma, calcolo delle CFU e valutazione dell’attività metabolica batterica mediante saggio XTT. IMMUNOLOGIA -Generalità sul sistema immunitario, immunità aspecifica e specifica, naturale e acquisita (adattativa). -Cellule del sistema immunitario. Recettori e mediatori dell’immunità innata. -Organi del sistema immunitario. -Antigeni-Anticorpi. Struttura e funzione degli anticorpi e delle classi anticorpali. Caratteristiche degli antigeni riconosciuti dai linfociti B. Apteni. Struttura e trasduzione del segnale del BCR. -Il sistema del complemento. Via classica, alternativa, lectinica. Recettori e inibitori del complemento. -Anticorpi monoclonali e tecniche di laboratorio. Anticorpi monoclonali e policlonali. Immunofluorescenza, Western blot, RIA, ELISA, immunodiffusione. -TCR e Molecole MHC. Struttura di TCR e molecole MHC. Nomenclatura e genetica del sistema HLA. Presentazione dell’antigene (via endocitica, via citosolica, cross-presentazione, via lipidica). CD3 e corecettori CD4 e CD8, trasduzione del segnale per l’attivazione dei linfociti T. -Cellule presentanti l’antigene. Tipologia, funzione, secondo segnale. CD28, CTLA-4 and PD-1. -Generazione del repertorio recettoriale B. Riarrangiamento dei geni delle Ig. Maturazione antigene-indipendente e antigene-dipendente dei linfociti B. -Generazione del repertorio recettoriale T. Maturazione timica dei linfociti T effettori e dei linfociti T regolatori naturali. -Citochine. Generalità, struttura e funzione, recettori, trasduzione del segnale. -Attività helper, regolatorie e citotossiche cellulo-mediate. Th1, Th2, Th17, Treg naturali e indotti, CTL, NK, NKT, Tγδ. -Immunoelusione. Meccanismi di immunoelusione degli agenti infettivi e dei tumori. -Immunizzazione passiva e attiva. Vaccini tradizionali e di nuova generazione. -Ipersensibilità I, II, III, IV tipo. Eziologia, patogenesi, esempi. -Malattie autoimmuni. Patogenesi (mediate da anticorpi, cellulo-mediate). Eziologia (fattori scatenanti, fattori predisponenti).

La cellula batterica: organizzazione e struttura. Divisione e crescita. Il metabolismo batterico. Flora microbica residente: il microbiota. Principi di virulenza batterica: Le tossine batteriche: esotossine ed endotossine; la spora; la capsula; i pili ed i flagelli; gli enzimi; i siderofori; il biofilm batterico. Meccanismi di trasferimento genico: coniugazione, trasformazione, trasduzione, trasposizione. Nozioni di base sui principali batteri patogeni: Stafilococchi, Streptococchi, Enterobatteriaceae, Clostridi, Micobatteri, Neisserie, Pseudomonas, A. Baumannii, Pneumococchi, Clamidie ed Elicobatteri. I virus: organizzazione e struttura, coltivazione e moltiplicazione, patogenicità. Nozioni di base sui principali virus patogeni (tali temi verranno approfonditi durante la Laurea magistrale nel Corso di Virologia molecolare): Hepadnavirus ed altri virus causa di epatiti, Herpesvirus, Papillomavirus, Orthomyxovirus, Retrovirus. Nozioni di base sugli agenti subvirali: i prioni. Nozioni di base sui microrganismi eucarioti: i protisti . Controllo della crescita microbica: Disinfezione e sterilizzazione; gli antibiotici; antimicrobici naturali; i farmaci antivirali; meccanismi di resistenza (i superbatteri). I vaccini: anti-polio, -meningite, -difterite, -tetanica, -pertosse, -rosolia, -HPV, -epatite, -influenzale, -morbillo, -varicella. La risposta immune contro le infezioni. Aspecifica: infiammazione, fagociti, fagocitosi e killing, complemento; Specifica: umorale e cellulo-mediata. Evasione della risposta immune da parte dei microrganismi. Esercitazioni Teoriche (visual experiments) Diagnosi di laboratorio delle malattie infettive (tecniche microbiologiche): piastratura di batteri su terreni solidi (selettivi, differenziali, selettivi/differenziali); colorazione di Gram e Ziehl-Neelsen; Calcolo delle Unità formanti placca (CFU); saggi di vitalità batterica (XTT/MTT, Live/Dead assay, infrared assay); analisi del biofilm mediante Microscopia Elettronica a Scansione (SEM); immunofluorescenza e immunoistochimica; ibridazione in situ fluorescente (FISH); plaque assay; replica plate; l’antibiogramma, ELISA, PCR in microbiologia. Pratiche: piastratura, identificazione specie batteriche, colorazioni di Gram e Ziehl-Neelsen, antibiogramma, calcolo delle CFU e valutazione dell’attività metabolica batterica mediante saggio XTT.

