Course Syllabus
Obiettivi
Il corso fornirà le conoscenze teoriche essenziali della biologia cellulare e molecolare, soffermandosi anche sulla possibile futura applicazione in campo medico. Gli argomenti trattati durante il corso forniranno le conoscenze necessarie per comprendere i processi vitali, sia a livello cellulare che molecolare.
Contenuti sintetici
Struttura e funzione delle più importanti macromolecole cellulari; struttura e organizzazione della cellula eucariotica; Meccanismi di duplicazione e riparazione del DNA; trascrizione e processamento dell'RNA; traduzione e smistamento delle proteine; regolazione trascrizionale e post-trascrizionale; vie di trasduzione del segnale; meccanismi molecolari e cellulari che controllano il ciclo cellulare, la crescita e il differenziamento cellulare, la morte cellulare, nonché le interazioni cellula-cellula. Introduzione al cancro: concetti generali, caratteristiche molecolari, cenni sul trattamento dei pazienti. Tecniche di biologia molecolare applicate alla medicina.
Programma esteso
STRUTTURA E FUNZIONE DELLA CELLULA: cellule procariotiche ed eucariotiche; membrane cellulari; trasporto di soluti; reticolo endoplasmatico; apparato di Golgi; lisosomi e perossisomi; mitocondri; il nucleo.
CITOSCHELETRO: funzioni del citoscheletro eucariotico; struttura dei filamenti del citoscheletro: microfilamenti, filamenti intermedi, microtubuli. Contrazione muscolare. Giunzioni cellula-cellula.
REPLICAZIONE DEL DNA: base molecolare della duplicazione del DNA; fasi della replicazione del DNA; enzimi coinvolti nel processo; filamento leading e filamento lagging; telomeri; riparazione del DNA.
TRASCRIZIONE: il gene procariotico; ciclo del fattore sigma; inizio, elongazione, terminazione; il gene eucariotico; complesso della RNA polimerasi; fattori di trascrizione; tipi di trascritti di RNA; maturazione dell’mRNA; splicing alternativo.
TRADUZIONE: il codice genetico; tRNA; il ribosoma; inizio della traduzione; fasi dell’elongazione; stop; controllo della traduzione; modifiche post-traduzionali, folding;
TRAFFICO: smistamento delle proteine post-traduzione al reticolo endoplasmatico, alla membrana cellulare, agli organelli, al nucleo. Segnali di smistamento. Traffico vescicolare. Endocitosi, autofagia, fagocitosi. Glicosilazione delle proteine. Ruolo del complesso di Golgi. Proteasoma e degradazione delle proteine.
CICLO CELLULARE: fasi del ciclo cellulare; mitosi; regolazione del ciclo cellulare; cicline/CDK; checkpoints; p53; retinoblastoma.
APOPTOSI: tipi di morte cellulare; cause e funzioni dell’apoptosi; cambiamenti morfologici; vie intrinseche ed estrinseche; caspasi; famiglia Bcl-2;
TRASDUZIONE DEL SEGNALE: comunicazione cellula-cellula; recettori intracellulari; recettori di membrana; meccanismi di trasmissione del segnale; feedback; auto-limitazione del segnale; vie dei recettori accoppiati alle proteine G; RAS/MAPK; vie dei recettori tirosin-chinasici; vie di segnalazione di citochine; vie di segnalazione dell'ossido nitrico; via di trasduzione del segnale di Wnt.
TUMORI: il cancro come malattia genetica; evoluzione darwiniana ed eterogeneità delle cellule tumorali; tumori sporadici ed ereditari; oncogeni e soppressori tumorali; terapia mirata; resistenza ai farmaci
VIRUS: classificazione dei virus; batteriofagi; ciclo vitale dei virus animali; virus vegetali; vaccini.
TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE: estrazione degli acidi nucleici; PCR; PCR quantitativa; Sequenziamento di Sanger; Sequenziamento di nuova generazione; Southern, Northern, Western blotting; SDS-PAGE.
