Insegnamento di Biologia Applicata (Prof. ssa Rosina Cicero

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI FOGGIA
FACOLTA' DI MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di Laurea specialistica in Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea specialistica in Odontoiatria e Protesi Dentaria
Insegnamento di Biologia Applicata (Prof. ssa Rosina Cicero - Dott. ssa Daniela Fiocco)
Anno Accademico 2011/2012
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
Le 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 organizzazione cellulare
procariote ed eucariote. Organizzazione Virale. Le analogie e le differenze tra i virsu e le cellule.
Classificazione generale dei viventi. Concetto di evoluzione e di selezione naturale.
La base chimica della vita. Riferimenti su: Atomi, legami chimici e molecole. L'acqua e le sue
proprietà, il legame a idrogeno. Interazioni idrofobiche. Il pH.
Cenni su la struttura e funzione biologica dei carboidrati, dei lipidi e delle proteine e loro
localizzazione nelle strutture cellulari. Cenni sulla struttura primaria, secondaria, terziaria e
quaternaria delle proteine; concetto di dominio funzionale. Acidi nucleici: DNA ed RNA.
Ruolo dei catalizzatori biologici. Concetto di Enzima. Concetto di ormone.
Struttura delle cellule procarioti.
Struttura delle cellule eucarioti.
Le membrane biologiche: Struttura della membrana plasmatica.
Sistemi di trasporto attraverso le membrane. Osmosi. Diffusione semplice e facilitata;
meccanismi di trasporto attivo.
Struttura e funzione dei compartimenti cellulari eucariotici. Reticolo endoplasmatico rugoso e
liscio; apparato di Golgi; vescicole di secrezione; vescicole di endocitosi, lisosomi; perossisomi.
Gli organelli semiautonomi: mitocondri e cloroplasti.
Il nucleo della cellula. Involucro nucleare. Contenuto nucleare.
Organizzazione strutturale dei cromosomi eucarioti: Istoni e proteine non istoniche, il filamento
nucleoistonico nei successivi livelli di compattazione. Struttura dei cromosomi e della cromatina.
Eucromatina, eterocromatina facoltativa e costitutiva. Organizzazione del genoma eucariote.
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.
Interazioni tra le cellule e il loro ambiente:
- La matrice extracellulare, nei tessuti animali, e le sue interazioni con la cellula: Componenti
della matrice extracellulare: Collagene, Proteoglicani, Fibronectine, Laminine.
- La superficie cellulare: Molecole della superficie cellulare. Ruolo dei glicolipidi e delle
glicoproteine di membrana nei fenomeni di riconoscimento cellulare. Gruppi sanguigni ed altri
marcatori di superficie: Recettori di membrana. Dimostrazione di riconoscimento ed adesione tra
cellule. Molecole di adesione cellulare. Interazioni ontogenetiche delle molecole di adesione.
Giunzioni cellulari.
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I1 citoscheletro e i movimenti cellulari:
I microtubuli. Struttura dei microtubuli. Il centro organizzatore dei microtubuli. I movimenti
cellulari mediati dai microtubuli. Dineina. Chinesina. Movimento ciliare o flagellare, movimento
dei cromosomi e riarrangiamenti del citoscheletro a microtubuli durante la divisione cellulare.
I microfilamenti: Struttura dei microfilamenti ad actina. Organizzazione del citoscheletro a
microfilamenti. Interazioni tra microfilamenti e matrice extracellulare. Movimenti cellulari mediati
dai microfilamenti. Il movimento ameboide. Interazioni acto-miosiniche nei movimenti di cellule
non muscolari.
I filamenti intermedi e loro classificazione.
Le proprietà del materiale genetico: Il DNA come depositario dell’informazione genetica; gli
esperimenti di: 1) Griffith; 2) di Avery, McLeod e McCarty; 3) Hershey e Chase.
La duplicazione del DNA. Organizzazione del cromosoma procariote e sua duplicazione. Enzimi e
fattori proteici coinvolti nella duplicazione del DNA.