-Generalità sul sistema immunitario, immunità aspecifica e specifica, naturale e acquisita (adattativa). -Cellule del sistema immunitario. Recettori e mediatori dell’immunità innata. -Organi del sistema immunitario. -Antigeni-Anticorpi. Struttura e funzione degli anticorpi e delle classi anticorpali. Caratteristiche degli antigeni riconosciuti dai linfociti B. Apteni. Struttura e trasduzione del segnale del BCR. -Il sistema del complemento. Via classica, alternativa, lectinica. Recettori e inibitori del complemento. -Anticorpi monoclonali e tecniche di laboratorio. Anticorpi monoclonali e policlonali. Immunofluorescenza, Western blot, RIA, ELISA, immunodiffusione. -TCR e Molecole MHC. Struttura di TCR e molecole MHC. Nomenclatura e genetica del sistema HLA. Presentazione dell’antigene (via endocitica, via citosolica, cross-presentazione, via lipidica). CD3 e corecettori CD4 e CD8, trasduzione del segnale per l’attivazione dei linfociti T. -Cellule presentanti l’antigene. Tipologia, funzione, secondo segnale. CD28, CTLA-4 and PD-1. -Generazione del repertorio recettoriale B. Riarrangiamento dei geni delle Ig. Maturazione antigene-indipendente e antigene-dipendente dei linfociti B. -Generazione del repertorio recettoriale T. Maturazione timica dei linfociti T effettori e dei linfociti T regolatori naturali. -Citochine. Generalità, struttura e funzione, recettori, trasduzione del segnale. -Attività helper, regolatorie e citotossiche cellulo-mediate. Th1, Th2, Th17, Treg naturali e indotti, CTL, NK, NKT, Tγδ. -Immunoelusione. Meccanismi di immunoelusione degli agenti infettivi e dei tumori. -Immunizzazione passiva e attiva. Vaccini tradizionali e di nuova generazione. -Ipersensibilità I, II, III, IV tipo. Eziologia, patogenesi, esempi. -Malattie autoimmuni. Patogenesi (mediate da anticorpi, cellulo-mediate). Eziologia (fattori scatenanti, fattori predisponenti).

-Generalità sul sistema immunitario, immunità aspecifica e specifica, naturale e acquisita (adattativa). -Cellule del sistema immunitario. Recettori e mediatori dell’immunità innata. -Organi del sistema immunitario. -Antigeni-Anticorpi. Struttura e funzione degli anticorpi e delle classi anticorpali. Caratteristiche degli antigeni riconosciuti dai linfociti B. Apteni. Struttura e trasduzione del segnale del BCR. -Il sistema del complemento. Via classica, alternativa, lectinica. Recettori e inibitori del complemento. -Anticorpi monoclonali e tecniche di laboratorio. Anticorpi monoclonali e policlonali. Immunofluorescenza, Western blot, RIA, ELISA, immunodiffusione. -TCR e Molecole MHC. Struttura di TCR e molecole MHC. Nomenclatura e genetica del sistema HLA. Presentazione dell’antigene (via endocitica, via citosolica, cross-presentazione, via lipidica). CD3 e corecettori CD4 e CD8, trasduzione del segnale per l’attivazione dei linfociti T. -Cellule presentanti l’antigene. Tipologia, funzione, secondo segnale. CD28, CTLA-4 and PD-1. -Generazione del repertorio recettoriale B. Riarrangiamento dei geni delle Ig. Maturazione antigene-indipendente e antigene-dipendente dei linfociti B. -Generazione del repertorio recettoriale T. Maturazione timica dei linfociti T effettori e dei linfociti T regolatori naturali. -Citochine. Generalità, struttura e funzione, recettori, trasduzione del segnale. -Attività helper, regolatorie e citotossiche cellulo-mediate. Th1, Th2, Th17, Treg naturali e indotti, CTL, NK, NKT, Tγδ. -Immunoelusione. Meccanismi di immunoelusione degli agenti infettivi e dei tumori. -Immunizzazione passiva e attiva. Vaccini tradizionali e di nuova generazione. -Ipersensibilità I, II, III, IV tipo. Eziologia, patogenesi, esempi. -Malattie autoimmuni. Patogenesi (mediate da anticorpi, cellulo-mediate). Eziologia (fattori scatenanti, fattori predisponenti).

