Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento si propone di fornire allo studente la conoscenza di base della cellula eucariotica da un punto di vista morfo-funzionale e ultrastrutturale, delle proprietà strutturali e funzionali di cellule animali differenziate e delle loro modalità di associazione nella formazione dei tessuti. L'insegnamento comprende inoltre cenni sui meccanismi dell’evoluzione biologica come teoria unificante della biologia.
Le lezioni frontali sono affiancate da attività di esercitazione in laboratorio in cui l’utilizzo del microscopio ottico permetterà di osservare preparati istologici al fine di acquisire abilità nel riconoscimento dei diversi tessuti e delle loro associazioni in relazione alle funzioni dei tessuti stessi.
In particolare gli obiettivi da raggiugere sono:
1-Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere le relazioni fra i livelli molecolare, cellulare, tissutale ed organologico in biologia animale; dovrà conoscere la struttura e la funzione delle componenti della cellula eucariotica e dei tessuti animali e l’uso base del microscopio ottico; dovrà conoscere le basi biologiche e i meccanismi principali dell'evoluzione; dovrà essere in grado di comprendere la terminologia biologica relativa a queste discipline.
2-Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per riconoscere organuli cellulari in immagini di microscopia elettronica; dovrà essere capace di utilizzare un microscopio ottico, riconoscere i principali tessuti e i loro costituenti e comprendere le informazioni ottenute da immagini bidimensionali per ricostruire strutture tridimensionali.****
3-Autonomia di giudizio
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrarsi autonomo nella scelta dei criteri e del metodo adeguato per l’analisi di specifici aspetti strutturali della cellula e dei tessuti; dovrà identificare gli aspetti incontrovertibili dell'evoluzione; dovrà essere in grado di individuare i concetti chiave, sintetizzarli ed esemplificarli; saprà utilizzare in modo consapevole il libro di testo e le risorse virtuali per sviluppare approfondimenti dell’insegnamento in autonomia.
4-Abilità comunicative
Al termine dell’insegnamento lo studente avrà sviluppato capacità di descrivere e rappresentare in modo chiaro e rigoroso gli aspetti morfo-funzionali di cellule e tessuti utilizzando in modo appropriato la terminologia biologica.
5-Capacità di apprendere
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà le competenze necessarie per affrontare gli studi successivi che richiedano basi di biologia della cellula e di consultare e comprendere la letteratura riguardante gli argomenti trattati ; saprà applicare, integrare e collegare le conoscenze acquisite con quanto verrà appreso nei successivi insegnamenti del piano di studi.
Contenuti sintetici
Citologia:
1. Introduzione allo studio della citologia
2. Le basi chimiche della materia vivente
3. La membrana plasmatica
4. Il citoplasma
5. Il nucleo
Elementi di Evoluzione Biologica
Laboratorio: Elementi di Istologia
1. Tessuti epiteliali
2. Tessuti connettivi propriamente detti e specializzati
3. Tessuti muscolari
4. Tessuto nervoso
Programma esteso
Citologia
1-Introduzione allo studio della citologia
Gerarchia e complessità dell’organizzazione biologica. La cellula come unità fondamentale degli organismi viventi. Morfologia e organizzazione generale della cellula procariotica e della cellula eucariotica animale e vegetale. Ordini di grandezza, unità di misura e limiti di risoluzione. Tecniche microscopiche per lo studio di cellule e tessuti.
2-Le basi chimiche della materia vivente
Struttura e funzione delle macromolecole biologiche (zuccheri, lipidi, proteine, acidi nucleici).
3-La membrana plasmatica
Proprietà e funzioni. Composizione ed architettura molecolare: il modello a mosaico fluido e a raft lipidici; Permeabilità e meccanismi di trasporto di membrana: diffusione semplice, osmosi, trasporto passivo e trasporto attivo, proteine carrier e pompe di membrana, canali ionici, potenziale di membrana. Recettori, cenni di comunicazione tra cellule e trasduzione del segnale. Specializzazioni della membrana plasmatica: microvilli, ciglia e flagelli, glicocalice, giunzioni cellulari (strette, aderenti, desmosomi e comunicanti), matrice extracellulare ed interazioni cellula-matrice (contatti focali ed emidesmosomi).
