BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE - BIOLOGIA MOLECOLARE A - L

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE DEL FARMACO Corso di laurea magistrale in Chimica e tecnologia farmaceutiche Anno accademico 2018/ anno - BIOLOGIA MOLECOLARE A - L 13 CFU - 1 e 2 semestre Docenti titolari dell'insegnamento ROSARIA ACQUAVIVA - Modulo - BIO/15-7 CFU racquavi@unict.it Edificio / Indirizzo: Edificio 2 (2 piano), Viale Andrea Doria 6 Telefono: 095/ ; Fax Orario ricevimento: Martedì e giovedì 10,00-12,00 ANGELA ANNA MESSINA - Modulo - BIO/11-6 CFU mess@unict.it Edificio / Indirizzo: Cittadella Universitaria - V.le Andrea Doria 6 - Ed.2, 3 piano Telefono: Orario ricevimento: tutti giorni, previo appuntamento OBIETTIVI FORMATIVI Fornire allo studente le capacità di: descrivere le strutture ed i processi biologici fondamentali della cellula e degli organismi viventi utilizzando una terminologia scientifica appropriata; capire l importanza della variabilità affinché si possa distinguere e motivare la differenza tra organismi viventi; applicare autonomamente le conoscenze acquisite alla soluzione di problemi inerenti la biologia; valutare criticamente le implicazioni ed i risultati di scoperte innovative nell ambito della biologia cellulare e degli organismi viventi; utilizzare le conoscenze sui meccanismi di base che regolano la materia vivente e gli organismi viventi (animali e vegetali) come substrato per lo studio di altre materie biologiche del loro Corso di Laurea; seguire le scoperte innovative nell ambito della biologia cellulare e degli organismi viventi consultando la letteratura scientifica. Gli studenti del corso apprenderanno i concetti base inerenti la natura del materiale genetico, il significato del flusso dell informazione genetica e dei meccanismi che ne controllano il mantenimento. Gli studenti saranno inoltre in grado di discutere semplici problematiche inerenti la

2 struttura delle macromolecole che portano l informazione genetica, i meccanismi che permettono il mantenimento, la continuità e la qualità dell informazione genetica. Inoltre, gli studenti saranno in grado di comprendere e discutere i principi su cui si basano le più semplici tecniche di analisi delle biomolecole. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'INSEGNAMENTO Lezioni frontali con l'ausilio di diapositive, di filmati da internet Esercitazioni e problem based learning Lezioni frontali PREREQUISITI RICHIESTI Non sono previsti requisiti minimi Conoscenze base di biologia cellulare e biochimica. FREQUENZA LEZIONI La frequenza è obbligatoria come previsto dall'ordinamento didattico del Corso di Laurea ( Richiesta la frequenza ai fini dell'ammissione a prove in itinere programmate durante il corso. CONTENUTI DEL CORSO Composizione molecolare delle cellule: acqua, sali, aminoacidi, proteine, glicidi, lipidi e acidi nucleici. Origine ed evoluzione delle cellule. Livelli di organizzazione degli organismi viventi: virus, procarioti, eucarioti e loro rapporto. Morfologia della cellula animale e vegetale procariota ed eucariota. Membrane biologiche, trasporto attraverso le membrane biologiche.

