D1. Conoscenza e capacità di comprensione. Gli studenti dovranno conoscere le basi della biologia cellulare e molecolare, nonché le principali applicazioni tecniche e tecnologiche.

D2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Al termine del corso gli studenti dovranno conoscere e saper correlare i processi fondamentali della biologia cellulare e molecolare alle tecniche per lo studio delle macromolecole o per le biotecnologie.

D3. Autonomia di giudizio. Alla fine del corso gli studenti dovranno saper collegare tra loro i principali meccanismi biologici delle cellule. Inoltre, gli studenti dovranno saper spiegare i principi cellulari e molecolari sui quali si fondano le tecniche di biologia applicata.

D4. Abilità comunicative. Alla fine del corso gli studenti dovranno essere in grado di esporre con terminologia scientifica appropriata e con chiarezza i processi fondamentali della biologia e le sue applicazioni.

D5. Capacità di apprendimento. Gli studenti dovranno dimostrare di aver appreso dall’ascolto delle lezioni, dal materiale didattico fornito e dalle discussioni con il docente. Gli studenti dovranno dimostrare capacità autonoma e critica di interpretazione dei fenomeni biologici e delle tecniche di biologia.

Nessuno

Le dimensioni dei viventi: dai virus agli eucarioti superiori. Composizione della cellula: le macromolecole. Le proteine, i carboidirati i grassi, La struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Il DNA e l'RNA. Struttura primaria e secondaria del DNA. In DNA dei procarioti e la topologia del DNA degli eucarioti: eucromatina e eterocromatina. Struttura e complessità dei genomi: il paradosso K, N e C. Struttura dei geni. La divisione cellulare nei procarioti. La mitosi e meiosi degli eucarioti. La replicazione del DNA. Paragone tra il sistema di replicazione dei procarioti rispetto agli eucarioti (cenni). Il problema della replicazione nelle estremità dei cromosomi lineari: la telomerasi e sua funzione. Cenni sui meccanismi di riparo del DNA. La trascrizione nei procarioti a confronto con quella degli eucarioti. Le RNA polimerasi: differenze tra procarioti ed eucarioti. Lo splicing. La traduzione delle proteine: ribosomi, tRNA e mRNA. I ribosomi e la loro composizione nei procarioti ed eucarioti. Concetto di codone ed anticodone. Universalità e degenerazione del codice genetico. Le fasi della traduzione: inizio, allungamento e terminazione. Gli aminoacidi e le loro caratteristiche chimiche. Il legame peptidilico. La traduzione nei procarioti e negli eucarioti a confronto. Il folding e le modifiche post-traduzionali delle proteine. La modulazione dell'espressione genica nei procarioti e negli eucarioti. Fenotipo e modulazione dell'espressione genica; risposta della cellula all'ambiente (epigenetica-cenni). Biogenesi e funzione dei miRNA e siRNA (cenni).
Le tecniche applicate alla biologia. Le tecniche di centrifugazione preparativa e analitica. Le tecniche elettroforetiche: gel nativi e denaturanti, elettroforesi orizzontali e verticali. I principi generali della cromatografia di gel filtrazione, a scambio ionico e di affinità. Principi generali delle colture cellulari. Le applicazioni della microscopia e nuove frontiere dell'imaging ottico (-cenni). Le tecniche immunologiche: la reazione antigene-anticorpo. Le applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante. Gli elementi essenziali del clonaggio: enzimi di restrizione, ligasi, vettore e ospite eterologo. I plasmidi come vettori: ruolo dei plasmidi in natura e classificazione dei plasmidi. Limiti del clonaggio in vettori plasmidici. I fagi come vettori: il modello del fago lambda e del fago M13 (cenni). Le genoteche geniche e genomiche. Come si costruisce il cDNA. I cosmidi e gli YAC come esempi di vettori di clonaggio completamente artificiali (cenni). Elementi dei vettori di espressione e clonaggio di espressione in cellule procariotiche ed eucariotiche: elementi di diversità, svantaggi e vantaggi. L'espressione delle proteine ricombinanti con tag. Il problema del folding e delle modifiche post-traduzionali. Animali transgenici e animali knockout (cenni).