4-Il citoplasma
Composizione del citosol, ribosomi e poliribosomi. Sistema delle membrane interne e compartimentalizzazione nelle cellule eucariotiche: reticolo endoplasmatico ruvido e liscio, apparato di Golgi, traffico vescicolare e rivestimenti proteici, lisosomi, endocitosi ed esocitosi. Perossisomi, mitocondri e cloroplasti. Il citoscheletro: struttura e funzione dei microtubuli, centrosoma e MTOC, modello di instabilità dinamica, motori microtubulari, ultrastruttura dell’assonema in ciglia e flagelli; struttura e funzione dei microfilamenti, assemblaggio e disassemblaggio, interazioni dei filamenti actinici con miosina e proteine leganti actina in cellule muscolari e non muscolari; struttura e funzione dei filamenti intermedi. Rapporto tra citoscheletro e altre strutture cellulari.
5-Il nucleo
Struttura del nucleo interfasico al microscopio ottico ed elettronico. Involucro nucleare e pori nucleari. Scambi tra nucleo e citoplasma. Nucleolo. Struttura della cromatina. Eterocromatina costitutiva e facoltativa. Cromosomi metafasici e cariotipo. Cenni sulla struttura e funzione dei principali RNA. Codice genetico. Cenni sulla duplicazione del DNA, trascrizione e traduzione dell’informazione genica. Il ciclo cellulare: fasi e cenni sulla regolazione. La fase M: tappe della mitosi e citocinesi. La riproduzione sessuata: cellule somatiche e cellule germinali. Meiosi, gametogenesi e struttura dei gameti.
Cenni di Evoluzione Biologica
Panorama delle forme viventi. Le categorie sistematiche. Genotipo, fenotipo, fitness, selezione naturale e artificiale. Analogia e omologia. Coevoluzione, mimetismo. Legge di Hardy-Weinberg. Mutazioni, deriva genetica. Significato evolutivo della riproduzione sessuale. Speciazione. Evoluzione molecolare. Le prove storiche dell’evoluzione. Lamarckismo, darwinismo, neodarwinismo. Gradualismo ed equilibri intermittenti.
Laboratorio: Elementi di istologia
1-Tessuti epiteliali
Classificazione strutturale e funzionale degli epiteli, polarità morfo-funzionale delle cellule epiteliali; membrana basale. Epiteli di rivestimento. Epiteli ghiandolari.
2-Tessuti connettivi propriamente detti e specializzati
Tessuti connettivi propriamente detti: Cellule proprie e migranti; matrice extracellulare: biosintesi e organizzazione delle componenti extracellulari. Funzioni. Tessuto connettivo fibroso lasso e denso, reticolare, elastico ed adiposo. Tessuti connettivi di sostegno: cartilagine; tessuto osseo spugnoso e compatto: funzioni meccaniche e di omeostasi metabolica, ossificazione. accrescimento e rimaneggiamento dell'osso. Sangue. Plasma ed elementi figurati.
3-Tessuti muscolari
Tessuto muscolare striato scheletrico: organizzazione istologica, basi ultrastrutturali della contrazione muscolare. Tessuto muscolare striato cardiaco: organizzazione strutturale e ultrastrutturale, dischi intercalari. Tessuto muscolare liscio: organizzazione istologica, distribuzione e funzioni.
4-Tessuto nervoso
Cenni sull'organizzazione generale del sistema nervoso. Struttura del neurone e cellule della glia.****
Prerequisiti
Prerequisiti: conoscenze di base di biologia acquisite nella scuola secondaria.
