BIOLOGIA APPLICATA
cod. 07848

Anno accademico 2010/11
1° anno di corso - Primo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Biologia applicata (BIO/13)
Field
Scienze biomediche
Tipologia attività formativa
Base
24 ore
di attività frontali
2 crediti
sede: -
insegnamento
in - - -

Modulo dell'insegnamento integrato: SCIENZE BIOMEDICHE II

Obiettivi formativi

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Prerequisiti

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Contenuti dell'insegnamento

<br />La biologia come scienza. Come si costruiscono le teorie scientifiche:osservazioni, ipotesi, metodo sperimentale e comparato. Lateoria dell'evoluzione come principio unificante delle varie discipline biologiche. Le domande scientifiche sui fenomeni biologici con un approccio evoluzionistico: domande sul 'come funziona' o cause prossime (o immediate) e domande sul 'perchè funziona così' o cause remote (o adattative) dei fenomeni biologici.<br />Organizzazione ed evoluzione della materia vivente. Composizione chimica della materia vivente e il principio delle proprietà emergenti. La struttura e la funzione delle macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici.<br />Livelli di organizzazione, rapporti tra struttura e funzione della materia vivente e le sue proprietà emergenti. Diversità e unità delle forme di vita: i livelli di organizzazione delle forme della vita e la cellula come unità fondamentale della vita. La fondamentale unitarietà della vita suggerisce un'origine comune. la teoria cellulare: cellule procariotiche ed eucaristiche, organismi unicellulari e pluricellulari. Il concetto di specie. Storia del pensiero evoluzionista: Darwin e l'evoluzione. Le prove dell'evoluzione: importanza della sistematica (classificazione dei viventi) dell'anatomia comparata e della biologia dello sviluppo (embriologia comparata) per la comprensione dell'evoluzione biologica. Il concetto di analogia, di omologia, di ontogenesi e di filogenesi delle strutture biologiche (proprie della biologia del XIX secolo) applicati ai livelli di organizzazione (fisiologico - e genetico molecolari) nell'indagine biologica del XX secolo.<br />Origine della vita. Generazione ed evoluzione abiotica delle biomolecole nell'atmosfera primordiale priva di ossigeno. Evoluzione della cellula procariotica. Cellule eterotrofe ed autotrofe. Origine della cellula eucariotica:teoria endosimbiontica dell'origine dei mitocondri e dei cloroplasti. Il metabolismo autotrofo come generatore dell'atmosfera terrestre ricca di ossigeno e le sue conseguenze sull'evoluzione degli esseri viventi. Classificazione delle diverse forme di vita sia ad organizzazione procariotica che eucariotica e significato della tassonomia (sistematica) nell'ambito del pensiero avoluzionista. Il problema posto dai virus. Cosa sono i virus e la loro organizzazione (cenni).<br />Evoluzione e Biologia della cellula (con particolare attenzione al rapporto tra struttura e funzione). La cellula come livello di organizzazione in cui compare la vita. Organizzzione cellulare di tipo procariotico ed eucaristico e loro origine: la conservatività ed omologia filogenetica del modello cellulare procariotico ed eucariotico. Differenze tra cellula procariotica ed eucariotica e tra cellula animale e cellula vegetale.La membrana plasmatica (il modello unitario di membrana). Permeabilità selettiva delle membrane e trasporto passivo e attivo di molecole attraverso la membrana. i ricettori di membrana. la traduzione del segnale. il citoplasma. Il citoscheletro. Il reticolo endoplasmatico.l'apparato di Golgi. Lisosomi. Esocitosi ed endocitosi. Il nucleo: materiale genetico, cromosomi e il cariotipo (numero e forma dei cromosomi di una specie) e nucleolo. I mitocondri, i cloroplasti e loro evoluzione. Riproduzione della cellula procariotica ed eucariotica. Il ciclo cellulare eucariotico: mitosi e meiosi (la meiosi e le sue implicazioni per la ricombinazione).<br />Bioenergetica e metabolismo cellulare. Reazioni endoergoniche ed esoergoniche. L'adennosintrifosfato (ATP) come valuta energetica della cellula. I catalizzatori biologici:gli enzimi. La respirazione cellulare:l'utilizzazione del glucosio nelle cellule anaerobiche (fermentazione) e nelle cellule aerobiche (respirazione) e produzione di glucosio nelle cellule autotrofe (fotosintesi). Lineamenti sulla regolazione dei processi metabolici in un modello cellulare procariotico:controllo dell'attività degli enzimi tramite processi di feed-back (per il controllo della sintesi degli enzimi). Evoluzione del metabolismo: relazioni tra respirazione e fotosintesi ed interdipendenza tra organismi autotrofi ed eterotrofi.