BIOLOGIA E GENETICA
cod. 06495

Anno accademico 2007/08
1° anno di corso - Primo semestre
Docente responsabile dell'insegnamento
PARMIGIANI Stefano
insegnamento integrato
6 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Insegnamento strutturato nei seguenti moduli:

Obiettivi formativi

<br />Lo scopo del corso di biologia e genetica è  di 1) offrire allo studente un percorso didattico capace di far  assimilare i principi di  base delle scienze biologiche e del pensiero biologico.2) far conoscere e applicare la logica e l’approccio evoluzionistico ai fenomeni biologici neidiversilivellidiorganizzazione del fenomenovita(molecolare,cellulareeorganico) . 3)lacquisire leconoscenze di geneticagenerale e del suocontributo allacomprensionedell' evoluzione ediversità della vita 4)lchenell’uomo,inquanto animale, valgono gli stessi principi comuni atutti glialtri esseri viventi ed infine 5)che la ricerca biologica  èilfondamento della conoscenzascientifica applicata in campo medico.<br /> 

Prerequisiti

Conoscenze di base di Chimica e Fisica<br />

Contenuti dell'insegnamento

<br /><br />BIOLOGIA GENERALE  <br /><br />La biologia come scienza: <br />Comesi costruiscono le teorie scientifiche: osservazioni, ipotesi,metodosperimentale e comparato. La teoria dell’evoluzione comeprincipiounificante delle varie discipline biologiche. Le domandescientifichesui fenomeni biologici con un approccioevoluzionistico:  domande sul“come funziona” o cause prossime (oimmediate) e  domande sul “perchéfunziona così” o cause remote”(oadattative) dei fenomeni biologici.<br /><br />Organizzazione ed evoluzione della materia vivente<br />Composizionechimica della materia vivente e il principio delleproprietà emergenti.La struttura e la funzione delle macromolecolebiologiche : carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici <br /><br />Livelli di organizzazione , rapporti tra struttura e funzione della materia vivente e le sue proprietà emergenti. <br />Diversitàe unità delle forme di vita :i livelli di organizzazionedella vita e lacellula come unità fondamentale della vita. La teoriacellulare: celluleprocariotiche ed eucariotiche, organismiunicellulari e pluricellulari.Il concetto di specie. Storia delpensiero evoluzionista: Darwinel’evoluzione.Le prove dell’evoluzione: Importanza dellasistematica(classificazione dei viventi) dell'anatomia comparata edella biologiadello sviluppo (embriologia comparata) per lacomprensionedell'evoluzione biologica. Il concetto di analogia, diomologia, diontogenesi e di filogenesi <br /><br />Origine della vita:<br /> generazioneed evoluzione abiotica delle biomolecolenell'atmosfera primordialepriva di ossigeno. Evoluzione della cellulaprocariotica. Celluleeterotrofe ed autotrofe. Origine della cellulaeucariotica :teoriaendosimbiontica dell’origine dei mitocondri e deicloroplasti. Ilmetabolismo autotrofo come generatore dell'atmosferaterrestre ricca diossigeno e le sue conseguenze sull'evoluzione degli esseri viventi.Classificazione delle diverse forme di vita e significato dellatassonomia(sistematica) nell’ambito del pensieroevoluzionista. Ilproblema posto dai virus. Cosa sono i virus e laloroorganizzazione(cenni). <br />    <br />Evoluzione e Biologia della cellula (con particolare attenzione al rapporto tra struttura e funzione)<br />Lacellulacome livello di organizzazione in cui compare la vita.Organizzazionecellulare di tipo procariotico ed eucaristico e loroorigine: laconservatività ed omologia filogenetica del modellocellulareprocariotico ed eucariotico.(vedi anche origine della vita)Differenzetra cellula procariotica ed eucariotica e tra cellulaanimale e cellulavegetale. La membrana plasmatica (il modello unitariodi membrana)Permeabilità selettiva delle membrane e trasporto passivo e attivo dimolecole attraverso la membrana. I recettori dimembrana. La traduzionedel segnale. Il citoplasma. Ilcitoscheletro  Il reticolo endoplasmico.L'apparato di Golgi.Lisosomi. Esocitosi ed endocitosi.Il nucleo:materiale genetico,cromosomi e il cariotipo (numero e forma deicromosomi di una specie )e nucleolo. I mitocondri, i cloroplasti e loroevoluzione (vedi ancheorigine della vita). Riproduzione della cellula procariotica edeucariotica. Il ciclo cellulare eucariotico : mitosi emeiosi.(lameiosi e le sue implicazioni per la ricombinazione  siveda programma di Genetica Generale).<br />Bioenergetica e metabolismo cellulare. <br />Reazioni endoergoniche ed esoergoniche.<br /> L'adennosintrifosfato(ATP) come valuta energetica della cellula.I catalizzatori biologici:gli enzimi. La respirazione cellulare:l'utilizzazione del glucosionelle cellule anaerobie (fermentazione) enelle cellule aerobie(respirazione ) e produzione di glucosio nellecellule autotrofe(fotosintesi). Lineamenti sulla regolazione deiprocessi metabolici inun modello cellulare procariotico : controllodell'attività degli enzimitramite processi di feed-back (per ilcontrollo della sintesi deglienzimi vedi programma genetica generale:operone) Evoluzione delmetabolismo: relazioni tra respirazione efotosintesi ed interdipendenzatra organismi autotrofi ed eterotrofi.<br /><br />Biologia evoluzionistica <br />Teoriadell'evoluzione: variabilità genetica e selezione naturale. Laselezionesessuale. Prove dell'evoluzione e meccanismi dell'evoluzione.Lagenetica di popolazioni, la legge di Hardy-Weinberg e lateoriasintetica dell'evoluzione o neodarwinismo. La selezione naturalee lemutazioni come forze principali dell'evoluzione, la derivagenetica e la microevoluzione. L'evoluzione a livello molecolare.Lamacroevoluzione: la speciazione . Filogenesi dei VertebratiedEvoluzione della specie umana. <br /><br />Biologia animale (con particolare riferimento ai Vertebrati)<br />Riproduzioneasessuata e sessuata. Evoluzione e significato adattativodellasessualità. Il processo meiotico e i cicli sessuali.Gametogenesi(ovogenesi e spermatogenesi), Fecondazione e sviluppo.Cenni diembriologia e anatomia comparata dei vertebrati.(ripresa deiconcettidi omologia, ontogenesi e filogenesi) Evoluzione delsistemaneuroendocrino: gli ormoni come messaggeri chimici, azione degliormonipeptidici e steroidei. Rapporti tra l’ipofisi e le altreghiandoleendocrine dell’organismo e processi di ”feedback”nella regolazione della produzione di ormoni. Regolazioneormonaledell'attività riproduttiva nei vertebrati (con particolareriferimentoa quella dei Primati e della specie umana). <br /><br /> Biologia del comportamento<br />Istinto,apprendimento e  memoria. Correlati neuroendocrini delcomportamento.Genetica ed evoluzione del comportamento. Comportamentosociale:l'aggressività, la selezione sessuale e le strategieriproduttive edevoluzione dell'altruismo. Sociobiologia: evoluzionedel comportamentosociale. Biopsicologia evoluzionistica: un approccio evolutivo allostudio della natura e della psiche umana. Relazioni traevoluzioneculturale ed evoluzione biologica.<br /><br /><br />GENETICA GENERALE<br /><br />   Meccanismi dell’ereditarietà dei caratteri : Ilmodello sperimentale diGregor Mendel e la scoperta delle leggi della  segregazione (I legge diMendel) e dell’assortimentoindipendente dei caratteri ereditari.(IIlegge di Mendel) Reincrocio otest-cross. Concetto di gene, allele,genotipo e fenotipo. Allelimultipli (es. gruppi sanguigni umani ABO).Pleiotropia, Epistasi,Eredità multigenica.(o poligenica opolifattoriale). Eredità legata alsesso: la Drosophila come  modelloanimale per gli studi geneticie la scuola di Morgan. La teoriacromosomica dell’eredità..Significatogenetico della mitosi e dellameiosi. Autosomi e cromosomi sessuali esistemi di determinazionegenotipica del sesso. Determinazione delsesso mediata da fattoriambientali. Eredità legata ai cromosomisessuali nei mammiferi: ereditàlegata all’X e inattivazione di uno deidue cromosomi X nella femmina(ovvero compensazione del dosaggiogenico) e corpo di Barr; ereditàlegata al cromosoma Y. Ereditàextracromosomica. Eredità materna deimitocondri e dei genimitocondriali.Imprinting genomico.Geni concatenati(Linkage), crossingover, frequenza di ricombinazione e mappe genetiche.<br /><br />Natura chimica del  gene :<br />esperimenti che hanno messo inevidenzache il gene è composto da DNA. Modelli microbici (batteri evirus) perlo studio della genetica.  Scoperta  dellastrutturamolecolare a doppia elica del DNA (Watson e Crick)Duplicazione del DNAnei procarioti e negli eucarioti. <br /><br />Meccanismod’azione del gene: <br />come il DNA controlla la sintesi delleproteine,dalla trascrizione del messaggio alla sua traduzione, mRNA ,codicegenetico, tRNA , ribosomi. Modificazioni e destino delleproteineneosintetizzate all’interno della cellula. Confronto tra lasintesiproteica dei procarioti e quella degli eucarioti (maturazione esplicingdell’RNA). Controllo dell’espressione genica nei procarioti(operoni):operoni inducibili e reprimibili.Controllo espressionegenica  neglieucarioti. Controllo genetico dello sviluppo(cenni): geni omeotici .<br /><br />Lemutazioni: <br />la  mutazione genica (o puntiforme): sostituzione ,aggiuntae delezione di una base e loro conseguenze.  La mutazionegenica :l'origine di nuovi alleli e della variabilità geneticaall’interno diuna popolazione (vedi biologia evoluzionistica,neodarwinismo emicroevoluzione ). Le mutazioni cromosomiche I e II(dette anchegenomiche).<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /> <br /> <br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />

