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.

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 o Creatività, risultato scientifico ed innovazione o Dall'idea all'innovazione: la gestione dei progetti innovativi ed il project management o Le fonti di informazione brevettuale o La gestione e la valorizzazione dei risultati del processo innovativo: brevetti, nuove imprese ed innovazione interna all'organizzazione o La promozione dell'innovazione: il marketing delle innovazioni o Dal risultato scientifico all'impresa: le forme del trasferimento tecnologico o Le scienze della vita e le biotecnologie: panoramica sugli elementi della struttura industriale " Il business plan ed il business model " La due diligence " L'elevator pitch

Le tematiche affrontate saranno le seguenti: o Creatività, risultato scientifico ed innovazione o Dall'idea all'innovazione: la gestione dei progetti innovativi ed il project management o Le fonti di informazione brevettuale o La gestione e la valorizzazione dei risultati del processo innovativo: brevetti, nuove imprese ed innovazione interna all'organizzazione o La promozione dell'innovazione: il marketing delle innovazioni o Dal risultato scientifico all'impresa: le forme del trasferimento tecnologico o Le scienze della vita e le biotecnologie: panoramica sugli elementi della struttura industriale " Il business plan ed il business model " La due diligence " L'elevator pitch

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.

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.

1_Introduzione I biomarcatori - Biomarcatori proteomici, metabolomici e genomici. - Finalità e significato dei test diagnostici: markers molecolari Le fasi preanalitica, analitica e post-analitica delle indagini di laboratorio - Variabilità del materiale biologico. - Significato e limiti delle indagini di laboratorio. - Definizione dei valori di riferimento e dei valori soglia. Sensibilità e specificità diagnostica; valore predittivo di un test diagnostico 2_ Biomarcatori genomici: applicazioni cliniche della biologia molecolare La biologia molecolare in ambito clinico - Alterazioni genetiche indagate in diagnostica molecolare. Potenzialità e limiti dei test molecolari - PCR qualitativa e quantitativa real-time: principi ed esempi di applicazione per la determinazione di lesioni genetiche - Dal sequenziamento mediante tecnica Sanger al sequenziamento di IV generazione - Sequenziamento di mRNA. - Identificazione delle variazioni strutturali del DNA. Principi ed applicazioni in diagnostica oncologica e delle malattie congenite 3_Biochimica Clinica degli organi e dei sistemi Biomarcatori proteici - Le proteine del plasma: ruolo e variazioni quantitative - Le proteine reattive della fase acuta: classificazione e cenni sulla loro regolazione Biomarcatori enzimatici - Criteri di scelta per i biomarcatori enzimatici nel laboratorio clinico. Metodi di determinazione delle attività enzimatiche - Principali enzimi utilizzati nel laboratorio clinico: basi biochimiche della funzione in condizioni di normalità e razionale biologico per il loro utilizzo come marcatori di malattia. Quadri enzimatici d’organo e condizioni morbose Alterazioni congenite del metabolismo - Indagini del metaboloma, del proteoma ed i 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 4_Biosegnalazione nello stato di salute e di malattia Le vie di trasduzione del segnale. - Fattori di crescita, ormoni e citochine. - I recettori associati a proteine G eterotrimeriche Recettori di membrana con attività enzimatica intrinseca e non. - Le principali vie di trasduzione del segnale a valle dei recettori: MAP-kinasi, JAK/STAT; PI3K/AKT/mTOR. Small G-proteins. Regolazione Ormonale: asse ipotalamico-ipofisario e suoi bersagli periferici - Ormoni surrenalici corticali - Generalità su ormoni gonadotropi - Ormoni sessuali - Ormoni dell'ipofisi media - Ormoni dell'ipofisi posteriore - Ormoni che regolano il metabolismo del calcio e del fosfato Regolazione del metabolismo energetico e sue disfunzioni nella sindrome metabolica - Controllo del metabolismo degli amminoacidi e dei glicidi. Controllo trascrizionale del metabolismo energetico. Basi molecolari della sindrome metabolica. Modificazioni metaboliche nelle cellule tumorali - Meccanismi generali di regolazione della glicolisi in presenza o in carenza di ossigeno, l’effetto Pasteur, l’effetto Warburg nelle cellule tumorali. La fermentazione lattica. La via glicolitica ed il ciclo di Krebs per l’ anabolismo. La glutamminolisi - Geni e metabolismo: MYC e PI3K/AKT PFK1 e PFK2. PFK2 nei tumori. Le esochinasi nelle cellule tumorali. Le piruvato chinasi: ruolo di PKM2 nel metabolismo glicolitico e nella regolazione della trascrizione genica. Mutazioni dei geni IDH1, IDH2, FH e SDH nei tumori: ruolo diagnostico e significato funzionale. Ipotesi della deregolazione degli enzimi demetilasici nella patogenesi delle neoplasie con mutazioni nei geni IDH1 e IDH2 Alterazioni delle vie di segnalazione frequenti nelle neoplasie - Alterazioni delle vie di EGFR, MET/HGF, PDGF/PDGFR, MAPK, PI3K/AKT/MTOR: utilizzo in ambito diagnostico e terapeutico

