Codice insegnamento

4S00997

Docente

Elisabetta Trabetti

Coordinatore

Elisabetta Trabetti

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA

Periodo

II semestre dal 4 mar 2024 al 14 giu 2024.

Corsi Singoli

Autorizzato

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi di apprendimento

Il corso si propone di: (i) fornire le conoscenze di base sulle caratteristiche degli organismi viventi, in una visione evoluzionistica: procarioti, eucarioti, virus, mediante l'acquisizione dei concetti fonda-mentali della biologia e dei principi strutturali, funzionali e molecolari dei processi cellulari; (ii) descri-vere i concetti fondamentali della genetica e della trasmissione dei caratteri ereditari nei diversi orga-nismi, con esempi specifici anche di caratteri patologici nell'uomo; (iii) fornire le conoscenze di base sui meccanismi che regolano il flusso dell'informazione genetica e sullo sviluppo degli organismi; (iv) fornire le conoscenze di base sul comportamento animale; (v) educare alla valutazione critica dei dati sperimentali, descrivendo e discutendo importanti esperimenti del passato e contemporanei; (vi) far conoscere le metodologie correnti utilizzate nello studio delle molecole biologiche. Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le nozioni utili per una analisi critica dei meccanismi che regolano le interazioni intra- e intercellulari, fra i diversi organismi e tra organismi e ambiente, nonché dei meccanismi che regolano la riproduzione cellulare e che sono alla base delle mutazioni vitali in modo da conseguire autonomia di valutazione critica e globale dei meccanismi stessi. Dovrà inoltre dimostrare di aver acquisito le conoscenze sui meccanismi che regolano il flusso dell'informazione genetica, sullo sviluppo degli organismi, sulla trasmissione dei caratteri ereditari e sul comportamento animale. Lo studente dovrà inoltre dimostrare di aver acquisito le conoscenze metodologiche basilari applicate allo studio delle molecole biologiche e la capacità di esporre le pro-prie argomentazioni in maniera critica, precisa e con linguaggio scientifico appropriato. Gli studenti saranno in grado di utilizzare le nozioni specifiche della biologia e delle basi genetiche della vita per proporre soluzioni adeguate ed originali nelle relative applicazioni informatiche; gli studenti acquisiranno inoltre capacità di lettura e comprensione di argomenti, anche avanzati, in ambito biologico e saranno quindi in grado di affrontare un percorso formativo (anche di livello magistrale) sia biotecnologico sia bioinformatico.