3 Strutture intracellulari: Nucleo. Ribosomi. Reticolo endoplasmatico. Apparato di Golgi. Lisosomi. Perossisomi. Mitocondri. Citoscheletro. Plastidi: Cloroplasti, Cromoplasti, Leucoplasti: struttura e funzioni. Vacuoli. Parete cellulare. Accrescimento della parete cellulare. Modificazioni della parete cellulare: lignificazione, cutinizzazione, suberificazione, mineralizzazione, gelificazione, pigmentazione Cenni sulla fotosintesi (fase luminosa e fase oscura), fotorespirazione; piante C3 e piante C4. Cenni sul metabolismo: metaboliti primari, intermedi e secondari. Tessuti vegetali: Tessuti meristematici o embrionali. Tessuti adulti o definitivi: sistema parenchimatico, sistema tegumentale, sistema conduttore, sistema segregatore e sistema meccanico. Forma e struttura della foglia; stomi, traspirazione, guttazione, abscissione. Modificazioni delle foglie. Forma e struttura del fiore. Forma e struttura del fusto. Funzione di trasporto: Xilema e Floema. Forma e struttura della radice. Accrescimento secondario. Cenni di genetica: concetti di eterozigote, omozigote ed emizigote, dominanza e recessività dei caratteri, genotipo, fenotipo e cariotipo, leggi di Mendel. Ciclo cellulare. Duplicazione del DNA, mitosi, meiosi, mutazioni a carico del DNA; Codice genetico, trascrizione, traduzione. Il programma è articolato in cinque parti in base ad una scansione temporale degli argomenti trattati. PARTE PRIMA 1 CFU - 7h Composizione materia vivente. Acqua e Sali minerali, Amminoacidi e Proteine, Carboidrati e Lipidi, Acidi Nucleici, Organismi viventi, Virus, Procarioti, Eucarioti PARTE SECONDA 2 CFU - 14h Differenza tra cellula eucariotica e cellula procariotica, Struttura e trasporto della membrana biologica. Organelli: Reticolo endoplasmatico; Apparato di Golgi, Mitocondri; Lisosomi, Perossisomi; Ribosomi, Citoscheletro; Nucleo, Cromatina e cromosomi PARTE TERZA 2 CFU - 14h Differenza tra cellula vegetale e animale. Cellula vegetale. Plastidi. Cenni sulla Fotosintesi; Fotorespirazione; Piante C3 e piante C4; Vacuoli; Metaboliti secondari; Parete cellulare. Accrescimento della parete cellulare. Modificazioni della parete cellulare: lignificazione, cutinizzazione, suberificazione, mineralizzazione, gelificazione, pigmentazione. Istologia Vegetale. Definizione e Classificazione dei tessuti. Tessuti meristematici. Tessuti adulti: sistema parenchimatico, sistema tegumentale, sistema conduttore, sistema meccanico e sistema secretore. Gli ormoni vegetali. PARTE QUARTA 1 CFU 7 h Divisione cellulare: crescita cellulare, ciclo cellulare e mitosi. Riproduzione: riproduzione asessuale,

4 riproduzione sessuata e meiosi, gametogenesi, cicli ontogenetici, ciclo metagenetico. Cenni di genetica: concetti di eterozigote, omozigote ed emizigote, dominanza e recessività dei caratteri, genotipo, fenotipo e cariotipo, leggi di Mendel. Difetti Congeniti. PARTE QUINTA 1 CFU 7 h Organografia vegetale: Forma e struttura della foglia; stomi, traspirazione, guttazione, abscissione. Modificazioni delle foglie. Forma e struttura del fiore. Forma e struttura del fusto. Funzione di trasporto: Xilema e Floema. Forma e struttura della radice. Accrescimento secondario. La struttura del DNA conformazioni tautomeriche delle basi le conformazioni della doppia elica la topologia del DNA. La struttura dell RNA classi di RNA. L organizzazione del DNA nella cellula i genomi procariotici ed eucariotici elementi strutturali dei cromosomi il nucleosoma gli istoni aspetti molecolari della duplicazione e della segregazione cromosomale. La replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti le DNA polimerasi batteriche ed eucariotiche. Mutazione e riparazione del DNA. La trascrizione nei batteri e negli eucarioti le RNA polimerasi. Maturazione dell RNA lo splicing cenni di splicing alternativo. Il codice genetico. La sintesi proteica nei procarioti e negli eucarioti classi di RNA coinvolte nella traduzione il ribosoma - fasi della traduzione Cenni di egolazione dell espressione genica nei procarioti e negli eucarioti. Principali tecniche di biologia molecolare: l elettroforesi di macromolecole biologiche sonde d ibridazione il clonaggio genico le librerie: genomiche e a DNA la PCR il sequenziamento. TESTI DI RIFERIMENTO 1. Solomon, Berg, Martin -Biologia- Ed. Edises 2. D. Sadava, D.V. Hillis, H.C. Heller, M.R. Berenbaum-Biologia-Ed.Zainichelli 3. N.L. Campbell. -Biologia- Ed. Zanichelli 4. Solomon, Berg, Martin -Struttura e processi vitali nelle piante- Ed. Edises 5. Curtis, Barnes, Schnek, Massarini- Invito alla Biologia- Ed Zanichelli 1) "Fondamenti di biologia molecolare", Lizabeth A. Allison, Zanichelli editore; 2) "Genomi 4", T.A. Brown, ed. Edises PROGRAMMAZIONE DEL CORSO Argomenti 1 Composizione materia vivente. Acqua e Sali minerali, Amminoacidi e Proteine, Carboidrati e Lipidi, Acidi Nucleici Riferimenti testi

