PROGRAMMA DI BIOLOGIA CELLULARE
(Chimica, struttura e funzione della cellula)
I modulo (prof. M. C. Roccheri)
L’origine e l’evoluzione delle cellule. Ipotesi di origine degli odierni eucarioti tramite simbiosi di
cellule aerobiche con cellule anaerobiche.
Introduzione alla Biologia Cellulare.
L’organizzazione della cellula: procariote ed eucariote.
Le cellule procaritiche: relazione di parentela con gli odierni batteri.
Le cellule eucaritiche: la cellula vegetale, la cellula animale. Gli organelli cellulari: il nucleo, i
ribosomi, il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i lisosomi, i mitocondri e i cloroplasti.
La chimica delle cellule. Le macromolecole: carboidrati, lipidi, acidi nucleici, proteine.
Fondamenti di biologia molecolare: eredità, geni e DNA. La struttura del DNA. L’espressione
dell’informazione genetica. Il ruolo dell’RNA messaggero. Il codice genetico.
Le membrane cellulari: struttura e composizione. Le proprietà del doppio strato lipidico; le
proteine di membrana. I meccanismi per l’attraversamento delle membrane: la diffusione semplice,
l’osmosi, il trasporto passivo, il trasporto attivo mediato da molecole carrier. I recettori di
superficie.
Il nucleo. L’involucro nucleare: struttura dell’involucro e complesso del poro nucleare. Il traffico
fra il nucleo e il citoplasma: regolazione dell’importazione delle proteine nucleari e trasporto degli
RNA. Organizzazione interna del nucleo: cromosomi e struttura di ordine superiore della cromatina.
Il nucleo durante la mitosi: dissoluzione dell’involucro e successiva riformazione del nucleo
interfasico.
Il nucleolo: i geni dell’RNA ribosomale e l’organizzazione del nucleolo. Trascrizione e
processazione dell’rRNA. Assemblaggio delle sub-unità ribosomali.
Sintesi, processazione e regolazione delle proteine. Traduzione dell’mRNA. RNA transfer. Il
ribosoma. L’organizzazione degli mRNA e l’inizio della traduzione. La sintesi proteica. Chaperon
molecolari e ripiegamento delle proteine. Smistamento e trasporto delle proteine. Indirizzamento
delle proteine al reticolo endoplasmatico.
Il ciclo cellulare eucariotico. Fasi del ciclo cellulare. Punti di controllo del ciclo cellulare.
La mitosi. Fasi della mitosi. Citocinesi. Differenze con la meiosi.
Testi consigliati:
G.M. Cooper “La cellula. Un approccio molecolare” Ed. Zanichelli.
(in alternativa: D. Sadava “Biologia Cellulare” Ed. Zanichelli.)
II modulo (prof. G. Russo)
La compartimentazione interna: Reticolo endoplasmatico rugoso ( RER), morfologia,
distribuzione, sintesi proteica associata a membrane; SRP (particella di riconoscimento del
segnale). Recettore delle SRP. I polipeptidi attraversano le membrane del RER. Modificazioni
post-traduzionali: glicosilazione, formazione di ponti disolfuro. Proteine residenti. Reticolo
endoplasmatico liscio (REL): morfologia, distribuzione, funzioni. Apparato di GOLGI:
modello delle cisterne statiche, Compartimentazione, glicosilazione, proteine lisosomiali
(Mannosio-6-P), vescicole di trasferimento.
Gli organelli cellulari: Lisosomi, secrezione regolata e costitutiva. Riciclaggio delle
membrane. Perossisomi. Mitocondri: forma, dimensioni, distribuzione e numero. Ultrastrut-
tura. Composizione chimica. Sintesi e localizzazione delle proteine mitocondriali. Funzione.
Origine.
Il Citoscheletro e il movimento cellulare: Microfilamenti di actina: Composizione chimica e
organizzazione . Proteine associate (ABP). Cortex. Movimento cellulare: Lamellipodi, filopodi.
Movimento cellulare. Contatti cellula-cellula, cellula-matrice. Filamenti intermedi: Classi,
struttura, fosforilazione. Microtubuli: struttura, Mt labili e stabili, MTOC e polarità dei
microtubuli; isoforme di tubulina e modificazioni post-traduzionali. polimerizzazione e
depolimerizzazione, instabilità dinamica. MAP; motori cellulari, ciglia e flagelli.