Propedeuticità: nessuna
Modalità didattica
Lezioni frontali in aula supportate da presentazioni PowerPoint (56 ore, 7 CFU) ed esercitazioni in laboratorio (10 ore, 1 CFU) a frequenza obbligatoria per il 75% delle ore. Le esercitazioni prevedono l'utilizzo del microscopio ottico per l’osservazione ed il riconoscimento di preparati istologici.
È prevista la possibilità di videoregistrazione delle lezioni che saranno rese disponibili sulla pagina e-learning dell'insegnamento.
Verrà anche fornito materiale videoregistrato dal docente che sarà usufruibile in modalità asincrona.
Lingua di erogazione dell'Insegnamento: Italiana
Materiale didattico
Il materiale mostrato a lezione (diapositive e video) sarà disponibile sulla pagina Moodle dell'insegnamento.
Verrà fornito materiale videoregistrato dal docente che sarà usufruibile in modalità asincrona.
Sulla pagina Moodle dell'insegnamento verranno inoltre resi disponibili test di verifica del proprio apprendimento forniti dalle case editrici dei libri di testo.
Libri di testo suggeriti, a cui sono abbinate risorse digitali consultabili sul sito dell'editore previa registrazione
A scelta dello studente una delle seguenti opzioni:
- Citologia e Istologia. I. Dalle Donne, S. Beninati, P. Bonfanti et al. EdiSES 2019
- Biologia cellulare e molecolare. Concetti ed esperimenti. G. Karp. EdiSes affiancato da Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica - Dalle Donne et al., EdiSES. II edizione
- L’essenziale di biologia molecolare della cellula. Alberts B., et al. Zanichelli affiancato da Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica - Dalle Donne et al., EdiSES. II edizione
- Beker: Il mondo della cellula - 10Ed. - Hardin, Lodolce- Pearson affiancato da Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica - Dalle Donne et al., EdiSES. II edizione
Per la parte di Evoluzione: Biologia Evoluzionistica e biodiversità. S.L. Wolfe et al. Ed. EdiSEs**
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova Scritta e Orale.
La prova scritta è volta al controllo estensivo della preparazione sul programma d’esame, alla verifica delle conoscenze della terminologia e dei concetti base degli argomenti trattati nell’insegnamento. Viene svolta attraverso la piattaforma moodle esami ed è composta da domande chiuse (Tipologie: Vero/falso, Corrispondenze, Scelta multipla, risposta multipla, completamento).
La prova orale verte sugli aspetti più concettuali del programma svolto con lo scopo di verificare le capacità di rielaborazione, collegamento tra i diversi argomenti trattati, la chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio. L’accesso all’orale è previsto solo dopo il superamento del test scritto con una votazione espressa in trentesimi pari a 18. La votazione finale dell’esame espressa in trentesimi non deriverà dalla media aritmetica delle valutazioni dello scritto e dell’orale, ma verrà dato maggior peso all’esame orale. La prova orale verrà effettuata nei giorni successivi all’esame scritto secondo un calendario pubblicato sulla pagina e-learning dell’insegnamento, insieme ai risultati dello scritto.
Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa richiesta per mail al docente del corso (patrizia.bonfanti@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide the student with the basic knowledge of the eukaryotic cell from a morpho-functional and ultrastructural point of view, the structural and functional properties of differentiated animal cells and their association modalities in tissue formation. The teaching also includes hints on the mechanisms of biological evolution as a unifying theory of biology.
The lectures are complemented by laboratory activity in which the use of the optical microscope will allow to observe histological preparations in order to acquire skills in the recognition of different tissues and their associations in relation to the functions of the tissues themselves.
The goals to be achieved are:
1-Knowledge and understanding.
At the end of the course the student will have to know the relationships between the molecular, cellular, tissue and organological levels in animal biology; must know the structure and function of the components of the eukaryotic cell and animal tissues and the basic use of the optical microscope; he will have to know the biological basis and the main mechanisms of evolution; must be able to understand the biological terminology related to these disciplines.