Sistemi di regolazione Omesostasi. Sistema nervoso vegetativo e sue implicazioni organiche. Comportamento adattativo Sistema cardiovascolare Proprietà del miocardio, ciclo cardiaco, gettata cardiaca, pressione arteriosa. Potenziali d'azione (genesi, conduzione e propagazione). Il sangue Sistema digerente Composizione, secrezione e ruolo dei succhi digestivi, assorbimento intestinale dei prodotti della digestione, funzioni del fegato Sistema respiratorio Meccanica respiratoria, spazi morti e ventilazione alveolare, scambi gassosi alveolari, controllo nervoso e chimico del respiro, trasporto dei gas nel sangue. Sistema renale Processi nel rene. Nefrone: struttura e funzione. Filtrazione glomerulare, meccanismi di riassorbimento e di secrezione tubulare, clearances renali, soglia renale. Omeostasi idroelettrolitica. Sistema renina-angiotensina-aldosterone. Equilibrio acido-base. Sistema endocrino Ormoni: sintesi, rilascio, trasporto, azione. Azioni fisiologiche degli ormoni prodotti dall’ipotalamo, dall’ipofisi, dalla tiroide, dalle paratiroidi, dalle capsule surrenali, dal pancreas endocrino e dalle gonadi. Membrane cellulari ed eccitabilità. Diffusione e trasporti di membrana. Equilibri ionici e potenziali di membrana. Equilibrio elettrochimico, potenziale di equilibrio, equazione di Nernst, Genesi del potenziale di membrana a riposo, equazione di Goldman-Hodgkin-Katz. Segnali elettrici, potenziali graduati, potenziali eccitatori (EPSP) e potenziali inibitori (IPSP). Muscoli. Il movimento nelle cellule non muscolari. Il muscolo scheletrico: le proteine contrattili, teoria di scorrimento, il ciclo di ponti traversali, l’accoppiamento eccitazione-contrazione, ruolo del Ca2+. Il muscolo liscio Sistema nervoso Cellule eccitabili e non. Il neurone, genesi del potenziale d’azione e la sua conduzione lungo l’assone. Trasmissione sinaptica, i neurotrasmettitori e relativi recettori. Le principali cellule gliali del sistema nervoso: macroglia (astrociti, oligodendrociti, cellule di Schwann) e microglia. Ruolo omeostatico degli astrociti. Funzioni Superiori del SNC. Apprendimento e memoria. Plasticità sinaptica, LTP.

Sistemi di regolazione Omesostasi. Sistema nervoso vegetativo e sue implicazioni organiche. Comportamento adattativo Sistema cardiovascolare Proprietà del miocardio, ciclo cardiaco, gettata cardiaca, pressione arteriosa. Potenziali d'azione (genesi, conduzione e propagazione). Il sangue Sistema digerente Composizione, secrezione e ruolo dei succhi digestivi, assorbimento intestinale dei prodotti della digestione, funzioni del fegato Sistema respiratorio Meccanica respiratoria, spazi morti e ventilazione alveolare, scambi gassosi alveolari, controllo nervoso e chimico del respiro, trasporto dei gas nel sangue. Sistema renale Processi nel rene. Nefrone: struttura e funzione. Filtrazione glomerulare, meccanismi di riassorbimento e di secrezione tubulare, clearances renali, soglia renale. Omeostasi idroelettrolitica. Sistema renina-angiotensina-aldosterone. Equilibrio acido-base. Sistema endocrino Ormoni: sintesi, rilascio, trasporto, azione. Azioni fisiologiche degli ormoni prodotti dall’ipotalamo, dall’ipofisi, dalla tiroide, dalle paratiroidi, dalle capsule surrenali, dal pancreas endocrino e dalle gonadi. Membrane cellulari ed eccitabilità. Diffusione e trasporti di membrana. Equilibri ionici e potenziali di membrana. Equilibrio elettrochimico, potenziale di equilibrio, equazione di Nernst, Genesi del potenziale di membrana a riposo, equazione di Goldman-Hodgkin-Katz. Segnali elettrici, potenziali graduati, potenziali eccitatori (EPSP) e potenziali inibitori (IPSP). Muscoli. Il movimento nelle cellule non muscolari. Il muscolo scheletrico: le proteine contrattili, teoria di scorrimento, il ciclo di ponti traversali, l’accoppiamento eccitazione-contrazione, ruolo del Ca2+. Il muscolo liscio Sistema nervoso Cellule eccitabili e non. Il neurone, genesi del potenziale d’azione e la sua conduzione lungo l’assone. Trasmissione sinaptica, i neurotrasmettitori e relativi recettori. Le principali cellule gliali del sistema nervoso: macroglia (astrociti, oligodendrociti, cellule di Schwann) e microglia. Ruolo omeostatico degli astrociti. Funzioni Superiori del SNC. Apprendimento e memoria. Plasticità sinaptica, LTP.

