Syllabus del corso
Obiettivi
Lo studente deve sapere:
● Le proprietà fondamentali delle cellule
● la struttura e la funzione delle principali macromolecole cellulari;
● la struttura delle membrane cellulari e la loro funzione nel trasporto e comunicazione cellulare.
● le basi molecolari e cellulari dell'espressione e della regolazione dell'informazione genetica;
● i meccanismi molecolari e cellulari che controllano la divisione, il differenziamento cellulare, la proliferazione e le interazioni cellulari;
● i meccanismi che possono dar luogo a varianti fenotipiche nell'uomo.
Contenuti sintetici
Gli argomenti del Corso consentono allo studente di acquisire nozioni sulla struttura e funzione di cellule pro/eucariotiche, grazie agli strumenti forniti dall’integrazione delle più attuali nozioni di biologia molecolare e cellulare.
Programma esteso
Sede di Monza
● L’organizzazione delle cellule procariotiche ed eucariotiche.
● Struttura e funzioni di proteine ed acidi nucleici.
● Duplicazione e meccanismi di riparazione del DNA.
● Struttura della cromatina e organizzazione del genoma umano.
● Struttura dei geni eucariotici.
● Trascrizione degli RNA.
● Codice genetico e sintesi proteica.
● Regolazione dell’espressione genica
● Mutazioni e polimorfismi del DNA.
● La trasduzione del segnale.
● Ciclo cellulare e suo controllo genico.
● Mitosi
Sede di Bergamo
● Caratteristiche degli organismi viventi. Teoria cellulare, la cellula come unità strutturale e funzionale della vita.
● Chimica della vita. Macromolecole: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici (struttura e funzione).
● Cellule procariotiche ed eucariotiche. Classificazione e principali differenze strutturali.
● Organizzazione della cellula eucariotica. Organelli e compartimenti cellulari, struttura e funzione.
● Membrana plasmatica. Il modello del mosaico-fluido della membrana plasmatica. Principali funzioni delle proteine di membrana e loro organizzazione topologica nel doppio strato lipidico. Modalità di trasporto di ioni e piccole molecole attraverso la membrana plasmatica (diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo).
● Compartimentazione nella cellula eucariotica. Il citoplasma e il sistema di membrane endocellulari: struttura e funzione del reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi e lisosomi. Note sui perossisomi. Mitocondri e cloroplasti. Struttura e funzione dei mitocondri e dei cloroplasti come generatori di energia. Note su glicolisi, fermentazione e respirazione cellulare.
● Citoscheletro, adesione e motilità cellulare. Il citoscheletro. Struttura e funzione dei filamenti intermedi, microtubuli e filamenti di actina. Motori molecolari. Strutture cellulari che determinano la forma, la polarità e la motilità della cellula. Interazioni tra le cellule e il loro ambiente. Le molecole di adesione e la matrice extracellulare.
● Comparto nucleare. Involucro nucleare, nucleolo, organizzazione e diversi livelli di condensazione della cromatina, cromosomi.
● Basi molecolari dell'informazione ereditaria. Struttura e funzione del DNA. Identificazione del DNA come materiale genetico. Meccanismo molecolare della duplicazione del DNA, telomeri e telomerasi. Cenni sui meccanismi di riparazione del DNA.
● Struttura e funzione dell'RNA. Principali tipi di RNA presenti nella cellula procariotica ed eucariotica. Trascrizione dell'RNA ed elaborazione dell'RNA nelle cellule eucariotiche, con particolare attenzione alla maturazione degli RNA messaggeri. Ruolo degli RNA non codificanti.
● Sintesi delle proteine. Ribosomi: struttura e ruolo biologico, differenze tra ribosomi procarioti ed eucarioti. Proprietà del codice genetico, caratteristiche generali della traduzione e implicazioni biologiche.
