Biologia generale e cellulare

A.A. 2018/2019
Insegnamento per
10
Crediti massimi
88
Ore totali
SSD
BIO/13
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di dare allo studente un'informazione sulle caratteristiche fondamentali degli organismi viventi. In particolare, il corso si propone di fornire agli studenti le basi per comprendere la logica utilizzata dagli organismi viventi nella realizzazione delle strutture biologiche fondamentali - molecole biologiche, cellule, tessuti - e nel loro funzionamento, utili per affrontare qualsiasi indirizzo di studio successivo al primo anno. Al termine del corso, lo studente dovrà acquisire conoscenze sui principali costituenti inorganici ed organici degli organismi viventi, sui processi e la regolazione di base della sintesi degli acidi nucleici e delle proteine, sui ruoli principali di queste macromolecole e sul flusso dell'informazione genica, dal DNA alle proteine, nella cellula procariotica ed eucariotica. Lo studente dovrà inoltre conoscere l'organizzazione molecolare e la funzione degli organelli cellulari e delle membrane delle cellule procariotiche ed eucariotiche ed i processi di divisione cellulare delle cellule eucariotiche. Inoltre, dovranno essere apprese nozioni sulla struttura dei virus e dei procarioti. Nella parte finale del corso, si intende fornire agli studenti un approfondimento delle conoscenze di base di biologia acquisite nella prima parte. Saranno trattati più in dettaglio i meccanismi alla base del controllo delle funzioni cellulari, del ciclo cellulare, delle vie di trasduzione del segnale e della formazione delle cellule tumorali.

Struttura insegnamento e programma

Linea 1
Edizione attiva
Responsabile
BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA - CFU: 10
Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 16 ore
Lezioni: 72 ore
Programma
Didattica frontale (72 h)
Principi di classificazione degli organismi viventi. La divisione in Regni: Batteri, Archei, Protisti, Funghi, Vegetali e Animali. La biodiversità e l'origine della vita. Composizione chimica della materia vivente. Le macromolecole biologiche (carboidrati, proteine, lipidi e acidi nucleici). Struttura e funzioni delle proteine. Cenni sulla struttura e le funzioni degli anticorpi. Struttura e funzioni degli acidi nucleici. Il DNA come materiale ereditario. Generalità sulla struttura del gene eucariotico. Dai geni alle proteine: trascrizione e traduzione. Cenni sulle mutazioni e sul loro ruolo evolutivo. Energia e metabolismo. Flusso di materia ed energia attraverso gli organismi viventi. Organismi chemio-autotrofi, foto-autotrofi ed eterotrofi. I cicli della materia nella biosfera e loro importanza biologica. Gli enzimi come catalizzatori biologici: natura e proprietà. Il concetto di via metabolica. Cenni di bioenergetica e compartimentazione metabolica. Virus, batteri ed eucarioti. La cellula eucariotica e sua compartimentazione. Confronto tra cellule procariotiche ed eucariotiche. Organismi mono e pluri-cellulari. Generalità sui batteri e sui virus e loro interazioni con la cellula eucariotica. Il ciclo del virus dell'influenza e dell'HIV. I virus oncogeni. Struttura e funzioni della cellula eucariotica. Cenni sui metodi di studio delle cellule e dei tessuti. Composizione e struttura e ruolo della membrana plasmatica. Il trasporto attraverso la membrana. Generalità sulla comunicazione cellulare. Il nucleo. Cromatina e cromosomi. Il sistema di endomembrane e i compartimenti intracellulari (l'involucro nucleare, il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi).
Il citoscheletro. Il mitocondrio: struttura e funzioni. I lisosomi e i perossisomi. La matrice extracellulare. Le giunzioni intercellulari e l'organizzazione delle cellule in tessuti. Interazione degli organismi con l'ambiente esterno. La riproduzione delle cellule e degli organismi. La riproduzione asessuata, sessuata e sua importanza evolutiva. Confronto fra cellule somatiche e cellule germinali attraverso i processi di divisione mitotica e meiotica. Generalità sui meccanismi della fecondazione e sulle prime fasi dello sviluppo embrionale. Elementi di biologia vegetale. Peculiarità delle cellule vegetali. La parete cellulare e il vacuolo. Struttura e funzioni dei plastidi. Il controllo dell'omeostasi nelle cellule delle piante. La fotosintesi.
Il ciclo cellulare e il suo controllo I punti di controllo e di stop del ciclo cellulare, I complessi Cicline/Cdk e la loro modulazione, la regolazione al Punto di Restrizione Fattori di crescita: meccanismo d'azione, ruoli svolti nella regolazione del ciclo cellulare. Trasmissione del segnale extracellulare nel citoplasma e al nucleo: recettori di membrana e recettori intracellulari. Meccanismo di azione dei fattori di adesione, migrazione cellulare. Apoptosi e necrosi. Differenziamento cellulare. Le cellule staminali La cellula neoplastica: caratteristiche morfologiche e metaboliche della cellula tumorale, linee cellulari tumorali. Fattori di trasformazione: protooncogeni e oncogeni, geni oncosoppressori. Linee cellulari immortalizzate: immortalizzazione di cellule mediata da oncogeni, sistemi ibridi ottenuti da fusioni cellulari. Immortalizzazione specifica con agenti trasformanti chimici, fisici e biologici (virus): tumorigenesi diretta.