Concetto di clonaggio. Conoscenza delle principali strategie di manipolazione genica. Caratteristiche principali dei vettori di clonaggio. Espressione di proteine ricombinanti. Conoscenza delle principali strategie di costruzione e mantenimento di organismi geneticamente modificati. Conoscenza delle tecnologie applicate alla diagnosi genetica. Strategie di clonaggio e di analisi di genoteche. PCR: principi e utilizzo . Mutagenesi mirata. Espressione di proteine ricombinanti in E.coli. Metodi di trasformazione genica. Espressione di proteine ricombinanti in cellule eucariote. Espressione di transgeni in animali modello. DNA arrays, Gene-chips. PTT, SNP. Proteomica. Strategie genetiche per il miglioramento fenotipico di organismi di interesse socioeconomico. Animal & Plant Pharming.

Concetto di clonaggio. Conoscenza delle principali strategie di manipolazione genica. Caratteristiche principali dei vettori di clonaggio. Espressione di proteine ricombinanti. Conoscenza delle principali strategie di costruzione e mantenimento di organismi geneticamente modificati. Conoscenza delle tecnologie applicate alla diagnosi genetica. Strategie di clonaggio e di analisi di genoteche. PCR: principi e utilizzo . Mutagenesi mirata. Espressione di proteine ricombinanti in E.coli. Metodi di trasformazione genica. Espressione di proteine ricombinanti in cellule eucariote. Espressione di transgeni in animali modello. DNA arrays, Gene-chips. PTT, SNP. Proteomica. Strategie genetiche per il miglioramento fenotipico di organismi di interesse socioeconomico. Animal & Plant Pharming.

Metodi di indagine del DNA. Polymerase Chain Reaction (PCR); Analisi di polimorfismi VNTR, STR e fingerprint; Sequenziamento del DNA; Metodi per l’identificazione di variazioni nucleotidiche. -Analisi genomica mediante sequenziamento

Principi su cui si basano le tecniche di analisi del DNA . Ibridazione tra acidi nucleici Concetto di stringenza e fattori che la modificano temperatura di melting e fattori che influiscono sulla Tm Assorbanza legge di lambert beer tecniche di estrazione di acidi nucleici analisi quantitativa e qualitativa del DNA estratto elettroforesi su gel d'agarosio Enzimi di restrizione e frequenza di taglio Reazione a catena della polimerasi, principio Disegno degli oligonucleotidi e criteri da utilizzare Utilizzo del programma bioinformatico BLAst per analisi specificità oligonucleotidi Controlli interni PCR: controllo negativo, controllo positivo Elettroforesi su gel d'agarosio e elettroforesi capillare per analisi dell'amplificato Analisi elettroforeretica di amplificati contenenti sequenze ripetute o dopo taglio con enzimi di restrizione . purificazione dei prodotti di amplificazione: tecniche sequenziamento Sanger, principio procedura sequenziamento Sanger e analisi degli elettroferogrammi dopo elettroforesi capillare esempi di analisi di elettroferogrammi

a) Studio per intero del testo 1) Speak Out B1+ indicato in bibliografia incluso il workbook disponibile online con il codice del libro. b) Studio parziale del testo 2) Science indicato in bibliografia. Definizioni e terminologia medico-scientifica biotecnologia e chimico-farmaceutica: Parte 1 Unità 1 - Scienza Unità 2 - Attrezzatura da laboratorio 1 Unità 3 - Attrezzatura da laboratorio 2 Unità 4 - Attrezzatura da laboratorio Unità 5 - Il microscopio Unità 6 - Procedure di sicurezza Unità 7 - Misure 1 Unità 8 - Misure 2 Unità 9 - Unità SI Unità 10 - Numeri e matematica di base Unità 11 - Numeri grandi Unità 12 - Analisi delle quantità Unità 13 - Tabelle e grafici Unità 14 - Descrivere il cambiamento Unità 15 - Istruzione Parte 2 Unità 1 - Materia Unità 2 - L'energia Unità 3 - La tavola periodica Unità 4 - I processi di velocità Unità 5 - Le reazioni chimiche Unità 6 - I reattori Unità 7 - Il metodo scientifico Unità 8 - Attività di ricerca Unità 9 - Statistica Unità 10 - Sistemi c) Studio di eventuali dispense e articoli scientifici forniti dal docente. d) Studio della grammatica; sintassi; tecniche di comprensione della pronuncia e dell'ascolto; comprensione di testi scritti;