● Destino post-sintetico delle proteine. Modifiche post-traduzionali e destino delle proteine dopo la sintesi. Segnali e meccanismi di smistamento delle proteine agli organelli e alla via secretoria. Funzioni del reticolo endoplasmatico nello smistamento delle proteine (sequenze segnale e di arresto). Ruolo del reticolo endoplasmatico e dell'apparato di Golgi nella glicosilazione delle proteine.
● Traffico vescicolare. Modalità di trasporto delle proteine tra i diversi compartimenti cellulari. Endocitosi (pinocitosi, fagocitosi, endocitosi mediata da recettore); autofagia; esocitosi costitutiva e regolata.
● Controllo dell'espressione genica. Organizzazione funzionale del genoma eucariotico. Controllo a livello trascrizionale in cellule procariotiche ed eucariotiche. Ruolo dello stato di condensazione della cromatina, Codice istonico e grado di metilazione del DNA (modifiche epigenetiche). Principali strategie di controllo post-trascrizionale e post-traduzionale.
● Mitosi e Meiosi. Principi nella dinamica dei cromosomi durante la mitosi e la meiosi, differenze tra i due processi. Conseguenze genetiche della meiosi, importanza della meiosi come fonte di variabilità genetica. Meccanismi molecolari della ricombinazione genetica. Concetto di aploidia e diploidia. Cromosomi omologhi. Caratteristiche della riproduzione sessuata e asessuata.
● Comunicazione tra cellule negli organismi pluricellulari. Principi generali della segnalazione cellulare, segnali chimici e proteine recettoriali. Principali vie di trasduzione del segnale. Recettori nucleari.
● Ciclo cellulare e meccanismi di morte cellulare. Ciclo cellulare, fasi del ciclo e controllo della progressione lungo il ciclo cellulare come risultato dell'interazione tra meccanismi intracellulari e segnali extracellulari. Il ruolo delle chinasi ciclina-dipendenti. Conoscenze di base dei processi di apoptosi, necrosi ed autofagia.
Prerequisiti
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Modalità didattica
11 lezioni da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza
1 lezione da 2 ore svolta in modalità interattiva in presenza
Materiale didattico
Solomon, Berg, Martin. Elementi di Biologia. EdiSES
Bonaldo, Duga, Pierantoni, Riva, Romanelli. EdiSES
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Sede di Monza
La prova scritta di Biologia sarà composta da 15 domande a risposta multipla per il controllo della preparazione sul programma d'esame.
Sede di Bergamo
Prova scritta costituita da 31 domande a risposta multipla per il controllo della preparazione sul programma d'esame e prova orale per valutare la capacità comunicativa in ambito disciplinare.
Orario di ricevimento
Su appuntamento richiesto via mail
Sustainable Development Goals
Aims
The student will learn:
● The fundamental properties of cells
● the structure and function of the main cellular macromolecules;
● the structure of cell membranes and their function in cellular transport and communication.
● the molecular and cellular bases of the expression and regulation of genetic information;
● the molecular and cellular mechanisms that control cell division, differentiation, proliferation and cellular interactions;
● the mechanisms that can give rise to phenotypic variants in humans.
Contents
The course aims to provide the student with the knowledge of the structure and function of pro/eukaryotic cells, thanks to the tools provided by the integration of the most current and advanced concepts of molecular and cellular biology.
Detailed program
Monza
● The organization of prokaryotic and eukaryotic cells.
● Structure and functions of proteins and nucleic acids.
● DNA duplication and repair mechanisms.
● Chromatin structure and organization of the human genome.
● Structure of eukaryotic genes.
● Transcription of RNAs.
● Genetic code and protein synthesis.
● Regulation of gene expression
● DNA mutations and polymorphisms.
● Signal transduction.
● Cell cycle and its genetic control.
● Mitosis
Bergamo
● Characteristics of living organisms. Cellular theory, the cell as a structural and functional unit of life.
● Chemistry of life. Macromolecules: carbohydrates, lipids, proteins and nucleic acids (structure and function).