1) Presentazione del corso Concetti generali Presentazione dei dati - Tipi di dati. - Frequenze assolute, relative, cumulative. - Tabelle di contingenza. - Rappresentazioni grafiche di distribuzioni di frequenza. Capitoli di riferimento: 1 & 2 2) Sintesi e presentazione dei dati numerici Indici di posizione (media, mediana, moda) e di dispersione (deviazione standard, coefficiente di variazione, percentili). Rappresentazioni grafiche di dati numerici. - Box-plot Media geometrica, trasformazione logaritmica. Calcolo della media per dati raggruppati. Descrizione di dati definiti da due variabili. - Diagrammi a punti Capitoli di riferimento: 2 & 3 3) Probabilità Definizione di probabilità. Calcolo della probabilità di un evento e della probabilità congiunta di più eventi. Probabilità condizionate - Applicazione: sensibilità, specificità e valore predittivo di un test diagnostico. Capitoli di riferimento: 6 4) Metodi campionamento capitolo 22 5) Distribuzioni teoriche di probabilità Introduzione Distribuzione binomiale. Calcolo della probabilità di un evento con distribuzione di probabilità binomiale. Distribuzione normale Distribuzione normale standard. Uso delle tavole della distribuzione normale standard. Capitoli di riferimento: 7 5) Campionamento e distribuzione campionaria della media Definizione di popolazione e campione. Perché estrarre un campione. Relazione tra popolazione e campione e proprietà delle statistiche campionarie. Teorema del limite centrale. Applicazioni del teorema del limite centrale. Dimensione del campione Capitoli di riferimento: 8 6) La distribuzione t di Student Definizione Gradi di libertà. Applicazioni Uso delle funzioni statistiche di EXCEL nel caso della distribuzione normale e della distribuzione t. Capitoli di riferimento: 9 Intervalli di confidenza Definizione Calcolo dell’intervallo di confidenza per la media, nei casi con varianza nella popolazione nota ed ignota. Generalizzazione del calcolo dell’intervallo di confidenza ad altre statistiche. Capitoli di riferimento: 9 7) Test di ipotesi Introduzione all’inferenza statistica Ipotesi ‘di lavoro’ ed ipotesi nulla Errore di I° e II° tipo Capitoli di riferimento: 10 8) Confronto tra due medie Uso del Test t-Student. - Campione con osservazioni appaiate. - Uso delle tavole della distribuzione t e delle funzioni di Excel. - Campioni indipendenti con uguale varianza. - Intervallo di confidenza in base alla distribuzione t. Capitoli di riferimento: 11 9) Analisi dei dati in tabelle di contingenza Tabelle di contingenza a due righe e due colonne (2x2). - Test Chi-quadrato. - Indicatori di associazione: Odds Ratio e Rischio Relativo. - Intervallo di confidenza dell’Odds ratio - Uso delle tavole della distribuzione Chi-quadrato. - Uso delle funzioni di Excel. - Correzione della continuità - Test esatto di Fisher - Test di McNemar Estensione alle tabelle n x m. Gradi di libertà. Capitoli di riferimento: 15 10) Analisi della varianza analisi della varianza ad un criterio di classificazione Capitoli di riferimento: 11 11) Regressione lineare semplice Cenni per esempi. La retta di regressione. La stima con il metodo dei minimi quadrati. Test statistici dei coefficienti di regressione Uso dei residui per verificare la validità delle assunzioni. Intervallo di confidenza dei valori predetti in base alla retta di regressione. Come si legge il risultato di un’analisi multivariata Capitoli di riferimento: 18 12) Introduzione al disegno dello studio Potenza statistica Esercitazioni in data da definire Argomenti di studio individuale sul testo consigliato (senza dispense) Tests ‘distribution free’ o non parametrici Introduzione generale Vantaggi e svantaggi Confronto con i corrispondenti tests parametrici. Test U di Mann-Whitney Test di Wilcoxon per dati appaiati Capitoli di riferimento: 13 Correlazione Pearson Spearman Capitoli di riferimento: 17