2-Applying knowledge and comprehension
At the end of the course the student will gain the ability to apply the knowledge acquired in point 1 to recognize cellular organelles in electron microscopy images; will be able to use an optical microscope and recognize the main tissues; will be able to understand the information obtained from two-dimensional images to reconstruct three-dimensional structures.
3-Making judgments
At the end of the course the student will have to prove autonomous in the choice of the criteria and the appropriate method for the analysis of specific structural aspects of the cell and of the tissues; he will have to identify the incontrovertible aspects of evolution; must be able to identify key concepts in cell byology, synthesize and exemplify them; will be able to consciously use the textbook and virtual resources to develop insights independently.
4-Communication skills
At the end of the course, the student will have developed the ability to describe and represent the morpho-functional aspects of cells and tissues in a clear and rigorous way by appropriately using biological terminology.
5-Learning skills
At the end of the course the student will be able to consult the literature on the topics covered; will be able to analyze, apply, integrate and connect the knowledge acquired with what will be learned in the subsequent courses of the study plan.
Contents
Cytology:
1. Introduction to the study of cytology
2. The chemical basis of living matter
3. The plasma membrane
4. The cytoplasm
5. The nucleus
Elements of Biological Evolution
Laboratory: Elements of Histology
1. Epithelial tissues
2. Proper and specialized connective tissues
3. Muscle tissues
4. Nervous tissue
Detailed program
Cytology
1-Introduction to the study of cytology
Hierarchy and complexity of biological organization. The cell as a fundamental unit of living organisms. Morphology and general organization of the prokaryotic cell and of the animal and plant eukaryotic cell. Orders of magnitude, units of measurement and resolution limits. Microscopic techniques for the study of cells and tissues.
2-The chemical basis of living matter
Structure and function of biological macromolecules (sugars, lipids, proteins, nucleic acids).
3-The plasma membrane
Properties and functions. Molecular composition and architecture: the fluid mosaic and lipid raft model; permeability and membrane transport mechanisms: simple diffusion, osmosis, passive and active transport, carrier proteins and membrane pumps, ion channels, membrane potential. Receptors, cell-to-cell communication and signal transduction. Specialization of the plasma membrane: microvilli, cilia and flagella, glycocalyx, cellular junctions (tight, adherent, desmosomes and communicating), extracellular matrix and cell-matrix interactions (focal contacts and hemidesmosomes).
4-The cytoplasm
Composition of the cytosol, ribosomes and polyribosomes. Endomembrane system and compartmentalization in eukaryotic cells: rough and smooth endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, vesicular trafficking and protein coatings, lysosomes, endocytosis and exocytosis. Peroxisomes, mitochondria and chloroplasts. The cytoskeleton: structure and function of microtubules, centrosome and MTOC, model of dynamic instability, microtubular motors, ultrastructure of the axonema in cilia and flagella; structure and function of microfilaments, assembly and disassembly, interactions of actin filaments with myosin and actin-binding proteins in muscle and non-muscle cells; structure and function of intermediate filaments. Relationship between cytoskeleton and other cellular structures.
5-The nucleus
Structure of the interphase nucleus. Nuclear envelope and nuclear pores. Exchanges between nucleus and cytoplasm. Nucleolus. Chromatin structure. Constitutive and facultative heterochromatin. Metaphasic chromosomes and karyotype. Notes on the structure and function of the main RNAs. Genetic code. Introduction to DNA duplication, transcription and translation of genetic information. The cell cycle phases. Phase M: mitosis and cytokinesis. Sexual reproduction: somatic cells and germ cells. Meiosis, gametogenesis and gamete structure.
