Biologia Applicata - Facoltà di Medicina e Chirurgia

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI FOGGIA
FACOLTA' DI MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di Laurea specialistica in Odontoiatria e Protesi Dentaria
Insegnamento di Biologia Applicata (Dott.ssa Daniela Fiocco)
Anno Accademico 2010/2011
Obiettivi del corso di BIOLOGIA APPLICATA.
Comprendere:
- la logica costruttiva delle strutture biologiche ai diversi livelli di organizzazione dei viventi;
- i meccanismi preposti al funzionamento e alla riproduzione della cellula;
- i principi alla base della diversificazione delle unità biologiche;
- i meccanismi fondamentali che governano la trasmissione dei caratteri ereditari;
- il carattere dinamico della materia vivente, come risultato delle interazioni tra unità biologiche ed
ambiente
Proprietà fondamentali dei viventi. Organismi ed ambiente. Definizione di ecosistema. Flusso
di energia e materia. Organismi autotrofi ed eterotrofi.
Livelli di organizzazione della materia vivente. La cellula. Confronto tra procarioti ed eucarioti.
Classificazione generale dei viventi. Concetto di evoluzione e di selezione naturale.
La base chimica della vita. Atomi, legami chimici e molecole. L'acqua e le sue proprietà, il legame
a idrogeno. Interazioni idrofobiche. Il pH.
Struttura e funzione delle molecole biologiche: carboidrati, lipidi, acidi nucleici (DNA e RNA),
proteine. Struttura proteica primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Dominio proteico. Proteine
coniugate. Concetto di denaturazione proteica.
Gli enzimi. Ruolo dei catalizzatori biologici. Energia di attivazione. Ribozimi.
Organizzazione cellulare. Cellula procariotica e cellula eucariotica. Virus, viroidi e prioni.
Differenze ed analogie.
Struttura e funzione dei compartimenti cellulari eucariotici. Le membrane biologiche: la
membrana plasmatica. Organelli delimitati da membrane: nucleo, involucro nucleare e nucleolo;
reticolo endoplasmatico liscio e rugoso; apparato di Golgi; lisosomi; perossisomi. Elementi
strutturali del citoscheletro.
Sistemi di trasporto attraverso le membrane. Osmosi. Diffusione semplice e facilitata;
meccanismi di trasporto attivo.
Energia per le attività cellulari e metabolismi energetici. ATP e lavoro cellulare. La respirazione
cellulare e i mitocondri. Glicolisi e fermentazioni. Ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa e sintesi
di ATP. I mitocondri come organelli semiautonomi. Teoria dell'endosimbiosi. Cloroplasti e
fotosintesi.
Comunicazione intercellulare. Ligandi, recettori e i diversi meccanismi di trasduzione del segnale.
Gli ormoni. Potenziale di membrana e trasmissione dell’impulso nervoso. Sinapsi.
Adesione intercellulare e adesione cellula-matrice extracellulare. Matrice extracellulare.
Giunzioni cellulari.
I cambiamenti di forma e la motilità cellulare. Actina, tubulina e proteine motrici.
Meccanismi e vie di smistamento delle molecole. Smistamento delle proteine nei compartimenti
cellulari. Sistema ubiquitina-proteasoma. Traffico vescicolare, meccanismi di eso- ed endocitosi.
Riproduzione e ciclo cellulare.
Fasi e regolazione del ciclo cellulare. Cicline e chinasi ciclina-dipendenti. Cellule proliferanti e
quiescenti. Mitosi e sue fasi. Citochinesi. Meiosi: fasi ed origine della variabilità genetica. Crossing
over e ricombinazione. Riproduzione asessuata e sessuata. Gametogenesi e fecondazione.
Differenziamento e morte cellulare. Equivalenza dei genomi. Meccanismi di differenziamento.
Morfogeni. Apoptosi e necrosi. Cellule staminali:biologia e possibili applicazioni terapeutiche.
Il cancro. Classificazione dei tumori e cause del cancro. Il tumore come alterazione dei sistemi di
controllo della proliferazione cellulare. Base genetica del cancro: proto-oncogeni, oncogeni ed
oncosoppressori. Progressione tumorale e metastasi. Diagnosi molecolare e nuovi approcci
terapeutici.
Flusso dell’informazione genetica nelle cellule.
Organizzazione fisica e genetica dei genomi eucariotici e procariotici. Cromatina, nucleosomi,
istoni e proteine non istoniche.
Replicazione del DNA in eucarioti e procarioti. Duplicazione del DNA: meccanismi ed enzimi. I
telomeri. Danno e meccanismi di riparazione del DNA.
Trascrizione genica e maturazione degli RNA. Fasi e meccanismi di trascrizione in batteri ed
eucarioti. Maturazione dell’mRNA eucariotico: capping, splicing e poliadenilazione. Struttura e
concetto di gene.
Sintesi proteica. Codice genetico e sue proprietà. L’apparato di traduzione: tRNA e ribosomi. Fasi
di traduzione.
Regolazione dell’espressione genica. Meccanismi e livelli della regolazione genica in procarioti ed
eucarioti. Operoni batterici, attenuatori e riboswitch; rimodellamento della cromatina, enhancer,
splicing alternativo, mRNA editing e miRNA.
Trasmissione dei caratteri.
Genetica mendeliana ed estensioni. Teoria cromosomica dell’eredità. Associazione genica.
Interazione genica. Geni ed ambiente: penetranza ed espressività. Sesso e geni: eredità autosomica e
legata al sesso. Genotipo e fenotipo. Crossing-over e ricombinazione genetica; meccanismo
molecolare. Conseguenze della ricombinazione. Frequenza di ricombinazione e mappe di
associazione. Mutazioni: tipi, origine e conseguenze.
Genetica virale e batterica. Rapporto virus-ospite e cicli vitali. Virus umani. Ricombinazione
genetica nei batteri, fenomeni di parasessualità: trasformazione, coniugazione, trasduzione. Mappe
geniche batteriche.
Tecniche biologiche e applicazioni.
Microscopia. Centrifugazione differenziale. Colture cellulari. Tecnologia del DNA ricombinante e
clonaggio molecolare. Enzimi di restrizione. Ingegneria genetica. PCR. I progetti genomici.
Ibridazione di acidi nucleici e blotting di proteine. Animali transgenici, knock out genico e RNA
interference.
Frontiere terapeutiche: terapia cellulare e terapia genica; diagnosi genetica e molecolare.
Testi consigliati:
 A. FANTONI, S. BOZZARO, G. DEL SAL, S. FERRARI, M. TRIPODI – Biologia
Cellulare e Genetica (2 volumi). Piccin Ed.
 G. DE LEO, E. GINELLI , S. FASANO - Biologia e genetica. EdiSES.
 W.M. BECKER, L.J. KLEINSMITH, J. HARDIN – Il mondo della cellula. EdiSES.
 G. KARP – Biologia Cellulare e molecolare. EdiSES.
 P.J. RUSSELL – Genetica. EdiSES.
 D.P. SNUSTAD, M.J. SIMMONS – Principi di genetica. EdiSES.