Codice insegnamento

4S00303

Docente

Monica Mottes

Coordinatore

Monica Mottes

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA

Periodo

Lezioni 1° semestre 2°- 6° anno dal 2 ott 2017 al 21 dic 2017.

Sede

VERONA

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi formativi

Fornire una visione generale e aggiornata delle tematiche di biologia evoluzionistica, cellulare, dello sviluppo e dell’invecchiamento
Indurre lo studente a cogliere le logiche comuni ai processi biologici
Educare lo studente al rigore scientifico e alla valutazione critica dei dati sperimentali, descrivendo e discutendo importanti esperimenti “storici” e più recenti, di particolare interesse per la ricerca biomedica. Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le conoscenze di base dei meccanismi che regolano la vita e la riproduzione cellulare, le interazioni fra cellule, fra organismi e fra organismi e ambiente. Tali conoscenze di base rappresentano un pre-requisito per ulteriori approfondimenti specifici, che saranno oggetto degli insegnamenti del semestre successivo e degli anni di corso seguenti.

Programma

Le molecole che caratterizzano gli esseri viventi. Ipotesi di evoluzione chimica; l'esperimento di Urey e Miller. Gli eventi che caratterizzarono probabilmente L'INIZIO DELLA VITA SULLA TERRA. Le caratteristiche universali dei viventi. Teoria cellulare MACROMOLECOLE BIOLOGICHE: caratteristiche, loro interazioni LA TEORIA EVOLUZIONISTICA proposta da Darwin. La moderna teoria sintetica dell’evoluzione: “Nothing in biology makes sense, but in the light of evolution” (T.Dobzhansky). L’albero della vita ha tre ramificazioni principali: batteri, archea, eucarioti. Perché i virus sono esclusi dall’albero della vita. Gli Organismi modello in biologia: chi sono, a cosa servono. PROCARIOTI: caratteristiche generali. Gli Archea e i loro habitat. Gli Eubatteri: habitat, interazioni con altri organismi e con l’ambiente. Gram positività e negatività. Genoma batterico e plasmidi, cenni all’antibiotico resistenza. Scissione binaria. Dai procarioti agli eucarioti: teoria endosimbiontica. Ricostruzione dell’evoluzione da genoma procariote ad eucariote. EUCARIOTI:organizzazione cellulare. Breve descrizione dei vari organelli e del ruolo della membrana plasmatica (n.d.r: questi argomenti verranno affrontati estesamente nel corso di Citologia, II semestre) Cenni su lavoro cellulare e metabolismo energetico. Comunicazione intercellulare. Le molecole segnale (cenni alle vie di segnalazione cellulare). I protisti: eucarioti unicellulari primitivi (Euglena, Giardia lamblia, Plasmodium) Dagli unicellulari ai pluricellulari: tappe dell’evoluzione (Volvox, Coanoflagellati). La filogenesi animale alla luce degli studi molecolari; evoluzione dei Cordati (Anfiosso), i vertebrati. Nozioni di base su CRESCITA E DIVISIONE CELLULARE: ciclo cellulare e suo controllo. Mitosi. Nucleo: cromatina, cromosomi. Morte cellulare programmata: apoptosi (n.d.r: ulteriori approfondimenti nel corso di Citologia del II semestre). Ploidia e strategie riproduttive: riproduzione asessuata e riproduzione sessuata. Meiosi e gametogenesi umana. Le osservazioni e gli esperimenti che hanno portato alla SCOPERTA DEL MATERIALE GENETICO: F.Miescher; gli esperimenti di Griffith, di Avery, McLeod e McCarty, di Hershey e Chase, sull’identificazione del DNA; la struttura della doppia elica (R.Franklin, M. Wilkins, J Watson e F Crick), la complementarietà delle basi (E Chargaff), la replicazione semiconservativa (Meselson e Stahl). Anche l’RNA è molecola depositaria dell’informazione (Fraenkel-Conrat) DNA polimerasi e replicazione del DNA “in vivo” (in procarioti ed eucarioti) e “in vitro” (tecnica della PCR, qualche sua applicazione). Telomerasi e replicazione dei telomeri (Greider & Blackburn) Denaturazione, rinaturazione, ibridazione del DNA. Le sonde molecolari (esempi di applicazioni: FISH) Definizione di gene: come è cambiata dagli anni ’60 (esperimenti di Beadle e Tatum) ai giorni nostri FLUSSO INFORMAZIONALE: dal DNA alle proteine. Gli studi di A. Garrod e di V. Ingram, il “dogma centrale” della biologia molecolare nella formulazione di F. Crick (1958). Vari tipi di RNA, loro ruolo nelle tappe del flusso informazionale. La trascrizione nei procarioti: il gene, il promotore, RNA polimerasi. mRNA policistronici. La trascrizione negli eucarioti: il gene, il promotore, altre sequenze regolative, RNA pol II, maturazione dei trascritti, lo spliceosoma, splicing alternativo. Traduzione nei procarioti e negli eucarioti: i protagonisti e le tappe del processo. Codice genetico universale: caratteristiche. Aminoacidi e codoni, teoria del vacillamento (F.Crick). Codoni di terminazione. Sintesi proteica nella cellula eucariotica, modificazioni post-traduzionali, smistamento e destino delle proteine. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti: operoni lac e trp (Jacob e Monod) Regolazione dell’ espressione genica negli eucarioti. Struttura e modificazioni della cromatina (l’esempio dell’inattivazione del cromosoma X nei mammiferi). Esempio di controllo spazio-temporale di espressione genica: i geni delle globine umane. Modalità di quantificazione dei prodotti di trascrizione: Northern blotting; RT-PCR. BIOLOGIA DELLO SVILUPPO. Il modello Drosophila, i geni ”architetto”. Molecole informazionali nel differenziamento. E’ possibile tornare indietro nella via del differenziamento? Gli esperimenti di Gurdon, Wilmut, Yamanaka Modelli di mammiferi, morfogenesi. Espressione genica e determinazione del sesso nell’uomo: il ruolo di SRY e DSS. EVOLUZIONE E MUTAZIONE. Preadattatività (test di piastramento in replica di J. e E. Lederberg). Mutazioni e selezione, il concetto di fitness adattativa. Mutazioni nelle regioni codificanti, nelle regioni regolative, nelle regioni non codificanti: quali conseguenze? Mutazioni spontanee: tautomeria delle basi, errori nella replicazione (Cenni ai meccanismi di controllo e correzione degli errori). Mutazioni indotte: agenti mutageni chimici: tipi e modi d’azione. Identificazione di sostanze mutagene: test di Ames. Mutageni fisici: radiazioni UV, radiazioni ionizzanti. Cenni di radiobiologia: tipi di radiazioni, LET e EBR. Test della cometa. Mutazioni somatiche e cancro: classi di geni mutati nei tumori (oncogèni, geni oncosopressori, geni della riparazione) e tipologia delle mutazioni (guadagno di funzione, perdita di funzione) BIOLOGIA DELL’INVECCHIAMENTO: cause ambientali e genetiche, ruolo dei radicali liberi, effetti protettivi degli anti-ossidanti e delle restrizioni caloriche in modelli animali. Senescenza cellulare, limite di Hayflick, accorciamento dei telomeri, mutazioni del DNA mitocondriale L’evoluzione della specie umana alla luce degli studi (cenni; Out of Africa Theory) MODALITA' DIDATTICHE La frequenza al corso è obbligatoria. Le modalità didattiche consistono in lezioni frontali dedicate alla trasmissione delle conoscenze che lo studente dovrà acquisire per il superamento dell’esame. Le spiegazioni del docente saranno corredate da presentazioni in PowerPoint e videos, resi disponibili al sito dipartimentale dedicato alla didattica. Materiale didattico supplementare (quiz a scelta multipla per autovalutazione, articoli o reviews di particolare interesse etc.) potrà essere aggiunto durante il corso e ne sarà data ampia informazione agli studenti. Durante tutto l’anno accademico è disponibile il servizio di ricevimento individuale, in orario flessibile previa richiesta via email, come indicato alla pagina web del docente. LIBRI DI TESTO CONSIGLIATI Vengono consigliati i seguenti testi che lo studente potrà reperire anche presso la Biblioteca Meneghetti: -Molecole, Cellule e Organismi a cura di E. Ginelli e M. Malcovati. 2016, EdiSES s.r.l Napoli. ISBN 978 88 7959 914 6 -Biologia molecolare della cellula. B.Alberts et al. VI edizione italiana a cura di A. Pagano. 2016, Zanichelli ed. S.p.A. Bologna ISBN: 9788808621269 -

Modalità d'esame

Prova scritta riguardante tutti gli argomenti in programma, strutturata in 25 quiz a scelta multipla + 5 domande aperte.
Obiettivi della prova scritta sono: a) accertamento dell’acquisizione di conoscenze teoriche; b) accertamento della capacità di ragionamento e rielaborazione individuale delle nozioni acquisite; c) capacità di applicare quanto imparato alla risoluzione di quesiti sperimentali o all’interpretazione di immagini fotografiche. Il punteggio della prova scritta (attribuito in trentesimi) è determinante per il voto finale. Solo in caso di voto positivo nella prova scritta, è previsto un colloquio orale basato sull’approfondimento di alcuni argomenti, ai fini di una valutazione complessiva. Lo studente può ritirarsi in qualsiasi fase dell’esame (scritto e orale), annullando così ogni credito parziale.