Prerequisiti
Scienze di base
Modalità didattica
20 lezioni erogative di 2 ore in presenza
Materiale didattico
Bruce Alberts, Rebecca Heald, Alexander D. Johnson, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. Molecular biology of the cell. Seventh edition. Garland Science, 2022;
H. Lodish, A. Berk, S.L. Zipursky, P. Matsudaira, D. Baltimore, J. Darnell. Molecular cell biology, Freeman, 2021
Saranno fornite le diapositive usate durante il corso
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Gli argomenti trattati in questa parte del corso saranno valutati all'interno dell'esame del corso integrato, secondo le modalità descritte nel Syllabus generale
Orario di ricevimento
Su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
The course will provide the essential theoretical knowledge of cellular and molecular biology, also focusing on the possible future application in the medical field. The subjects of the course will provide the necessary knowledge to understand the vital processes, both at the cellular and molecular level.
Contents
Structure and function of the most important cellular macromolecules; structure and organisation of the eukaryoric cell; DNA duplication and repair mechanisms; transcription and RNA processing; translation and protein sorting; transcriptional and post-transcriptional regulation; signal transduction pathways; molecular and cellular mechanisms which control the cell cycle, cellular growth and differentiation, cell death, as well as cell-to-cell interactions. Introduction to cancer: general concepts, molecular features, notes on patients treatment. Molecular biology techniques applied to medicine.
Detailed program
CELL STRUCTURE AND FUNCTION: prokaryotic and eukaryotic cells; the cell membranes; solute transport; endoplasmic reticulum; Golgi apparatus; lysosomes and peroxisomes; mitochondria; the nucleus.
CYTOSKELETON: functions of the eukaryotic cytoskeleton; structure of the cytoskeleton filaments: microfilaments, intermediate filaments, microtubules. Muscle contraction. Cell-cell junctions.
DNA REPLICATION: Molecular basis of DNA duplication; DNA replication phases; enzymes involved in the process; leading and lagging strand; telomers; DNA repair.
TRANSCRIPTION: the prokaryotic gene; factor sigma cycle; initiation, elongation, termination; the eukaryotic gene; the RNA polymerase complex; transcription factors; types of RNA transcript; mRNA maturation; alternative splicing.
TRANSLATION: the genetic code; tRNA; the ribosome; initiation of translation; steps of elongation; stop; translation control; post-translation modifications, folding;
TRAFFICKING: post-translational protein sorting to the ER, to the cell membrane, to organelles, to the nucleus. Sorting signals. Vesicle trafficking. Endocytosis, autophagy, phagocytosis. Protein glycosylation. Role of the Golgi complex. Proteasome and protein degradation.
CELL CYCLE: phases of the cell cycle; mitosis; regulation of the cell cycle; cyclin/CDKs; checkpoints; p53; Retinoblastoma.
APOPTOSIS: types of cell death; causes and functions of apoptosis; morphological changes; intrinsic and extrinsic pathways; caspases; Bcl-2 family;
SIGNAL TRANSDUCTION: Cell-cell communication; intracellular receptors; membrane receptors; mechanisms of signal transmission; feedback; auto-limitation of the signal; G protein coupled receptor pathways; receptor tyrosine kinase pathways; RAS/MAPK; cytokine signalling; nitric oxide signalling; Wnt pathway.
TUMORS: cancer as a genetic disease; darwininan evolution and heterogeneity of cancer cells; sporadic and hereditary tumors; oncogenes and tumor suppressors; targeted therapy; drug resistance
VIRUSES: classification of viruses; bacteriophages; life cycle of animal viruses; plant viruses; vaccines.
MOLECULAR BIOLOGY TECNIQUES: extraction of nucleic acids; PCR; quantitative PCR; Sanger sequencing; Next-Generation Sequencing; Southern, Northern, Western blotting; SDS-PAGE.
Prerequisites
Basic sciences
Teaching form
20 two-hour classes delivered in person.
Textbook and teaching resource
Bruce Alberts, Rebecca Heald, Alexander D. Johnson, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. Molecular biology of the cell. Seventh edition. Garland Science, 2022;
H. Lodish, A. Berk, S.L. Zipursky, P. Matsudaira, D. Baltimore, J. Darnell. Molecular cell biology, Freeman, 2021
Course slides will be provided.
Semester
First semester
Assessment method
These subjects will be evaluated within the exam of the integrated course, as described in the Syllabus of the entire course.
Office hours
by appointment