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;

Diagnostica in ematologia: 1. Emocromo e test su sangue venoso periferico 2. Biopsia osteo-midollare e test su sangue midollare Morfologia delle cellule del sangue: 1. Tecnica dello striscio di sangue periferico 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 La diagnostica citofluorimetrica applicata alle malattie del sangue: 1. Diagnostica citofluorimetrica delle malattie del sangue 2. Analisi della malattia minima residua mediante citofluorimetria Applicazioni citogenetiche alle malattie del sangue: 1. Principi del cariotipo convenzionale 2. Principi del cariotipo molecolare FISH 3. Le principali anomalie citogenetiche associate alle malattie del sangue La biologia molecolare delle 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 Cenni di inquadramento diagnostico-terapeutico della: 1. patologia mieloide 2. patologia linfoide 3. patologia del globulo rosso 4. patologia piastrinica 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

Sistema cardiovascolare Proprietà del miocardio, ciclo cardiaco, gettata cardiaca, pressione arteriosa. 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: Filtrazione glomerulare, meccanismi di riassorbimento e di secrezione tubulare, clearances renali Sistema digerente Composizione, secrezione e ruolo dei succhi digestivi, assorbimento intestinale dei prodotti della digestione, funzioni del fegato Sistema endocrino Azioni fisiologiche degli ormoni prodotti dall’ipotalamo, dall’ipofisi, dalla tiroide, dalle paratiroidi, dalle capsule surrenali, dal pancreas endocrino e dalle gonadi. Sistema nervoso: il neurone

Sistema cardiovascolare Proprietà del miocardio, ciclo cardiaco, gettata cardiaca, pressione arteriosa. 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: Filtrazione glomerulare, meccanismi di riassorbimento e di secrezione tubulare, clearances renali Sistema digerente Composizione, secrezione e ruolo dei succhi digestivi, assorbimento intestinale dei prodotti della digestione, funzioni del fegato Sistema endocrino Azioni fisiologiche degli ormoni prodotti dall’ipotalamo, dall’ipofisi, dalla tiroide, dalle paratiroidi, dalle capsule surrenali, dal pancreas endocrino e dalle gonadi. Sistema nervoso: il neurone

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.

Lezioni frontali su struttura e organizzazione dei laboratori per le colture cellulari, rischio biologico, metodi di sterilizizzazione/disinfezione Esperienza pratica di laboratorio con applicazione delle metodiche descritte a lezione Lezione finale di analisi dell'esperienza di laboratorio

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.