Duplicazione del DNA nei cromosomi eucarioti. La divisione mitotica. Fasi della mitosi.
Il ciclo cellulare e la sua regolazione.
Funzione del gene. Espressione dell’informazione genetica nella cellula:
Struttura dei geni. Dimensione, organizzazione e contenuto informazionale dei geni procariotici
ed eucariotici. Concetto di promotore, intensificatore, terminatore, introne ed esone, sequenza
codificante.
Meccanismi fondamentali dell’espressione genica. I geni per gli rRNA, per gli mRNA, per i
tRNA nei Procarioti e negli Eucarioti. Trascrizione e maturazione dei trascritti.
Il meccanismo della traduzione nei procarioti e negli eucarioti. Struttura dell’ rRNA e dei ribosomi,
dell’mRNA, del tRNA. Il codice genetico e le regole della traduzione. I siti di sintesi proteica nelle
cellule procariote ed eucariote.
Regolazione dell’espressione genica nei procarioti: 1) Operone Lac: Modello dell’operone di
Jacob e Monod, induzione enzimatica, controllo negativo e positivo. Operone Trp: Modello di
Yanofsky. repressione enzimatica, attenuazione.
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti e concetto di differenziamento cellulare ed
embrionale. Esempi di espressione coordinata dei geni eucarioti.
La comunicazione cellulare.
La morte cellulare programmata.
La riproduzione e la variabilità genetica: la riproduzione asessuale e sessuale.
Meiosi e cicli della vita sessuata negli organismi.
Fasi della meiosi. Meiosi e variabilità genetica, crossing-over, assortimento indipendente dei
cromosomi omologhi durante la meiosi. Meiosi nelle cellule della linea femminile e maschile.
Elementi di Genetica formale. I principi dell’eredità mendeliana: principio della segregazione,
principio dell’assortimento indipendente. Monoibridismo, diibridismo, triibridismo. Eredità
autosomica. Teoria cromosomica dell’eredità. Determinazione cromosomica del sesso. Caratteri
sex-linked ed eredità eterocromosomica. Rapporti mendeliani atipici: allelia multipla. dominanza
incompleta, codominanza, letalità, epistasi recessiva e dominante, cooperatività tra geni.
Ambiente ed espressione genica. Penetranza. Espressività. Eredità influenzata dall’ambiente
interno. Eredità influenzata dall’ambiente esterno.
Eredità poligenica.
Eredità dei caratteri associati: geni concatenati. Analisi del crossing-over. Calcolo della frequenza
di ricombinazione in modelli animali e vegetali superiori. Costruzione di mappe genetiche
statistiche mediante incroci a tre punti. Interferenza da crossing-over.
Mutazione e riparazione del DNA ed elementi trasponibili.
Mutazioni cromosomiche: tipi di variazioni nella struttura e nel numero dei cromosomi.
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Genetica dei microorganismi. Coniugazione batterica. Trasformazione batterica. Trasduzione.
Analisi della ricombinazione e costruzioni di mappe genetiche batteriche per coniugazione,
trasformazione e trasduzione. Mappatura dei geni nei batteriofagi.
Tecniche per lo studio delle cellule.
Microscopia ottica ed elettronica. Tecniche di base per le colture cellulari. - della cellula. Coltura
Separazione di organelli cellulari per centrifugazione differenziale.
Autoradiografia. Immunofluorescenza. Immunocitochimica.
Tecnologia del DNA ricombinante.
Testi consigliati:
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G. KARP – Biologia Cellulare e molecolare. EdiSES.
G. DE LEO, E. GINELLI , S. FASANO - Biologia e genetica. EdiSES.
W.M. BECKER, L.J. KLEINSMITH, J. HARDIN – Il mondo della cellula. EdiSES.
P.J. RUSSELL – Genetica. EdiSES.
A.T. SUZUKI, A.J.F. GRIFFITHS, E COLL. – GENETICA Principi di Analisi
Formale. Ed. ZANICHELLI.
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