a) Studio per intero del testo 1) Speak Out B1+ indicato in bibliografia incluso il workbook disponibile online con il codice del libro. b) Studio parziale del testo 2) Science indicato in bibliografia. Definizioni e terminologia medico-scientifica biotecnologia e chimico-farmaceutica: Parte 1 Unità 1 - Scienza Unità 2 - Attrezzatura da laboratorio 1 Unità 3 - Attrezzatura da laboratorio 2 Unità 4 - Attrezzatura da laboratorio Unità 5 - Il microscopio Unità 6 - Procedure di sicurezza Unità 7 - Misure 1 Unità 8 - Misure 2 Unità 9 - Unità SI Unità 10 - Numeri e matematica di base Unità 11 - Numeri grandi Unità 12 - Analisi delle quantità Unità 13 - Tabelle e grafici Unità 14 - Descrivere il cambiamento Unità 15 - Istruzione Parte 2 Unità 1 - Materia Unità 2 - L'energia Unità 3 - La tavola periodica Unità 4 - I processi di velocità Unità 5 - Le reazioni chimiche Unità 6 - I reattori Unità 7 - Il metodo scientifico Unità 8 - Attività di ricerca Unità 9 - Statistica Unità 10 - Sistemi c) Studio di eventuali dispense e articoli scientifici forniti dal docente. d) Studio della grammatica; sintassi; tecniche di comprensione della pronuncia e dell'ascolto; comprensione di testi scritti;

Numeri Equazioni e disequazioni. Piano cartesiano. Retta e semplici curve nel piano. I sistemi lineari. Angoli e loro misura: i radianti. Il concetto di funzione. Dominio e codominio. Composizione di funzioni. Funzioni invertibili e funzione inversa.Coseno, seno e tangente e le loro funzioni inverse. Logaritmi, funzioni esponenziali e potenze. Significato geometrico della derivata. Determinazione grafica della derivata (zoom) e linearizzazione. Approssimazione della derivata in un punto tramite quoziente di Newton e regola dei tre punti. Derivata per funzioni tabulate. La funzione derivata. Derivata della somma, del prodotto, di funzioni composte, del reciproco e del quoziente. Derivata della funzione inversa. Derivate successive. Funzioni crescenti-decrescenti. Massimi e minimi di funzioni. Determinazione con la derivata di massimi e minimi. Derivata seconda e studio della concavità-convessità di un grafico. Metodo delle tangenti di Newton. L'integrale definito per funzioni positive su intervalli finiti. I metodi di calcolo. Integrazione numerica con il metodo dei rettangoli ed il metodo dei trapezi. Il teorema fondamentale del calcolo. Integrale indefinito e antiderivate. Determinazione delle antiderivate. Area fra due curve. Integrali per funzioni non sempre positive. Inversione degli estremi di integrazione. Elementi di base di statistica. I dati statistici e la loro presentazione. Popolazioni e campioni. Variabili ed osservazioni. Rappresentazioni grafiche: diagrammi a colonna, istogrammi e boxplot. Rappresentazioni numeriche ed indicatori statistici. Diagramma a dispersione. Regressione lineare. Cambi di variabili per ricondursi a relazioni lineari. Misure e vettori. Cinematica, moto in una dimensione - moti piani. Le leggi della Dinamica. Lavoro ed energia, conservazione dell’energia. Forze conservative e non conservative. Cinematica rotazionale, Dinamica rotazionale, proprietà elastiche dei materiali. Statica.Fenomeni ondulatori, onde stazionarie. Acustica. I Fluidi, statica e dinamica dei fluidi. Fluidi ideali e fluidi reali. Fenomeni superficiali. Temperatura, Propagazione del Calore. Teoria cinetica dei gas. Le Leggi della Termodinamica, macchine termiche. L’entropia. Campo elettrico, Corrente elettrica nei solidi, liquidi, gas, Circuiti elettrici, Campo magnetico, induzione elettromagnetica. Onde elettromagnetiche.Ottica geometrica, strumenti ottici e l’occhio, Elementi di Ottica Fisica