Finalità del corso Fornire allo studente conoscenze di base dei meccanismi che regolano la vita. Il corso di Biologia e Genetica affronterà in modo particolare la biologia cellulare (intesa come studio delle relazioni morfologicofunzionali nelle cellule), l’espressione dell’informazione genetica e la trasmissione dei caratteri ereditari. Le conoscenze acquisite consentiranno di affrontare corsi più avanzati e applicati allo studio di fenomeni, patologie e disturbi biologici che interessano l’uomo e la società. Argomenti del corso Parte I. La scienza della vita e le sue basi chimiche. Concetti chiave della biologia: le caratteristiche dei viventi, la trasmissione dei caratteri, l’evoluzione. Il metodo scientifico. La materia vivente: i livelli gerarchici dell’organizzazione biologica; introduzione alla chimica della vita: atomi, molecole e legami chimici, importanza e proprietà dell’acqua; le macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. L’evoluzione delle biomolecole e la comparse delle prime cellule. Parte II. La cellula. La teoria cellulare; Procarioti e Eucarioti; organismi mono e pluricellulari. La struttura della cellula eucariotica: membrana cellulare, nucleo, citoplasma e organuli cellulari; il citoscheletro, la matrice extracellulare e le loro specializzazioni; le giunzioni cellulari. Meccanismi di trasporto cellulare, ricezione e trasduzione dei segnali. Esempi di specializzazioni cellulari: le cellule muscolari e nervose. La comunicazione cellulare; il metabolismo cellulare: reazioni enzimatiche, ruolo dell’ATP. Il nucleo e il materiale genetico: DNA, cromatina e cromosomi. Parte III. La continuità della vita: riproduzione, geni e ereditarietà. La riproduzione asessuata e sessuata; il ciclo cellulare, mitosi e meiosi; gametogenesi, fecondazione e cenni di sviluppo embrionale. Principi dell’ereditarietà mendeliana, la genetica non-mendeliana; il DNA come depositario dell’informazione genetica: struttura e replicazione. Struttura del gene eucariotico e codice genetico. Il “dogma centrale” della biologia: espressione genica e regolazione dell’espressione genica. Caratteri autosomici e legati al sesso; ereditarietà multifattoriale. Diversità degli esseri viventi: ricombinazione e crossing-over; mutazioni geniche, cromosomiche e genomiche. Le tecnologie del DNA e loro applicazioni. Durante il corso si terranno lezioni specialistiche sulle basi biologiche e genetiche di disturbi e malattie di notevole impatto socio-sanitario (ad esempio, cancro, disturbi alimentari e del comportamento, malattie neurodegenerative) Le lezioni teoriche frontali (6 CFU) saranno affiancate da esercitazioni in aula (2 CFU) consistenti nell’approfondimento dei temi trattati a lezione nonché nell’applicazione delle nozioni teoriche apprese durante il corso per la risoluzione di problemi di genetica Bibliografia Solomon, Berg, Martin. Elementi di Biologia, VI edizione 2013, Edises, Napoli Sadava, Hillis, Heller, Berenbaum. Elementi di Biologia e Genetica, IV edizione 2014, Zanichelli, Bologna De Leo, Fasano, Ginelli. Biologia e Genetica, III edizione 2013, EdiSES, Napoli Altro materiale reso disponibile sul sito del corso Modalità di esame La prova d’esame consiste in una prova scritta. Il colloquio orale viene modulato sulla base dell’esito della prova scritta. Aim of the course The aim of the course is the comprehension of the basic mechanisms involved in the regulation of life. In particular the course of Biology and Genetic will cover cell biology (morphological and functional aspects), the expression of the genetic information and the transmission of the hereditary characters. The knowledge acquired during the course will help in more advanced courses applied to the study of pathological phenomena affecting humans and society. Program Part I. The science of life and chemical basis Biology key concepts: the characteristics of the living organisms, the transmission of the characters, the evolution. The scientific method. Living matter: the hierarchical properties of the living systems; introduction to the chemistry of life: atoms, molecules and chemical bonds; water properties; biological molecules: sugars, lipids, proteins and nucleic acids. The evolution of the first biomolecules and cells. Part II. The cell The cell theory; prokaryotes and eukaryotes; uni- and multi-cellular organisms. The structure of the eukaryotic cell: cell membrane, nucleus, cytoplasm and organelles; the cytoskeleton, the extracellular matrix and their specializations; cell junctions. Cellular transport mechanisms, signal reception and transduction. The cell communication. The cell metabolism: enzymatic reactions and the role of ATP. Examples of cell specialization: the muscle and nervous cells. The nucleus and the genetic material: DNA, chromatin and chromosomes. Part III. The continuity of life: reproduction, genes and heredity Asexual and sexual reproduction; cell cycle, mitosis and meiosis; gametogenesis, fertilization and concepts of embryo development. Mendel’s principles of inheritance, extension of Mendelian genetics. Autosomal and sex characters. DNA as carrier of genetic information: structure and replication. The structure of the eukaryotic gene, the genetic code. The “central dogma” of Biology: gene expression and gene regulation. The diversity of living organisms: recombination and crossing-over; gene, chromosomal and genomic mutations. DNA technologies and applications. During the course, specific talks will be devoted to the biological and genetic basis of human pathologies and disorders with high social and health impact (e.g. cancer, eating and behavioral disorders, neurodegenerative diseases) The lessons (6 CFU) will be followed by exercises (2 CFU) consisting in the application of the theoretical notions acquired during the course, specifically for the resolution of genetic problems.