Matrice extracellulare e meccanismi di adesione cellula-cellula e cellula-matrice: Matrice
amorfa e fibre. Adesione cellulare: Integrine, Selectine, CAM, Caderine. Giunzioni cellulari: G.
occludenti (Zonula occludens), G. aderenti (Zonula adherens), Desmosomi (Macula adherens),
G. comunicanti (gap), emidesmosomi; Plasmodesmi.
Comunicazione cellulare: Molecole segnale (NO, neurotrasmettitori, ormoni); Recettori a
proteina G, Recettori a tirosina chinasi, meccanismi di trasduzione del segnale, secondi
messaggeri.
Tecniche istologiche di base: Microscopio (ottico, elettronico); preparazione del tessuto;
tecniche di evidenziazione.
Il tessuto epiteliale: Epiteli di rivestimento: classificazione; Caratteri citologici: polarità e
specializzazioni della superficie cellulare; epidermide.
Epiteli ghiandolari: Ghiandole esocrine: classificazione, caratteri citologici; ghiandole
endocrine: classificazione per organizzazione cellulare e per tipo di secreto, caratteri citologici.
Tessuto Connettivo: classificazione, tessuto connettivo lasso; cellule mesenchimali;
fibroblasti: morfologia, ultrastruttura e funzione. Macrofagi: origine, morfologia, ultrastruttura.
Fagocitosi e ruolo immunoregolatore (APC). astociti:
morfologia,
ultrastruttura e
funzione.Tessuto connettivo compatto; reticolare;Tessuto adiposo bianco e bruno.
Tessuto cartilagineo: Cartilagine ialina: distribuzione, istogenesi e accrescimento, cellule e
matrice. Cartilagine elastica; Cartilagine fibrosa.
Tessuto osseo: Matrice dell’osso; cellule dell’osso; struttura e istogenesi; ossificazione
intramembranosa. ossificazione endocondrale; rimodellamento dell’osso; Istofisiologia;
Meccanismi di calcificazione; Articolazioni.
Sangue: Proprietà e funzioni; plasma e siero; emoglobina; cellule del sangue; eritrociti;
membrana plasmatici; globuli bianchi; formula leucocitaria, affinità tintoriali citoplasmatiche e
granulari. Granulociti neutrofili: morfologia, ultrastruttura, funzione; granulociti eosinofili e
basofili: morfologia, ultrastruttura e funzione. Piastrine: morfologia, ultrastruttura,
aggregazione e ruolo nella coagulazione. Linfociti: Morfologia e ultra struttura. Linfociti B:,
selezione clonale; immunità umorale; MHC I e II classe; linfociti T: recettore
TCRimmunità cellulo-mediata; sottopopolazioni di linfociti T; (CD3, CD4, CD8); NK; cellule
citotossiche e helper.
Emopoiesi postatale: Midollo osseo; emopoiesi pre- e postatale; regolazione dell’emopoiesi;
ontogenesi degli elementi del sangue; la cellula staminale: CFU-Ly-My CFU-S; eritropoiesi;
granulocitopoiesi; monocitopoiesi. piastrinopoiesi.
Linfocitopoiesi: Organi linfatici primari e secondari.
Tessuto nervoso: Il neurone: morfologia, classificazione, ultrastruttura: il corpo cellulare
(soma); dendriti e assone. trasporto assonale e flusso assoplasmatico. La fibra nervosa: mielina
e mielinogenesi nel SNC e SNP: struttura, ultrastruttura e funzione; oligodendrociti e cellule di
Schwann, nodo di Ranvier, incisure di Schmidt Lantermann. Trasmissione dell’impulso
nervoso; sinapsi elettriche e chimiche, classificazioni, ultrastruttura; funzionamento delle
sinapsi. Neurologia.
Tessuto muscolare: Muscolatura scheletrica; fibre; tubuli T e reticolo sarcoplasmatico;
struttura delle miofibrille; organizzazione molecolare dei miofilamenti spessi e sottili; la linea
Z. Tropomiosina, troponina, interazioni tra actina e miosina nella contrazione; ruolo del calcio;
la placca motrice. Muscolare cardiaco; caratteri generali; reticolo sarcoplasmatico e tubuli T;
dischi intercalari; tessuto di conduzione del cuore. Muscolare liscio; ultrastruttura delle
fibrocellule muscolari lisce; organizzazione molecolare dei miofilamenti. calmodulina e
contrazione; proprietà fisiologiche della muscolatura liscia.