● Prokaryotic and eukaryotic cells. Classification and main structural differences.
● Organization of the eukaryotic cell. Organelles and cellular compartments, structure and function.
● Plasma membrane. The fluid-mosaic model of the plasma membrane. Main functions of membrane proteins and their topological organization in the lipid bilayer. Modes of transport of ions and small molecules across the plasma membrane (simple diffusion, facilitated diffusion, active transport).
● Compartmentalization in the eukaryotic cell. The cytoplasm and the endocellular membrane system: structure and function of the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus and lysosomes. Notes on peroxisomes. Mitochondria and chloroplasts. Structure and function of mitochondria and chloroplasts as energy generators. Notes on glycolysis, fermentation and cellular respiration.
● Cytoskeleton, cell adhesion and motility. The cytoskeleton. Structure and function of intermediate filaments, microtubules and actin filaments. Molecular motors. Cellular structures that determine the shape, polarity and motility of the cell. Interactions between cells and their environment. Adhesion molecules and the extracellular matrix.
● Nuclear sector. Nuclear envelope, nucleolus, organization and different levels of chromatin condensation, chromosomes.
● Molecular bases of hereditary information. Structure and function of DNA. Identification of DNA as genetic material. Molecular mechanism of DNA replication, telomeres and telomerase. Notes on DNA repair mechanisms.
● Structure and function of RNA. Main types of RNA present in prokaryotic and eukaryotic cells. RNA transcription and RNA processing in eukaryotic cells, with a focus on the maturation of messenger RNAs. Role of non-coding RNAs.
● Protein synthesis. Ribosomes: structure and biological role, differences between prokaryotic and eukaryotic ribosomes. Properties of the genetic code, general characteristics of translation and biological implications.
● Post-synthetic fate of proteins. Post-translational modifications and fate of proteins after synthesis. Signals and mechanisms of protein sorting to organelles and the secretory pathway. Functions of the endoplasmic reticulum in protein sorting (signal and stop sequences). Role of the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus in protein glycosylation.
● Vesicular traffic. Mode of transport of proteins between different cellular compartments. Endocytosis (pinocytosis, phagocytosis, receptor-mediated endocytosis); autophagy; constitutive and regulated exocytosis.
● Control of gene expression. Functional organization of the eukaryotic genome. Control at the transcriptional level in prokaryotic and eukaryotic cells. Role of the condensation state of chromatin, histone code and degree of DNA methylation (epigenetic modifications). Main post-transcriptional and post-translational control strategies.
● Mitosis and Meiosis. Principles in the dynamics of chromosomes during mitosis and meiosis, differences between the two processes. Genetic consequences of meiosis, importance of meiosis as a source of genetic variability. Molecular mechanisms of genetic recombination. Concept of haploidy and diploidy. Homologous chromosomes. Characteristics of sexual and asexual reproduction.
● Communication between cells in multicellular organisms. General principles of cell signaling, chemical signals and receptor proteins. Main signal transduction pathways. Nuclear receptors.
● Cell cycle and mechanisms of cell death. Cell cycle, cycle phases and control of progression along the cell cycle as a result of the interaction between intracellular mechanisms and extracellular signals. The role of cyclin-dependent kinases. Basic knowledge of the processes of apoptosis, necrosis and autophagy.
Prerequisites
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Teaching form
11 frontal lessons of 2 hours carried out in attendance
1 interactive lesson of 2 hours carried out in attendance
Textbook and teaching resource
Solomon, Berg, Martin. Elementi di Biologia. EdiSES
Bonaldo, Duga, Pierantoni, Riva, Romanelli. EdiSES
Semester
First semester
Assessment method
Monza
The Biology written test will consist of 15 multiple choice questions to check preparation on the exam programme.
Bergamo
Written test consisting of 31 multiple choice questions to check preparation on the exam program and oral test to evaluate communication skills in a disciplinary context.
Office hours
By appointment required by mail