Biologia - La cellula
di Sadava - Hillis - Heller - Berenbaum • 2014
Biologia cellulare
di Raven - Johnson - Mason - Losos - Singer • 2012 •
Biologia Cellulare e Molecolare - Concetti ed esperimenti
di Karp • 2015 •
Chimica, Biochimica e Biologia Applicata
di Massimo Stefani,Niccolò Taddei
Zanichelli, 2015

Le dimensioni dei viventi: dai virus agli eucarioti superiori. Composizione della cellula: le macromolecole. Le proteine, i carboidirati i grassi, La struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Il DNA e l'RNA. Struttura primaria e secondaria del DNA. In DNA dei procarioti e la topologia del DNA degli eucarioti: eucromatina e eterocromatina. Struttura e complessità dei genomi: il paradosso K, N e C. Struttura dei geni. La divisione cellulare nei procarioti. La mitosi e meiosi degli eucarioti. La replicazione del DNA. Paragone tra il sistema di replicazione dei procarioti rispetto agli eucarioti (cenni). Il problema della replicazione nelle estremità dei cromosomi lineari: la telomerasi e sua funzione. Cenni sui meccanismi di riparo del DNA. La trascrizione nei procarioti a confronto con quella degli eucarioti. Le RNA polimerasi: differenze tra procarioti ed eucarioti. Lo splicing. La traduzione delle proteine: ribosomi, tRNA e mRNA. I ribosomi e la loro composizione nei procarioti ed eucarioti. Concetto di codone ed anticodone. Universalità e degenerazione del codice genetico. Le fasi della traduzione: inizio, allungamento e terminazione. Gli aminoacidi e le loro caratteristiche chimiche. Il legame peptidilico. La traduzione nei procarioti e negli eucarioti a confronto. Il folding e le modifiche post-traduzionali delle proteine. La modulazione dell'espressione genica nei procarioti e negli eucarioti. Fenotipo e modulazione dell'espressione genica; risposta della cellula all'ambiente (epigenetica-cenni). Biogenesi e funzione dei miRNA e siRNA (cenni).
Le tecniche applicate alla biologia. Le tecniche di centrifugazione preparativa e analitica. Le tecniche elettroforetiche: gel nativi e denaturanti, elettroforesi orizzontali e verticali. I principi generali della cromatografia di gel filtrazione, a scambio ionico e di affinità. Principi generali delle colture cellulari. Le applicazioni della microscopia e nuove frontiere dell'imaging ottico (-cenni). Le tecniche immunologiche: la reazione antigene-anticorpo. Le applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante. Gli elementi essenziali del clonaggio: enzimi di restrizione, ligasi, vettore e ospite eterologo. I plasmidi come vettori: ruolo dei plasmidi in natura e classificazione dei plasmidi. Limiti del clonaggio in vettori plasmidici. I fagi come vettori: il modello del fago lambda e del fago M13 (cenni). Le genoteche geniche e genomiche. Come si costruisce il cDNA. I cosmidi e gli YAC come esempi di vettori di clonaggio completamente artificiali (cenni). Elementi dei vettori di espressione e clonaggio di espressione in cellule procariotiche ed eucariotiche: elementi di diversità, svantaggi e vantaggi. L'espressione delle proteine ricombinanti con tag. Il problema del folding e delle modifiche post-traduzionali. Animali transgenici e animali knockout (cenni).

Lezioni frontali con ausilio delle slides e filmati.
Coinvolgimento degli studenti ad affrontare discussione sugli argomenti trattati.
Coinvolgimento degli studenti ad affrontare quesiti di tipo biologico.
Valutazione del grado di comprensione della materia con domande sui temi delle lezioni.

Supporti multimediali di slides, filmati e quesiti sulla materia

Prova scritta.
Domande a risposta multipla o aperta su tutto il programma.
Valutazione su base matematica con assegnazione di 1 punto per ogni domanda con risposta corretta; valutazione di frazione di punto nel caso di domande a risposta multipla con risposte corrette e non corrette (1 punto diviso per numero di risposte corrette moltiplicato per numero di risposte date correttamente dallo studente); nessuna penalizzazione per risposte non corrette.
Voto finale espresso in trentesimi.

Questo insegnamento approfondisce argomenti strettamente connessi a uno o più obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite. In particolare, vengono tratti i temi connessi con lo sviluppo della vita, la salute e l'equilibrio tra i viventi.