Prerequisiti e nozioni di base

Non è prevista alcuna propedeuticità

Programma

• CENNI GENERALI SUI TEMI FONDAMENTALI DELLA BIOLOGIA: caratteristiche degli esseri viventi, livelli organizzazione biologica, classificazione degli organismi viventi, flusso di energia attraverso gli ecosistemi.
• BASI CHIMICHE DELLA VITA. Elementi chimici, molecole organiche e macromolecole principali degli organismi viventi. Caratteristiche e proprietà dell'acqua, costituente essenziale della vita.
• METODI DI STUDIO DELLE CELLULE: dimensioni cellulari; concetti base della microscopia ottica, elettronica e del frazionamento cellulare.
• LA CELLULA. Teoria cellulare. Organizzazione della cellula procariote ed eucariote. Caratteristiche strutturali e funzioni di: membrane, organelli, citoscheletro, ciglia e flagelli, parete cellulare, matrice extracellulare. Cellula animale e vegetale. Mitocondri, plastidi e teoria endosimbiontica. Caratteristiche fondamentali dei diversi tipi di cellule e dei principali tessuti.
• MEMBRANE BIOLOGICHE. Struttura e modelli proposti. Tipi di lipidi e proteine di membrana e loro funzione. Passaggio di materiali attraverso le membrane cellulari: osmosi, diffusione semplice e facilitata, trasporto attivo diretto e indiretto. Esocitosi ed endocitosi. I diversi tipi di giunzioni cellulari nelle cellule animali e vegetali.
• COMUNICAZIONE CELLULARE. I diversi tipi di comunicazione cellulare, invio e ricezione del segnale. Recettori di superficie ed intracellulari. Trasduzione del segnale, secondi messaggeri e risposta cellulare.
• FLUSSO DI ENERGIA ATTRAVERSO GLI ORGANISMI VIVENTI. Energia e metabolismo: E e lavoro biologico; cenni su metabolismo, anabolismo, catabolismo, accoppiamento energetico, trasportatori di E. Funzione e regolazione degli enzimi quali catalizzatori biologici.
• VIE METABOLICHE CHE RILASCIANO ENERGIA: respirazione anaerobia e aerobia, fermentazione. La fotosintesi clorofilliana, fotorespirazione. Classificazione dei viventi in base alle modalità di cattura dell’E e delle fonti di Carbonio. Il meccanismo chemiosmotico: confronto tra cloroplasti e mitocondri.
• ORGANIZZAZIONE NUCLEARE, fasi del ciclo cellulare e sua regolazione, apoptosi; cenni su deregolazione e cancro. Mitosi, meiosi e riproduzione sessuata.
• PRINCÌPI DELL’EREDITARIETÀ. I concetti fondamentali di segregazione e assortimento indipendente basati sugli studi di Mendel, indipendenza e associazione. Crossing-over e ricombinazione. I diversi sistemi di determinazione del sesso negli animali, esempi di ereditarietà mendeliana semplice di alcuni caratteri nell’uomo. Estensioni ai principi di Mendel.
• DNA E MATERIALE EREDITARIO. Elementi base su struttura del DNA, replicazione e capacità biologica delle cellule di preservare il materiale ereditario.
• ESPRESSIONE E REGOLAZIONE GENICA NEI DIVERSI ORGANISMI. Elementi del flusso dell’informazione genetica e della loro regolazione nelle cellule procariote ed eucariote.
• BIOINFORMATICA nella Biologia dei sistemi. Cenni con esempi di applicazioni.
• BIOLOGIA DELLO SVILUPPO. Elementi di differenziamento cellulare e morfogenesi, cellule somatiche e germinali, cellule staminali. Controllo genetico dello sviluppo, geni a effetto materno, della segmentazione e omeotici.
• DARWIN ED EVOLUZIONE. Selezione naturale, teoria sintetica dell'evoluzione (neo-darwinismo). Evidenze a sostegno dell'evoluzione: reperti fossili, anatomia comparata, biologia dello sviluppo e schemi evolutivi. Confronto molecolare tra organismi, universalità del codice genetico e cenni su alberi filogenetici.
• BIOLOGIA GENERALE DEI VIRUS E DEI PROCARIOTI. Diverse tipologie di virus e ipotesi di origine. Cicli riproduttivi. Esempi di virus e loro cicli infettivi; agenti subvirali e prioni. I domini Archea e Batteri. Riproduzione e modalità di trasferimento dell'informazione genetica. Evoluzione delle popolazioni batteriche, sporificazione, biofilm. Relazione con gli ambienti estremi, diverse modalità di simbiosi dei procarioti. Cenni su malattie e processi commerciali.
• IL COMPORTAMENTO ANIMALE. Le influenze degli stimoli sensoriali, l’apprendimento. La selezione per la sopravvivenza e il successo riproduttivo, il concetto di fitness complessiva.

Bibliografia

Modalità didattiche

Le modalità didattiche adottate per l'insegnamento consistono in lezioni frontali. Oltre ai testi consigliati, vengono forniti strumenti avanzati per una migliore comprensione di argomenti, anche avanzati, in ambito biologico: sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento saranno proposti approfondimenti, esercitazioni, collegamenti a risorse multimediali.
Durante tutto l'anno accademico è disponibile il servizio di ricevimento individuale, in orario flessibile, previo appuntamento richiesto per email.
Si consiglia agli studenti di scegliere un libro di Biologia tra quelli indicati nelle schede della Bibliografia del Sistema Bibliotecario di Ateneo.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame è costituito da una prova scritta, basata sui contenuti didattici dell’intero insegnamento, contenente 40 domande a risposta multipla.
Sono previsti 4 appelli: 2 nella Sessione Estiva alla fine del corso, 1 nella Sessione Autunnale e 1 nella Sessione Straordinaria.

Criteri di valutazione

Per superare la prova gli studenti dovranno dimostrare un’adeguata comprensione delle conoscenze degli argomenti in programma, la capacità di ragionamento e rielaborazione individuale delle nozioni acquisite. Potrà inoltre essere valutata la capacità di esporre le proprie argomentazioni in maniera critica, precisa, sintetica e con linguaggio scientifico appropriato.
Il voto è espresso in trentesimi e la prova si ritiene superata se la valutazione ottenuta è maggiore o uguale a 18 trentesimi.

Criteri di composizione del voto finale

Prova unica

Lingua dell'esame

ITALIANO