Bioenergetica e tipi di reazioni biochimiche: Bioenergetica e termodinamica. Logica chimica e reazioni biochimiche più comuni. Trasferimenti di gruppi fosforici e ATP. Le reazioni biologiche di ossidoriduzione Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato: La glicolisi. Vie di alimentazione della glicolisi. Il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. La gluconeogenesi. L’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato. Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi. Il metabolismo del glicogeno negli animali, Regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno Il ciclo dell’acido citrico: Produzione di acetil-CoA (acetato attivato). Reazioni del ciclo dell’acido citrico. Regolazione del ciclo dell’acido citrico. Il ciclo del gliossilato Fosforilazione ossidativa: Il flusso degli elettroni nei mitocondri, La sintesi dell’ATP, Regolazione della fosforilazione ossidativa, 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. 3 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. Biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate FOTOSINTESI: 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. Biosintesi dei carboidrati nelle piante e nei batteri Principi di regolazione metabolica: Regolazione delle vie metaboliche. Analisi del controllo metabolico. Regolazione ormonale e integrazione del metabolismo nei mammiferi. Bioenergetics and types of biochemical reactions: Bioenergetics and thermodynamics. Chemical logic and most common biochemical reactions. Transfers of phosphorous and ATP groups. The biological reactions of oxidation reduction Glycolysis, gluconeogenesis and pathway of phosphate pentose: Glycolysis. Glycolysis supply routes. The fate of pyruvate under anaerobic conditions: fermentation. The gluconeogenesis. The oxidation of glucose through the pathway of pentose phosphate. Coordinated regulation of glycolysis and gluconeogenesis. Glycogen metabolism in animals, Coordinated regulation of glycogen synthesis and demolition The citric acid cycle: Production of acetyl-CoA (activated acetate). Citric acid cycle reactions. Adjustment of the citric acid cycle. The glyoxylate cycle Oxidative phosphorylation: Electron flow in mitochondria, ATP synthesis, Oxidative phosphorylation regulation, Mitochondria in thermogenesis, synthesis of steroids and apoptosis. Catabolism of fatty acids: Digestion, mobilization and transport of fatty acids. Oxygenation of fatty acids. The ketone bodies. Lipid Biosynthesis: Biosynthesis of fatty acids. Biosynthesis of triacylglycerols. 3 Membrane phospholipid biosynthesis. Cholesterol, steroids and isoprenoids: biosynthesis, regulation and transport Oxidation of amino acids and production of urea: Metabolic Destiny of Amine Groups. Nitrogen excretion and urea cycle. Degradation routes of amino acids. Biosynthesis of amino acids, nucleotides and related molecules PHOTOSYSTEMS: LIGHTING ENERGY CATTURE: Light absorption and photophosphorylation, The central photochemical event: light-induced electron flow. Synthesis of ATP coupled to photophosphorylation. Carbohydrate biosynthesis in plants and bacteria Metabolic control principles: Metabolic pathway regulation. Analysis of metabolic control. Hormone regulation and metabolism integration into mammals.

Bioenergetica e tipi di reazioni biochimiche: Bioenergetica e termodinamica. Logica chimica e reazioni biochimiche più comuni. Trasferimenti di gruppi fosforici e ATP. Le reazioni biologiche di ossidoriduzione Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato: La glicolisi. Vie di alimentazione della glicolisi. Il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. La gluconeogenesi. L’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato. Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi. Il metabolismo del glicogeno negli animali, Regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno Il ciclo dell’acido citrico: Produzione di acetil-CoA (acetato attivato). Reazioni del ciclo dell’acido citrico. Regolazione del ciclo dell’acido citrico. Il ciclo del gliossilato Fosforilazione ossidativa: Il flusso degli elettroni nei mitocondri, La sintesi dell’ATP, Regolazione della Bioenergetica e tipi di reazioni biochimiche: Bioenergetica e termodinamica. Logica chimica e reazioni biochimiche più comuni. Trasferimenti di gruppi fosforici e ATP. Le reazioni biologiche di ossidoriduzione Glicolisi, gluconeogenesi e via del pentosio fosfato: La glicolisi. Vie di alimentazione della glicolisi. Il destino del piruvato in condizioni anaerobiche: la fermentazione. La gluconeogenesi. L’ossidazione del glucosio attraverso la via del pentosio fosfato. Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi. Il metabolismo del glicogeno negli animali, Regolazione coordinata della sintesi e della demolizione del glicogeno Il ciclo dell’acido citrico: Produzione di acetil-CoA (acetato attivato). Reazioni del ciclo dell’acido citrico. Regolazione del ciclo dell’acido citrico. Il ciclo del gliossilato Fosforilazione ossidativa: Il flusso degli elettroni nei mitocondri, La sintesi dell’ATP, Regolazione della fosforilazione ossidativa, 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. 3 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. Biosintesi degli amminoacidi, dei nucleotidi e delle molecole correlate FOTOSINTESI: 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. Biosintesi dei carboidrati nelle piante e nei batteri Principi di regolazione metabolica: Regolazione delle vie metaboliche. Analisi del controllo metabolico. Regolazione ormonale e integrazione del metabolismo nei mammiferi

