Biologia Applicata - Facoltà di Medicina e Chirurgia

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI FOGGIA
FACOLTA' DI MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di Laurea specialistica in Medicina e Chirurgia
Insegnamento di Biologia Applicata
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;
Le proprietà fondamentali dei viventi. Organismi ed ambiente. Flusso di energia e materia.
Organismi autotrofi ed eterotrofi. Classificazione generale dei viventi. Concetto di evoluzione e di
selezione naturale.
Organizzazione cellulare. Confronto tra organizzazione cellulare procariote ed eucariote.
Organizzazione virale. Analogie e differenze tra i virus e le cellule. Rapporti virus-ospite e cicli
vitali dei virus. Cenni su alcuni virus animali.
La base chimica della vita. Struttura e la funzione biologica dei carboidrati, dei lipidi e delle
proteine e loro localizzazione nelle strutture cellulari.
Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine; concetto di dominio funzionale.
Acidi nucleici: DNA ed RNA.
Ruolo dei catalizzatori biologici. Concetto di Enzima. I ribozimi. Concetto di ormone.
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.
Organismi ad organizzazione procariote . Struttura di cellule procarioti: Escherichia coli
come modello procariotico. Qualche esempio di cianoficee.
Struttura delle cellule eucarioti.
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.
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. .
Funzione del gene. Espressione dell’informazione genetica nella cellula:
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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 codice genetico e le regole della traduzione. Struttura dell’ rRNA e dei ribosomi, dell’mRNA, del
tRNA. Il meccanismo della traduzione nei procarioti e negli eucarioti. 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 riproduzione e la variabilità genetica: la riproduzione asessuale e sessuale.
La divisione cellulare. La mitosi. Implicazioni genetiche della mitosi.
Il ciclo cellulare e la sua regolazione.
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 semplice e duplicata.
Ambiente ed espressione genica. Penetranza. Espressività. Eredità influenzata dall’ambiente
interno. Eredità influenzata dall’ambiente esterno.
Eredità dei caratteri associati: geni concatenati. Analisi del crossing-over. Calcolo della
frequenza di ricombinazione in modelli animali.
Classificazioni delle mutazioni geniche e cromosomiche.
Genetica dei microorganismi. Coniugazione batterica. Trasformazione batterica. Trasduzione.
Tecniche per lo studio delle cellule.
Microscopia ottica ed elettronica. Tecniche di base per le colture cellulari.
Tecnologia del DNA ricombinante. Clonaggio molecolare, enzimi di restrizione, PCR, progetti
genomici, animali transgenici, principi di terapia genica.
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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