Principles of Biological Evolution
Panorama of living forms. Systematic categories. Genotype, phenotype, fitness, natural and artificial selection. Analogy and homology. Coevolution, mimetism. Hardy-Weinberg's principle. Mutations, genetic drift. Evolutionary meaning of sexual reproduction. Speciation. Molecular evolution. The historical evidence of evolution. Lamarckism, Darwinism, neo-Darwinism. Gradualism and punctuated equilibrium.
Laboratory: histology
1-Epithelial tissues
Structural and functional classification of epithelia, morpho-functional polarity of epithelial cells; basement membrane. Coating epithelia. Glandular epithelia.
2-*Proper and specialized connective tissues *
Connective tissues proper: Own and migrating cells; extracellular matrix: biosynthesis and organization of extracellular components. Functions. Loose and dense fibrous connective tissue, reticular, elastic and adipose tissues. Supportive connective tissues: cartilage; spongy and compact bone tissue: mechanical functions and metabolic homeostasis, ossification. bone growth and rehash. Blood: Plasma and figurative elements.
3-Muscle tissues
Skeletal striated muscle tissue: histological organization, ultrastructural bases of muscle contraction. Cardiac striated muscle tissue: structural and ultrastructural organization, intercalary discs. Smooth muscle tissue: histological organization, distribution and functions.
4-Nervous tissue
Elements of general organization of the nervous system. Neuron structure and glia cells.
Prerequisites
Background: basic knowledge of biology acquired in secondary school.
Prerequisites: none
Teaching form
Classroom lectures supported by PowerPoint slides (56 h, 7 ECTS) and laboratory practicals (10 h, 1 ECTS) mandatory for 75%. Laboratory practicals introduce students to the use of the optical microscope, for the observation and recognition of histological preparations.
There is the possibility of video recording of the lessons which will be made available on the course e-learning page.
Teaching language: italian.
Textbook and teaching resource
Learning material (slides of the lessons and scientific videos) wil be available at the e-learning platform of the course.
Video-recorded material will also be provided by the teacher which will be usable in asynchronous mode.
Self-assessment test provided by the textbook publishers will also be made available on the course's e-learning page.
Recommended textbooks equipped with digital resources supplied by the editors.
Students can choose among the following options:
- Citologia e Istologia. I. Dalle Donne, S. Beninati, P. Bonfanti et al. EdiSES 2019
- Biologia cellulare e molecolare. Concetti ed esperimenti. G. Karp. EdiSes and Istologia ed elementi di anatomia microscopica - Dalle Donne et al., EdiSES. II edizione
- L’essenziale di biologia molecolare della cellula. Alberts B., et al. Zanichelli and Istologia ed elementi di anatomia microscopica - Dalle Donne et al., EdiSES. II edizione
Beker: Il mondo della cellula - 10Ed. - Hardin, Lodolce- Pearson and Istologia ed elementi di anatomia microscopica - Dalle Donne et al., EdiSES. II edizione
For Evolution topics: Biologia Evoluzionistica e biodiversità. S.L. Wolfe et al. Ed. EdiSEs
Semester
First semester
Assessment method
Written and Oral Exam.
The written test is aimed at the extensive control of the preparation on the exam program, at the verification of the knowledge of the terminology and of the basic concepts of the topics covered in the teaching. It is carried out through the moodle exam platform and is made up of closed questions (Types: True/false, Correspondences, Multiple Choice, Multiple Answer, Completion).
The oral examination focuses on the more conceptual aspects of the course contents, with the aim of verifying the abilities of re-elaboration, connection between the different topics covered, the clarity of exposition and the property of language. Access to the oral examination is expected only after passing the written test with a mark expressed in thirtieths equal to 18. The final grade of the examination expressed in thirtieths will not derive from the arithmetic average of the grades of the written and oral exam, but greater weight will be given to the oral examination. The oral examination will be carried out in the days following the written test according to a calendar published on the moodle page of the course together with the results of the written examination.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer (patrizia.bonfanti@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Staff
-
Patrizia Bonfanti