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, co-substrati: 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 voltaggio-dipendenti. Canali ionici controllati da ligandi: il recettore canale per acetilcolina; meccanismi di desensitizzazione dei canali. 4_ Trasduzione di segnali regolatori dall’esterno all’interno della cellula. Principi generali di interazione di molecole segnale (ligandi) con i loro specifici recettori. Classificazione dei tipi di segnalazione. Proteine del segnale e secondi messaggeri. Formazione di complessi di segnalazione. Caratteristiche del processo di legame e dei meccanismi di spegnimento del segnale Recettori di adesione cellula-cellula e cellula-matrice. Struttura e funzione delle molecole di adesione (“Cell Adhesion Molecules”, CAM) IgSF CAM, selectine e caderine. Funzione delle caderine nei complessi di giunzione cellula-cellula e ruolo della beta catenina nella segnalazione. Le integrine: interazione con la matrice extra cellulare nella formazione delle adesioni focali e degli emidesmosomiI recettori accoppiati a proteine G (GPCR): struttura e meccanismo d’azione dei GPCR e delle proteine G eterotrimeriche: accoppiamento proteina G/effettori; meccanismo molecolare della desensitizzazione recettoriale. Sistemi effettori di proteine G eterotrimeriche produttori di secondi messaggeri intracellulari: adenilato ciclasi, AMPciclico (cAMP), Proteina Chinasi A (PKA). Le fosfodiesterasi. Le fosfolipasi C: diacilglicerolo (DAG) e Inositolo trisfosfato (IP3). Meccanismi di segnalazione Ca2+-dipendenti. Recettori tirosina chinasi (TKR): assetto strutturale 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 TKR: vie delle small G-proteins (Ras e membri della superfamiglia Ras), di MAP-chinasi e di fofatidilinositolo 3 chinasi (PI-3K). Ruolo di PKB/Akt nella segnalazione PI-3K-dipendenteProteine tirosina-chinasi solubili. La famiglia di SRC, struttura e meccanismo di regolazione. Recettori associati a tirosina chinasi: classificazione generale dei recettori per citochine e ormoni glicoproteici, la via di JAK/STAT. Serina e treonina chinasi recettoriali: la famiglia del recettore TGF-β. Recettori con attività guanilato ciclasica; guanilato ciclasi solubili NO-dipendenti. NO-sintetasi. Funzioni di cGMP. Azioni biologiche di NO mediate da cGMP. Inibizione delle vie cGMP-dipendenti. Recettori intracellulari: meccanismi generali di azione.

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. 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, co-substrati: 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 meteglobinemie. Proteine 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 calcio. Proteine 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 voltaggio-dipendenti. Canali ionici controllati da ligandi: il recettore canale per acetilcolina; meccanismi di desensitizzazione dei canali. 4_ Trasduzione di segnali regolatori dall’esterno all’interno della cellula. Principi generali di interazione di molecole segnale (ligandi) con i loro specifici recettori. Classificazione dei tipi di segnalazione. Proteine del segnale e secondi messaggeri. Formazione di complessi di segnalazione. Caratteristiche del processo di legame e dei meccanismi di spegnimento del segnale Recettori di adesione cellula-cellula e cellula-matrice. Struttura e funzione delle molecole di adesione (“Cell Adhesion Molecules”, CAM) IgSF CAM, selectine e caderine. Funzione delle caderine nei complessi di giunzione cellula-cellula e ruolo della beta catenina nella segnalazione. Le integrine: interazione con la matrice extra cellulare nella formazione delle adesioni focali e degli emidesmosomiI recettori accoppiati a proteine G (GPCR): struttura e meccanismo d’azione dei GPCR e delle proteine G eterotrimeriche: accoppiamento proteina G/effettori; meccanismo molecolare della desensitizzazione recettoriale. Sistemi effettori di proteine G eterotrimeriche produttori di secondi messaggeri intracellulari: adenilato ciclasi, AMPciclico (cAMP), Proteina Chinasi A (PKA). Le fosfodiesterasi. Le fosfolipasi C: diacilglicerolo (DAG) e Inositolo trisfosfato (IP3). Meccanismi di segnalazione Ca2+-dipendenti. Recettori tirosina chinasi (TKR): assetto strutturale 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 TKR: vie delle small G-proteins (Ras e membri della superfamiglia Ras), di MAP-chinasi e di fofatidilinositolo 3 chinasi (PI-3K). Ruolo di PKB/Akt nella segnalazione PI-3K-dipendenteProteine tirosina-chinasi solubili. La famiglia di SRC, struttura e meccanismo di regolazione. Recettori associati a tirosina chinasi: classificazione generale dei recettori per citochine e ormoni glicoproteici, la via di JAK/STAT. Serina e treonina chinasi recettoriali: la famiglia del recettore TGF-β. Recettori con attività guanilato ciclasica; guanilato ciclasi solubili NO-dipendenti. NO-sintetasi. Funzioni di cGMP. Azioni biologiche di NO mediate da cGMP. Inibizione delle vie cGMP-dipendenti. Recettori intracellulari: meccanismi generali di azione.

