BIOLOGIA GENERALE E BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI 2

Modulo BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

Studio integrato della cellula e degli organismi viventi, con particolare riguardo ai meccanismi di base coinvolti nei seguenti processi: duplicazione e trasmissione dell'informazione genetica, sua espressione, sviluppo, differenziamento, proliferazione cellulare, biogenesi di organelli e strutture cellulari, interazione fra le cellule, basi biologiche del comportamento e dell'evoluzione.

Nel dettaglio, il corso ha l'intento di fornire le informazioni per comprendere i principi generali sui quali si basa la vita. Gli obiettivi principali sono la conoscenza delle basi chimiche e molecolari della vita, lo studio delle strutture e funzioni delle cellule, dei meccanismi fondamentali della trasmissione dell’informazione genetica, dei principi dello sviluppo e del differenziamento, ed infine una conoscenza generale dei Regni dei viventi e dei principali organismi modello di interesse biotecnologico.

Le principali conoscenze e capacità di apprendimento acquisite dallo studente riguarderanno:

- le basi chimiche e molecolari della vita, e l'applicazione di queste conoscenze allo studio della struttura e delle funzioni della cellula procariotica ed eucariotica

- i meccanismi di base di duplicazione, trasmissione ed espressione dell’informazione genica

- le nozioni fondamentali riguardanti la produzione di energia e le trasformazioni energetiche nei viventi

- i meccanismi fondamentali dello sviluppo e del differenziamento, e la loro applicazione a studi avanzati di biologia cellulare e biotecnologie

-le nozioni generali sui Regni dei viventi e sui principali organismi modello di interesse biotecnologico e biomedico

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di 

- comunicare le informazioni acquisite tramite una corretta terminologia

- esporre in modo sintetico e chiaro le informazioni rilevanti, analizzandole in modo logico e critico.

Il corso è organizzato in 35 ore di didattica frontale tramite lezioni con l’ausilio di diapositive e filmati e 12 ore di esercitazione in classe. Il programma previsto è riportato nel syllabus. 

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche.

Lo studente deve avere acquisito le conoscenze di base nel campo della Biologia fornite dai normali programmi di studio delle scuole superiori.

Frequenza obbligatoria. È richiesta la frequenza del corso per almeno il 70% delle lezioni per essere ammessi all’esame conclusivo del corso.

          Introduzione del corso

Chimica prebiotica e origine della vita: esperimento di Miller ed Urey. Il mondo a RNA. Proprietà dei sistemi viventi: teoria cellulare, proprietà emergenti, informazione genetica, attività metabolica, flusso dell’energia e ciclo della materia, riproduzione e sviluppo, evoluzione. La biodiversità: cenni sulla origine della vita e della evoluzione biologica. Suddivisione dei viventi in domini e regni.

·        Generalità sulla chimica dei viventi

L’importanza dell’acqua nei viventi. Le principali molecole biologiche: glucidi, lipidi, proteine, acidi nucleici.

·        I virus

Definizione di virus. Virus a DNA ed a RNA. Virus procariotici ed eucariotici.

·        La cellula: struttura ed organizzazione

Organizzazione cellulare eucariotica e procariotica. Il significato biologico della compartimentalizzazione nelle cellule eucariotiche. Gli organelli delle cellule eucariotiche. Il citoscheletro. Differenze principali tra cellule eucariotiche animali e vegetali.

·        Il nucleo cellulare

Struttura del nucleo della cellula eucariotica. Cromatina e cromosomi.

·        Membrane biologiche: struttura

Componente lipidica, glucidica e proteica. La membrana cellulare: il modello di Singer e Nicholson. La membrana cellulare e l’infiammazione. Significato biologico del glicocalice nella membrana cellulare.

·        Trasporto attraverso la membrana cellulare

Trasporto passivo ed attivo. Le pompe ATPasiche. Il simporto e l’antiporto. La pompa sodio-potassio.

·        Mitocondri

Struttura del mitocondrio. Il genoma mitocondriale. Teoria dell’endosimbionte.

·        Trasduzione del segnale

Definizione di recettore: recettori di membrana e recettori intracellulari. Trasduzione del segnale mediata da: (i) recettori associati a proteine G; (ii) recettori ad attività enzimatica; (iii) recettori associati a canali ionici. Via del glucagone. Via dell’Acetilcolina. Via di Ras/MAPK. Desensibilizzazione del recettore. Vescicole extracellulari.

·        Flusso dell’informazione genetica

Replicazione del DNA. Struttura del gene di I, II e III classe. Trascrizione. Codice genetico e sintesi proteica.

·        Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti

Regolazione epigenetica dell’espressione genica. Regolazione trascrizionale. Regolazione post-trascrizionale: splicing, splicing alternativo, RNA non codificanti. Regolazione post-traduzionale.

·        Ciclo cellulare

Definizione del ciclo cellulare. Cenni di regolazione del ciclo cellulare. Il significato biologico di pRb e p53. Mitosi e meiosi. L’importanza biologica della meiosi per la variabilità genetica e l’evoluzione.

·        Apoptosi

Definizione generale e significato biologico dell’apoptosi. Via intrinseca e via estrinseca dell’apoptosi.

·        Cellule staminali

Cellule staminali: definizione e classificazione.

·        Esercitazione in classe

Contributo dell’insegnamento agli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile

Goal N. 3: salute e benessere

Target 3.d: Rafforzare la capacità di tutti i paesi, in particolare i paesi in via di sviluppo, per la prevenzione, la riduzione e la gestione dei rischi per la salute nazionale e globale.

Savada et al., Elementi di Biologia e Genetica - Ultime edizioni disponibili

Materiale didattico fornito dal docente

Esame in forma orale

La prova orale consiste in un colloquio in cui saranno poste 3 domande che vertono su almeno 3 diversi argomenti del programma. La prova permette di verificare: i) il livello di conoscenza dello studio integrato della cellula e degli organismi viventi; ii) la capacità di applicare tali conoscenze per la risoluzione di problemi specifici inerenti lo studio della Biologia Applicata (problem solving ed autonomia di giudizio); iii) la chiarezza espositiva; iv) la proprietà di linguaggio scientifico.

Per l’attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri:

• Voto 29-30 e lode: lo studente ha una conoscenza approfondita di Biologia Applicata, riesce prontamente e correttamente a integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate, risolvendo autonomamente problemi anche di elevata complessità; ha ottime capacità comunicative e padroneggia il linguaggio scientifico.
• Voto 26-28: lo studente ha una buona conoscenza di Biologia Applicata, riesce a integrare e analizzare in modo critico e lineare le situazioni presentate, riesce a risolvere in modo abbastanza autonomo problemi complessi ed espone gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio scientifico appropriato;
• Voto 22-25: lo studente ha una discreta conoscenza di Biologia Applicata, anche se limitata agli argomenti principali; riesce a integrare e analizzare in modo critico ma non sempre lineare le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro con una discreta proprietà di linguaggio;
• Voto 18-21: lo studente ha la minima conoscenza di Biologia Applicata, ha una modesta capacità di integrare e analizzare in modo critico le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro sebbene la proprietà di linguaggio sia poco sviluppata;
• Esame non superato: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei contenuti principali dell’insegnamento. La capacità di utilizzare il linguaggio specifico è scarsissima o nulla e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Struttura e funzione delle membrane

Ruolo dei mitocondri

Regolazione genica post-trascrizionale

Struttura del genoma umano