<br />Biologia evoluzionistica. Teoria dell'evoluzione:variabilità genetica e selezione naturale. La selezione sessuale. Prove dell'evoluzione e meccanismi dell'evoluzione. La genetica di popolazioni,la legge di Hardy-Weinberg e la teoria sintetica dell'evoluzione o neodarwinismo. La selezione naturale e le mutazioni come forze principali dell'evoluzione, la deriva genetica e la microevoluzione. L'evoluzione a livello molecolare. La microevoluzione:la speciazione. Filogenesi dei Vertebrati ed Evoluzione della specie umana.<br />Biologia animale (con particolare riferimento ai Vertebrati). Riproduzione asessuata e sessuata. Evoluzione e significato adattativo della sessualità. Il processo meiotico e i cicli sessuali. Gametogenesi (ovogenesi e spermatogenesi), Fecondazione e sviluppo. Cenni di embriologia e anatomia comparata dei vertebrati (ripresa dei concetti di omologia, ontogenesi e filogenesi). Evoluzione del sistema neuroendocrino:gli ormoni come messaggeri chimici, azione degli ormoni peptidici e steroidei. Rapporti tra l'ipofisi e le altre ghiandole endocrine dell'organismo e processi di 'feed-back' nella regolazione della produzione degli ormoni. Regolazione ormonale dell'attività produttiva nei vertebrati (con particolare riferimento a quella dei Primati e della specie umana).<br />Biologia del comportamento. Istinto,apprendimento e memoria.Correlati neuroendocrini del comportamento. Genetica ed evoluzione del comportamento. Comportamento sociale:l'aggressività,la selezione sessuale e le strategie riproduttive ed evoluzione dell'altruismo. Relazioni tra evoluzione culturale ed evoluzione biologica.<br />Meccanismi dell'ereditarietà dei caratteri. Il modello sperimentale di Gregor Mendel e la scoperta delle leggi di segregazione (I legge di Mendel) e dell'assortimento indipendente dei caratteri ereditari (II legge di Mendel). Reincrocio o test-cross. Concetto di gene,allele,genotipo e fenotipo. Alleli multipli (es. gruppi sanguigni umani AB0). Pleiotropia, Epistasi, Eredità multigenica (o poligenica o polifattoriale). Eredità legata al sesso: la Drosophila come modello animale per gli studi genetici e la scuola di Morgan. La teoria cromosomica dell'eredità. Significato genetico della mitosi e della meiosi. Autonomi e cromosomi sessuali e sistemi di determinazione genotipica del sesso. Determinazione del sesso mediata da fattori ambientali. Eredità legata ai cromosomi sessualinei mammiferi:eredità legata all'X e inattivazione di uno dei due cromosomi X nella femmina (ovvero compensazione del dosaggio genico) e corpo di Barr; eredità legata al cromosoma Y. Eredità extracromosomica. Eredità materna dei mitocondri e dei geni mitocondriali. Imprinting gnomico. Geni concatenati (Linkage), crossing over,Frequenza di ricombinazione e mappe genetiche.<br />Natura chimica del gene. Esperimenti che hanno messo in evidenza che il gene è composto da DNA. Modelli microbici (batteri e virus) per lo studio della genetica. Scoperta della struttura molecolare a doppia elica del DNA (Watson e Crick). Duplicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti.<br />Meccanismo d'azione del gene. Come il DNA controlla la sintesi delle proteine,dalla trascrizione del messaggio alla sua traduzione, mRNA, codice genetico, tRNA, ribosomi. Modificazioni e destino delle proteine neosintetizzate all'interno della cellula. Confronto tra la sintesi proteica dei procarioti e quella degli eucarioti (maturazione e splicing dell'RNA). Controllo dell'espressione genica nei procarioti (operoni): operoni inducibili e reprimibili. Controllo espressione genica degli eucarioti. Controllo genetico dello sviluppo (cenni) : geni omeotici.<br />Le mutazioni. La mutazione genica (o puntiforme): sostituzione, aggiunta e delezione di una base e loro conseguenze. La mutazionegenica: l'origine di nuovi alleli e della variabilità genetica all'interno di una popolazione. Le mutazioni cromosomiche I e II (dette anche genomiche).

Programma esteso

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Bibliografia

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Metodi didattici

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Modalità verifica apprendimento

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Altre informazioni

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