Le iscrizioni alla pagina elearning del corso sono disabilitate.
Studentesse e studenti che non si sono ancora iscritti e che hanno necessità di iscriversi possono inviare una mail a mattia.toni@uniroma1.it motivando la richiesta (subentri, trasferimenti,...).
Informazioni corso
OBIETTIVI
DEL CORSO
L’insegnamento
riguarda la biologia della cellula e lo studio dei tessuti. Obiettivo
principale del corso è far acquisire allo studente le conoscenze fondamentali
sulla struttura e le funzioni della cellula e sull’organizzazione delle cellule
differenziate dei diversi tessuti umani. Il corso richiede conoscenze di base
di chimica, biochimica e anatomia umana acquisite nella scuola superiore, che
si ritengono accertate con il superamento del test d’ingresso. I
contenuti iniziali del corso si raccordano con quelli dell’insegnamento
parallelo di Chimica generale e inorganica, per le conoscenze sulle proprietà
di atomi e molecole. Il corso comprende lezioni frontali e sessioni di
laboratorio in presenza e a distanza, dedicate alla conoscenza teorica delle
tecniche istologiche di base e all’uso del microscopio ottico per il
riconoscimento di cellule e tessuti. Durante il corso viene appreso l’uso del
microscopio virtuale, una risorsa disponibile sul Web, utile per il ripasso
delle conoscenze istologiche ai fini della preparazione personale dello
studente.
ORARIO E MODALITA' DELLE LEZIONI
Le lezioni del corso di Biologia cellulare e istologia (I canale, A-C) si
terranno in aula Grassi (RM057, Sede di Anatomia comparata, via A. Borelli 50)
a partire dal 2 ottobre secondo il seguente orario:
Lunedì: 11-13
Mercoledì: 11-14
Venerdì_ 9-11
Durante la prima lezione verranno descritte le caratteristiche del corso,
fornite le informazioni circa i libri di testo consigliati e attivata e
descritta la pagina del corso sulla piattaforma moodle elearning.
RICEVIMENTO
Venerdì 13-15 previo
appuntamento con il docente tramite email (mattia.toni@uniroma1.it).
Inoltre il docente è disponibile all’inizio, durante
la pausa e al termine della lezione per chiarimenti e delucidazioni.
LABORATORI
Il corso comprende sessioni di laboratori
didattici di microscopia per un totale di 12 ore complessive suddivise in:
microscopia virtuale (in aula mediante l’uso di risorse in rete) e microscopia
in laboratorio dove gli studenti impareranno ad osservare vetrini di istologia
con il microscopio ottico.
I dettagli sull’organizzazione dei laboratori didattici saranno forniti
durante lo svolgimento del corso.
I laboratori si svolgeranno a partire da novembre, in orari alternativi a
quelli delle lezioni e compatibili con l’orario lezioni di tutti i corsi del
primo semestre.
La frequenza
dei laboratori è fortemente consigliata.
N.B. I
laboratori non saranno ripetuti nel secondo semestre.
PROGRAMMA
Programma sintetico
Biologia cellulare. Cenni di teoria
cellulare. Procarioti ed eucarioti. Chimica e macromolecole della cellula:
glucidi, lipidi, proteine ed acidi nucleici. Membrane cellulari: struttura e
funzione. Trasporto attraverso le membrane. Cenni sui meccanismi di trasduzione
del segnale. Matrice extracellulare. Adesione e giunzioni cellulari. Organuli
intracellulari: reticolo endoplasmatico, ribosomi, apparato del Golgi,
endosomi, lisosomi e perossisomi e mitocondri. Metabolismo energetico
chemiotrofo: glicolisi, fermentazione, respirazione. Citoscheletro. Nucleo
interfasico: DNA, cromatina, nucleolo. Replicazione del DNA e cromosomi.
Espressione genica: codice genetico, trascrizione, sintesi e smistamento delle
proteine. Cenni sulla regolazione dell’espressione genica. Ciclo cellulare.
Mitosi e meiosi.
Istologia. Epiteli di rivestimento e ghiandolari. Tessuto connettivo
propriamente detto. Cartilagine e osso. Sangue. Cenni su emopoiesi e risposta
immunitaria. Tessuti muscolari. Tessuto nervoso.
Programma dettagliato
BIOLOGIA CELLULARE
La teoria cellulare. La cellula
come unità fondamentale degli organismi viventi. Caratteristiche comuni e
differenze tra procarioti ed eucarioti, tra cellule vegetali ed animali. I
virus. Organismi unicellulari e pluricellulari. I livelli di organizzazione
degli organismi pluricellulari: cellule differenziate, tessuti, organi. Ordini
di grandezza dei diversi livelli di organizzazione. Unità di misura. Metodi di
studio della cellula: microscopi ottici ed elettronici (TEM e SEM). Limite di
risoluzione.
