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

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)

Modalità d'esame

Prova scritta riguardante tutti gli argomenti in programma, strutturata in 26 quiz a scelta multipla + 4 domande aperte. 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

Materiale e documenti

•   Programma dettagliato   (pdf, it, 27 KB, 8/2/16)