Microbiologia medica 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).

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. 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-/-).

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. 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-/-)

quelli dei singoli moduli

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

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

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

Misure – scalari e vettori, Cinematica: moto in una dimensione - moti piani, Dinamica, Lavoro ed energia, Cinematica rotazionale, Dinamica rotazionale, Elasticita' e Fluidi, Temperatura, Teoria cinetica dei gas, Leggi della Termodinamica, Campo elettrico, Corrente elettrica nei solidi, liquidi, gas, Circuiti elettrici, Campo magnetico, Onde elettromagnetiche, Ottica geometrica, strumenti ottici, Ottica Fisica

Misure – scalari e vettori, Cinematica: moto in una dimensione - moti piani, Dinamica, Lavoro ed energia, Cinematica rotazionale, Dinamica rotazionale, Elasticita' e Fluidi, Temperatura, Teoria cinetica dei gas, Leggi della Termodinamica, Campo elettrico, Corrente elettrica nei solidi, liquidi, gas, Circuiti elettrici, Campo magnetico, Onde elettromagnetiche, Ottica geometrica, strumenti ottici, Ottica Fisica

0.1 Numeri 0.2. Equazioni e disequazioni. 0.3. Piano cartesiano. Retta e semplici curve nel piano. I sistemi lineari 0.4 Angoli e loro misura: i radianti. 1.1. Il concetto di funzione. Dominio e codominio. Composizione di funzioni. Funzioni invertibili e funzione inversa. 1.2.Seno, coseno e tangente e le loro funzioni inverse. Logaritmi, funzioni esponenziali e potenze. 2.1. 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. 2.2. Derivata della somma, del prodotto, di funzioni composte, del reciproco e del quoziente. Derivata della funzione inversa. Derivate successive. 2.3. 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. 3.1. L'integrale definito per funzioni positive su intervalli finiti. I metodi di calcolo. 3.2. Integrazione numerica con il metodo dei rettangoli ed il metodo dei trapezi. Il teorema fondamentale del calcolo. Integrale indefinito e antiderivate. Determinazione delle antiderivate. 3.3. Area fra due curve. Integrali per funzioni non sempre positive. Inversione degli estremi di integrazione. 4.1 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.

0.1 Numeri 0.2. Equazioni e disequazioni. 0.3. Piano cartesiano. Retta e semplici curve nel piano. I sistemi lineari 0.4 Angoli e loro misura: i radianti. 1.1. Il concetto di funzione. Dominio e codominio. Composizione di funzioni. Funzioni invertibili e funzione inversa. 1.2.Seno, coseno e tangente e le loro funzioni inverse. Logaritmi, funzioni esponenziali e potenze. 2.1. 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. 2.2. Derivata della somma, del prodotto, di funzioni composte, del reciproco e del quoziente. Derivata della funzione inversa. Derivate successive. 2.3. 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. 3.1. L'integrale definito per funzioni positive su intervalli finiti. I metodi di calcolo. 3.2. Integrazione numerica con il metodo dei rettangoli ed il metodo dei trapezi. Il teorema fondamentale del calcolo. Integrale indefinito e antiderivate. Determinazione delle antiderivate. 3.3. Area fra due curve. Integrali per funzioni non sempre positive. Inversione degli estremi di integrazione. 4.1 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.