Esercitazioni
Esercitazioni in aula (10 h):
2h: microscopia ottica (microscopi biologici e con contrasto di fase, microscopio elettronico) 2h: microscopia a fluorescenza e confocale (e altri tipi) 2h: colture cellulari 2h: metodi di analisi (centrifugazione, frazionamento, criofrattura, estrazione di proteine e acidi nucleici) 2h: principi di istologia.

Esercitazioni in laboratorio (6 h):
- Microscopia 3h: utilizzo dei microscopi dritti e rovesciati, con vetrini o fiasche con cellule vive, microscopio a fluorescenza. Esercitazione di fissaggio e colorazione delle cellule, e montaggio su vetrini, in laboratorio. - Colorazione e montaggio 3h: fissaggio e colorazione (con Coomassie) delle cellule seminate su vetrini (non dagli studenti), montaggio dei vetrini con Mowiol e osservazione del risultato.
Prerequisiti e modalità di esame
L'esame è orale.
Metodi didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
Ginelli E., Malcovati A. Molecole, Cellule e Organismi. I prima edizione, EdiSES, 2016.

Becker W.M., Bertoni G. Becker - Il mondo della cellula. IX nona edizione, Pearson, 2018.
Karp G., Biologia cellulare e molecolare, V quinta edizione, EdiSES, 2015.
Cooper G.M., Hausman R.E. La cellula: un approccio molecolare. III terza edizione, Piccin, 2012.
Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. L'essenziale di biologia molecolare della cellula. IV quarta edizione, Zanichelli, 2015.