5 2 Organismi viventi, Virus, Procarioti, Eucarioti e loro rapporto 3 Differenza tra cellula eucariotica e cellula procariotica, Struttura e trasporto della membrana biologica. 4 Organelli: Reticolo endoplasmatico; Apparato di Golgi, Mitocondri; Lisosomi, Perossisomi; Ribosomi, Citoscheletro; Nucleo, Cromatina e cromosomi 5 Differenza tra cellula vegetale e cellula animale: Plastidi. Cloroplasti. Cenni sulla Fotosintesi; Fotorespirazione; Piante C3 e piante C4; Vacuoli; Metaboliti secondari. 6 Parete cellulare. Accrescimento della parete cellulare. Modificazioni della parete cellulare: lignificazione, cutinizzazione, suberificazione, mineralizzazione, gelificazione, pigmentazione 7 Tessuti vegetali: Tessuti meristematici; Tessuti parenchimatici e tessuti tegumentali; Tessuti meccanici, tessuti secretori e tessuti conduttori 8 Cenni : Forma e struttura della foglia; stomi, traspirazione, guttazione, abscissione. Modificazioni delle foglie. Forma e struttura del fiore. Forma e struttura del fusto. Funzione di trasporto: Xilema e Floema. Forma e struttura della radice. 9 Cenni di genetica: concetti di eterozigote, omozigote ed emizigote, dominanza e recessività dei caratteri, genotipo, fenotipo e cariotipo, Difetti congeniti; leggi di Mendel. 10 Ciclo cellulare. Duplicazione del DNA, mitosi, meiosi, mutazioni a carico del DNA; Testi 1, 4 Testi 1, 4 Testi 1, 4 11 Codice genetico, trascrizione, traduzione. Argomenti Riferimenti testi

6 1 Componenti chimici della cellula: Importanza dei legami deboli e forti nei sistemi biologici 2 La struttura del DNA e dell RNA: denaturazione e rinaturazione - struttura secondaria - topologia le topoisomerasi 3 Organizzazione del genoma procariotico 4 Organizzazione dei genomi eucariotici: sequenze uniche e ripetute - esoni ed introni - livelli strutturali della cromatina (dal nucleosoma al cromosoma) e sua regolazione assemblaggio dei nucleosomi - Duplicazione e segregazione dei cromosomi ( 5 Replicazione del DNA: le DNA polimerasi - meccanismi della sintesi discontinua del DNA selezione delle origini - terminazione della replicazione - differenze fra procarioti ed eucarioti 6 Mutabilità e riparazione: i danni al DNA e i principali meccanismi di riparazione 7 La trascrizione: le RNA polimerasi la trascrizione nei procarioti la trascrizione negli eucarioti - modalità di controllo della trascrizione - trasporto dell RNA

7 8 Lo splicing dell RNA: la reazione di splicing lo spliceosoma lo splicing alternativo 9 La traduzione: gli RNA messaggeri gli RNA transfer (struttura e basi modificate) le amminoacil-trna sintetasi il ribosoma inizio della traduzione allungamento terminazione i fattori di trascrizione - differenze fra eucarioti e procarioti 10 Il codice genetico: la degenerazione l universalità mutazioni puntiformi mutazioni soppressore 11 Principali meccanismi di regolazione dell espressione genica nei procarioti e negli eucarioti 12 Principali tecniche di biologia molecolare MATERIALE DIDATTICO Il materiale didattico sarà fornito durante le lezioni e sarà pubblicato su Studium ( e sulla pagina docenti del sito del Dipartimento di Scienze del Farmaco ( Materiale didattico aggiuntivo verrà messo a disposizione degli studenti nella piattaforma Studium.

8 VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Scritto e/o orale Prevista una prova scritta preselettiva per poter accedere all'esame orale. Previste prove in itinere. DATE DEGLI APPELLI Le date di esami sono pubblicate nel Sito del Diparimento di Scienze del Farmaco ( ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI 1) Una cellula eucariotica e una procariotica si differenziano perché A) La cellula eucariotica ha la membrana plasmatica B) La cellula procariotica è priva di nucleo C) La cellula eucariotica può avere flagelli D) La cellula eucariotica può avere parete cellulare E) La cellula procariotica non può sintetizzare proteine 2) Quale di queste caratteristiche NON è propria del complesso del Golgi? A) Nelle cellule vegetali, produzione di polisaccaridi della parete cellulare B) Elaborazione di proteine C) Formazione di vescicole secretorie contenenti glicoproteine D) Ricezione dei materiali provenienti dal RE E) Accumulo di prodotti della digestione cellulare - Replicazione del DNA in eucarioti e procarioti - Caratteristiche delle DNA polimerasi in procarioti e eucarioti - Telomerasi - Caratteristiche dei vari RNA cellulari e loro abbondanza - RNA polimerasi eucariotiche e procariotiche - Processo di trascrizione in procarioti ed eucarioti - Splicing intronico - Sintesi proteica in procarioti e eucarioti - PCR

9 - Sequenziamento del DNA