La materia: stati fisici, suddivisione della materia (elementi, composti e miscele) Struttura dell'atomo. Atomi ed isotopi. Composti e rappresentazioni molecolari (legge delle proporzioni definite e legge delle proporzioni multiple). Peso atomico e peso molecolare. Definizione di uma. Numero di Avogadro e concetto di mole. La reazione chimica (numero di ossidazione, bilanciamento delle reazioni non redox e redox). La descrizione quantomeccanica dell'atomo (concetto di orbitale, numeri quantici, principio dell'Aufbau). Tavola periodica e corrispondenza con la struttura elettronica degli elementi. Proprietà periodiche. Il legame chimico: regola dell'ottetto, legame ionico, legame covalente secondo la teoria valence bond. Orbitali ibridi. Concetto di risonanza. Ordine e distanze di legame, legami multipli. Elettronegatività, polarità del legame e polarità delle molecole. Forze intermolecolari (ione-dipolo, dipolo-dipolo, legame a idrogeno, dipoli indotti, forze di dispersione). Stati di aggregazione della materia. Gas: definizioni e leggi dei gas perfetti. Stato liquido e stato solido. I cambiamenti di stato (diagrammi di stato). Soluzioni: concentrazioni e proprietà colligative. Termodinamica: definizioni, principi della termodinamica, entalpia, entropia, energia libera. Cinetica chimica: definizioni e leggi cinetiche integrate (ordine zero, 1 e 2), energia di attivazione e controllo della velocità di una reazione (equazione di Arrhenius), catalizzatori. Equilibrio chimico: legge di azione di massa e principio di Le Chatelier, influenza dei parametri sperimentali sull'equilibrio. Equilibri in soluzione acquosa. Equilibrio di autoprotonazione dell'acqua e pH, concetto acido-base, acidi e basi forti e deboli (classificazione e forza, struttura degli acidi più importanti contenenti azoto, fosforo, zolfo e alogeni), idrolisi, soluzioni tampone. Equilibri di solubilità: definizioni ed applicazioni. Elettrochimica: potenziali standard, equazione di Nernst, pile e celle elettrolitiche, la corrosione. Suddivisione degli elementi dei gruppi principali in metalli, semi-metalli e non metalli. Proprietà principali di tali raggruppamenti. Esercizi di stechiometria relativi agli argomenti sopraccitati.

La materia: stati fisici, suddivisione della materia (elementi, composti e miscele) Struttura dell'atomo. Atomi ed isotopi. Composti e rappresentazioni molecolari (legge delle proporzioni definite e legge delle proporzioni multiple). Peso atomico e peso molecolare. Definizione di uma. Numero di Avogadro e concetto di mole. La reazione chimica (numero di ossidazione, bilanciamento delle reazioni non redox e redox). La descrizione quantomeccanica dell'atomo (concetto di orbitale, numeri quantici, principio dell'Aufbau). Tavola periodica e corrispondenza con la struttura elettronica degli elementi. Proprietà periodiche. Il legame chimico: regola dell'ottetto, legame ionico, legame covalente secondo la teoria valence bond. Orbitali ibridi. Concetto di risonanza. Ordine e distanze di legame, legami multipli. Elettronegatività, polarità del legame e polarità delle molecole. Forze intermolecolari (ione-dipolo, dipolo-dipolo, legame a idrogeno, dipoli indotti, forze di dispersione). Stati di aggregazione della materia. Gas: definizioni e leggi dei gas perfetti. Stato liquido e stato solido. I cambiamenti di stato (diagrammi di stato). Soluzioni: concentrazioni e proprietà colligative. Termodinamica: definizioni, principi della termodinamica, entalpia, entropia, energia libera. Cinetica chimica: definizioni e leggi cinetiche integrate (ordine zero, 1 e 2), energia di attivazione e controllo della velocità di una reazione (equazione di Arrhenius), catalizzatori. Equilibrio chimico: legge di azione di massa e principio di Le Chatelier, influenza dei parametri sperimentali sull'equilibrio. Equilibri in soluzione acquosa, equilibrio di autoprotonazione dell'acqua e pH, concetto acido-base, acidi e basi forti e deboli (classificazione e forza, struttura degli acidi più importanti contenenti azoto, fosforo, zolfo e alogeni), idrolisi, soluzioni tampone. Equilibri di solubilità: definizioni ed applicazioni. Elettrochimica: potenziali standard, equazione di Nernst, pile e celle elettrolitiche, la corrosione. Suddivisione degli elementi dei gruppi principali in metalli, semi-metalli e non metalli. Proprietà principali di tali raggruppamenti. Esercizi di stechiometria relativi agli argomenti sopraccitati.

introduzione alle soluzioni, sospensioni ed emulsioni e loro differenze. Introduzione alle varie unità chimiche e fisiche per il calcolo delle concentrazioni delle soluzioni. esercizi svolti in aula per la valutazione dell'apprendimento. Metodi volumetrici: concetti teorici e pratici dell'utilizzo delle titolazioni.

