Finalità del corso Fornire allo studente conoscenze di base dei

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.