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) descrivere i concetti fondamentali della genetica e della trasmissione dei caratteri ereditari nei diversi organismi, 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 proprie 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.
• 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.
• MEMBRANE BIOLOGICHE. Struttura e modelli proposti. Passaggio di materiali attraverso le membrane cellulari: diffusione, trasporto, 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: cenni su metabolismo, anabolismo, catabolismo, accoppiamento energetico, trasportatori di energia, funzione e regolazione degli enzimi quali catalizzatori biologici.
• VIE METABOLICHE CHE RILASCIANO ENERGIA: generalità sulla respirazione anaerobia e aerobia, fermentazione. La fotosintesi clorofilliana, foto-respirazione. Classificazione dei viventi in base alle modalità di cattura dell’energia e delle fonti di Carbonio.
• 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. Principali 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 cenni sulla 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. Organismi modello in biologia. Controllo genetico dello sviluppo, geni a effetto materno, della segmentazione e omeotici.
• DARWIN ED EVOLUZIONE. Selezione naturale, teoria sintetica dell'evoluzione (neo-darwinismo). Approcci scientifici allo studio dell’evoluzione.
• BIOLOGIA GENERALE DEI VIRUS E DEI PROCARIOTI. Tipologie di virus, cicli riproduttivi, 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 corredate da presentazioni multimediali quali power point, video e animazioni, quiz di autovalutazione, avvalendosi anche della gamma di strumenti innovativi a servizio della didattica (link a risorse multimediali, Wooclap, Jove e altri software interattivi, etc) appositamente integrati nella piattaforma Moodle e fruibili da tutti gli studenti del corso. Verranno descritti alcuni esperimenti fondamentali della biologia e illustrati esempi pratici, per sviluppare la capacità di interpretare i dati sperimentali e rielaborare criticamente le conoscenze acquisite. Eventuale altro materiale integrativo e/o di approfondimento sarà reso disponibile sulla piattaforma Moodle di Ateneo, alla pagina dedicata all'insegnamento.
Durante tutto l'anno accademico è disponibile il servizio di ricevimento individuale, in orario flessibile, previo appuntamento richiesto per email alla docente.
Si consiglia alle studentesse e agli studenti di scegliere un testo tra quelli indicati e presenti nelle schede della Bibliografia del Sistema Bibliotecario di Ateneo.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame è costituito da una prova scritta composta da 40-45 domande (test a risposta singola, a scelta multipla, vero/falso, a completamento), relative a tutti gli argomenti indicati nel programma del corso, per verificare sia il conseguimento delle conoscenze teoriche sia la capacità di ragionamento e rielaborazione individuale delle conoscenze acquisite da parte delle studentesse e degli studenti. La durata massima della prova di Biologia è di 75 minuti.

Criteri di valutazione

Per superare la prova gli studenti dovranno dimostrare:
- un’adeguata acquisizione delle conoscenze teoriche degli argomenti in programma
- la capacità di ragionamento e rielaborazione individuale delle conoscenze acquisite.
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

Sustainable Development Goals - SDGs

Questa iniziativa contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.
Maggiori informazioni su www.univr.it/sostenibilita