CFU 1 • Molarità • Normalità • Molalità • % p/p, p/v, v/v • pH e fattori che influenzano il pH • Soluzione tampone • Analisi quantitativa • Analisi volumetrica (titolazioni) CFU 2 Attrezzature di base in un laboratorio chimico, vetreria e suo utilizzo, plasticheria e suo utilizzo, bilance, calcoli stechiometrici, predizione del grado di ionizzazione, espressione delle concentrazioni, pH e calcoli correlati. Sicurezza e norme di comportamento in laboratorio. CFU 3 esercitazioni pratiche in laboratorio

Credito 1: Struttura e proprietà dei composti organici 1. Introduzione generale al legame chimico 2. Legame chimico covalente, ionico e covalente polare: proprietà e geometria-1 3. Legame chimico covalente, ionico e covalente polare: proprietà e geometria-2 4. Formule di struttura di Lewis e cariche formali e formule di risonanza 5. Aromaticità 6. Esercizi di ricapitolazione-1 7. Esercizi di ricapitolazione-2 8. Essercizi di ricapitolazione-3 Credito 2: Gruppi funzionali, proprietà fisiche e nomenclatura 9. Gruppi funzionali e loro influenza sulle proprietà fisiche e chimiche (acidità e basicità) 10. Interazioni inter- and intra molecolari e loro effetto su proprietà e reattività 11. Nomenclatura dei composti organici 12. Esercitazioni di ricapitolazione-1 13. Esercitazioni di ricapitolazione-2 14. Esercitazioni di ricapitolazione-3 15. Esercitazioni di ricapitolazione-4 16. Esercitazioni di ricapitolazione-5 Credito 3: Isomeria, analisi conformazione e stereochimica 17. Isomeria: definizione e classificazione 18. Analisi conformazionale dei composti aciclici e ciclici. Analisi configurazionale: alcheni 19. Chiralità e analisi configurazionale:diastereomeria e enantiomeria-1 20. Chiralità e analisi configurazionale:diastereomeria e enantiomeria-2 21. Esercizi di ricapitolazione-1 22. Esercizi di ricapitolazione-2 23. Esercizi di ricapitolazione-3 24. Esercizi di ricapitolazione-4 Credito 4: Gruppi funzionali e loro reattività-1 25. Reattività di alcani, alcheni e alchinii: Addizione elettrofila e idrogenazione catalitica 26. Alogenuri alchilici e reazioni di sostituzione nucleofila (SN) mono-e bimolecolare 27. Reazione di eliminazione mono-e bimolecoalre. Competizione con SN 28. Alcoli e loro reattività 29. Esercizi di ricapitolazione-1 30. Esercizi di ricapitolazione-2 31. Esercizi di ricapitolazione-3 32. Esercizi di ricapitolazione-4 Credito 5: Gruppi funzionali e loro reattività-2 33. Eteri, epossidi, tioli e tioeteri 34. Ammine 35. Derivati carbonilici e reazione di addizione nucleofila 36. Tautomeria e reazioni di condensazione-1 37. Acidi carbossilici e reazioni di sostituzione nucleofila acilica-1 38. Derivati degli acidi carbossilici 39. Esercizi di ricapitolazione-1 40. Esercizi di ricapitolazione-2 Credito 6: Gruppi funzionali-e loro reattività-3/biomolecoler 41. Benzene: aromaticità, nomenclatura e proprietà 42. Reattività del benzene e reazioni di sostituzione elettrofila aromatica 43. Fenoli e ammine aromatiche. Sostituzione nucleofila aromatica 44. Reazioni radicaliche 45. Amminoacidi e peptidi-1 46. Amminoacidi e peptidi-2 47. Zuccheri 48. Lipidi

Il programma è la risultante dei 3 moduli del corso.

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

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