Solomon E.P., Berg L.R., Martin D.W., Villee C. Elementi di biologia. VI sesta edizione, EdiSES, 2013.
Periodo
Primo semestre
Linea 2
Edizione attiva
Responsabile
BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA - CFU: 10
Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 16 ore
Lezioni: 72 ore
Programma
Didattica frontale (72 h) Principi di classificazione degli organismi viventi. La divisione in Regni: Batteri, Archei, Protisti, Funghi, Vegetali e Animali. La biodiversità e l'origine della vita. Composizione chimica della materia vivente. Le macromolecole biologiche (carboidrati, proteine, lipidi e acidi nucleici). Struttura e funzioni delle proteine. Cenni sulla struttura e le funzioni degli anticorpi. Struttura e funzioni degli acidi nucleici. Il DNA come materiale ereditario. Generalità sulla struttura del gene eucariotico. Dai geni alle proteine: trascrizione e traduzione. Cenni sulle mutazioni e sul loro ruolo evolutivo. Energia e metabolismo. Flusso di materia ed energia attraverso gli organismi viventi. Organismi chemio-autotrofi, foto-autotrofi ed eterotrofi. I cicli della materia nella biosfera e loro importanza biologica. Gli enzimi come catalizzatori biologici: natura e proprietà. Il concetto di via metabolica. Cenni di bioenergetica e compartimentazione metabolica. Virus, batteri ed eucarioti. La cellula eucariotica e sua compartimentazione. Confronto tra cellule procariotiche ed eucariotiche. Organismi mono e pluri-cellulari. Generalità sui batteri e sui virus e loro interazioni con la cellula eucariotica. Il ciclo del virus dell'influenza e dell'HIV. I virus oncogeni. Struttura e funzioni della cellula eucariotica. Cenni sui metodi di studio delle cellule e dei tessuti. Composizione e struttura e ruolo della membrana plasmatica. Il trasporto attraverso la membrana. Generalità sulla comunicazione cellulare. Il nucleo. Cromatina e cromosomi. Il sistema di endomembrane e i compartimenti intracellulari (l'involucro nucleare, il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi).
Il citoscheletro. Il mitocondrio: struttura e funzioni. I lisosomi e i perossisomi. La matrice extracellulare. Le giunzioni intercellulari e l'organizzazione delle cellule in tessuti. Interazione degli organismi con l'ambiente esterno. La riproduzione delle cellule e degli organismi. La riproduzione asessuata, sessuata e sua importanza evolutiva. Confronto fra cellule somatiche e cellule germinali attraverso i processi di divisione mitotica e meiotica. Generalità sui meccanismi della fecondazione e sulle prime fasi dello sviluppo embrionale. Elementi di biologia vegetale. Peculiarità delle cellule vegetali. La parete cellulare e il vacuolo. Struttura e funzioni dei plastidi. Il controllo dell'omeostasi nelle cellule delle piante. La fotosintesi.
Il ciclo cellulare e il suo controllo I punti di controllo e di stop del ciclo cellulare, I complessi Cicline/Cdk e la loro modulazione, la regolazione al Punto di Restrizione Fattori di crescita: meccanismo d'azione, ruoli svolti nella regolazione del ciclo cellulare. Trasmissione del segnale extracellulare nel citoplasma e al nucleo: recettori di membrana e recettori intracellulari. Meccanismo di azione dei fattori di adesione, migrazione cellulare. Apoptosi e necrosi. Differenziamento cellulare. Le cellule staminali La cellula neoplastica: caratteristiche morfologiche e metaboliche della cellula tumorale, linee cellulari tumorali. Fattori di trasformazione: protooncogeni e oncogeni, geni oncosoppressori. Linee cellulari immortalizzate: immortalizzazione di cellule mediata da oncogeni, sistemi ibridi ottenuti da fusioni cellulari. Immortalizzazione specifica con agenti trasformanti chimici, fisici e biologici (virus): tumorigenesi diretta.


Esercitazioni
Esercitazioni in aula (10 h):
2h: microscopia ottica (microscopi biologici e con contrasto di fase, microscopio elettronico) 2h: microscopia a fluorescenza e confocale (e altri tipi) 2h: colture cellulari 2h: metodi di analisi (centrifugazione, frazionamento, criofrattura, estrazione di proteine e acidi nucleici) 2h: principi di istologia.

Esercitazioni in laboratorio (6 h):

- Microscopia 3h: utilizzo dei microscopi dritti e rovesciati, con vetrini o fiasche con cellule vive, microscopio a fluorescenza. Esercitazione di fissaggio e colorazione delle cellule, e montaggio su vetrini, in laboratorio. - Colorazione e montaggio 3h: fissaggio e colorazione (con Coomassie) delle cellule seminate su vetrini (non dagli studenti), montaggio dei vetrini con Mowiol e osservazione del risultato.
Prerequisiti e modalità di esame
L'esame è orale.
Metodi didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
Ginelli E., Malcovati A. Molecole, Cellule e Organismi. I prima edizione, EdiSES, 2016.

Becker W.M., Bertoni G. Becker - Il mondo della cellula. IX nona edizione, Pearson, 2018.
Karp G., Biologia cellulare e molecolare, V quinta edizione, EdiSES, 2015.
Cooper G.M., Hausman R.E. La cellula: un approccio molecolare. III terza edizione, Piccin, 2012.
Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. L'essenziale di biologia molecolare della cellula. IV quarta edizione, Zanichelli, 2015.

Solomon E.P., Berg L.R., Martin D.W., Villee C. Elementi di biologia. VI sesta edizione, EdiSES, 2013.
Periodo
Primo semestre
Periodo
Primo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento telefonico o e-mail
Dip. Scienze Farmacologiche e Biomolecolari
Ricevimento:
Ricevimento tramite Appuntamento concordato col docente
Dip. Scienze Farmacologiche e Biomolecolari- via Balzaretti 9- Milano
Ricevimento:
Martedì 13-16 (concordare visita via e-mail); altri giorni su appuntamento via e-mail.
DiSFeB - via Balzaretti 9 - piano 4 (chiedere in portineria)
Ricevimento:
su appuntamento
Via Balzaretti,9