Programma esteso

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Bibliografia

<br />Libri di Testo consigliati:<br />Solomon  E.P., Berg L.R e Martin D.W..:FONDAMENTI di BIOLOGIA,Edises.; <br />oppure<br />: Campbell N.A.  “PRINCIPI DI BIOLOGIA” Zanichelli <br />Griffiths A JF , MillerJ. H ,Suzuki T , Lewontin R C , Gelbart W M. GENETICA. Principi di analisi formale. Zanichelli (per uno studio approfondito della materia)<br /><br />Palanza P. e Parmigiani S. "Percorso didattico di Biologia" Libreria Santa Croce (Parma)<br />PalanzaP e Parmigiani S. "Biologia e Genetica del Comportamento" Libreria Santa Croce (Parma)<br /><br /><br />

Metodi didattici

<br />Lezioni frontali aperte alla discussione.<br />La valutazione dello studente vviene attraverso una prova scritta a scelta multipla e una prova orale.<br /><br />Docenti del C.I.:<br />SSD BIO/13: Prof.Stefano Parmigiani (Coordinatore), Prof.Marco Lugli, Prof.Pierfrancesco Ferrari, Prof.Paola Palanza<br />SSD MED/03: Prof.Mario Savi, Prof.Tauro Maria Neri

Modalità verifica apprendimento

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Altre informazioni

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