Composizione chimica
dei viventi. L’acqua:
caratteristiche di interesse biologico. L’acqua come solvente: molecole
idrofile e idrofobiche, il pH delle soluzioni. Legami covalenti e non
covalenti (ionici, legami idrogeno, forze di Van der Waals). Molecole
polari e apolari. Ioni. Interazioni idrofobiche.
L’atomo di carbonio
e la chimica della vita. Idrocarburi. Isomeria. Gruppi funzionali. Le quattro
famiglie di molecole biologiche: a) I glucidi: i monomeri principali di
interesse biologico (esosi e pentosi). I loro polimeri. b) I lipidi: i
principali lipidi strutturali e di riserva (acidi grassi, grassi neutri,
glicerofosfolipidi, sfingomieline, colesterolo). c) Le proteine:
struttura comune degli aminoacidi e caratteristiche generali delle catene
laterali. Legame peptidico. Le proteine come polimeri di aminoacidi. Struttura
primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Rapporto
“forma/funzione” delle macromolecole. d) Gli acidi nucleici: i
nucleotidi come monomeri delle catene polinucleotidiche di DNA ed RNA.
Cenni sui metodi di
studio delle macromolecole biologiche (diffrazione raggi X, elettroforesi,
cromatografia).
Reazioni esoergoniche ed
endoergoniche. Enzimi: proteine che fungono da catalizzatori biologici.
Energia di attivazione. Specificità degli enzimi e sito attivo. Le reazioni
accoppiate e il ruolo dell’ATP.
Flusso
dell’informazione genetica nella cellula. Identificazione del DNA come materiale
genetico (esperimenti di Avery, di Hershey & Chase). Il DNA:
struttura e funzione genetica. Il DNA guida la propria sintesi: la
replicazione (replicazione semiconservativa: esperimento di Meselson e
Stahl; le forcelle di replicazione). Relazione tra geni e proteine. Il DNA
guida la sintesi dell’RNA: la trascrizione. Origine, struttura e
funzione degli RNA (messaggero, ribosomale e di trasferimento).
Maturazione ed elaborazione degli RNA negli eucarioti. Il DNA guida
indirettamente la sintesi delle proteine: la traduzione. Il codice
genetico. I ribosomi: struttura e funzione. La sintesi proteica:
inizio, allungamento e termine.
Membrana plasmatica. Organizzazione strutturale.
Il doppio strato lipidico. Il modello a mosaico fluido. Tecnica di
congelamento-frattura. Tipi di lipidi e fluidità della membrana. Proteine di
membrana e interazioni proteine-lipidi. Proteine periferiche, integrali
transmembrana, ancorate a lipidi. Diffusione delle proteine e limiti alla
mobilità. Asimmetria delle membrane. Glicoproteine e glicolipidi. Il
glicocalice. Il movimento di sostanze (piccole molecole e ioni)
attraverso la membrana. Gradienti elettro-chimici e diffusione. Osmosi e
membrane semipermeabili. Trasporto di sostanze lungo gradiente
(diffusione semplice attraverso il doppio strato lipidico e diffusione
facilitata da proteine di membrana). Proteine vettrici e proteine canale. Trasporto
di sostanze contro gradiente: trasporto attivo dipendente da idrolisi di
ATP o sostenuto da gradienti ionici. Potenziale di membrana. La comunicazione
tra cellule: caratteristiche generali. Interazioni con la matrice
extracellulare e tra cellule. La composizione della matrice extracellulare
e le molecole di adesione. Giunzioni intercellulari: giunzioni strette,
giunzioni aderenti e desmosomi, giunzioni comunicanti.
Compartimentazione nella cellula eucariotica: il
citoplasma e le membrane endocellulari. Tecniche di frazionamento cellulare.
Sistema delle
endomembrane e il traffico vescicolare. Il reticolo endoplasmatico liscio e
rugoso. Funzioni del reticolo liscio. Funzioni del reticolo rugoso nello
smistamento delle proteine (sequenze segnale e sequenze di arresto). Apparato
del Golgi: struttura e funzione. Ruolo del RE e dell’apparato del Golgi
nella secrezione proteica e polisaccaridica e nella biogenesi delle membrane.
La glicosilazione delle proteine. Smistamento delle proteine nelle vescicole di
trasporto. Segnali di indirizzo. Le tecniche di marcatura con isotopi
radioattivi e l’autoradiografia.
Lisosomi, endocitosi e
digestione intracellulare. I lisosomi: origine, morfologia e contenuto enzimatico. Endocitosi:
pinocitosi e fagocitosi. Endocitosi mediata da recettori. Etero- ed autofagia.
Flussi di materia ed
energia nel mondo vivente. Molecole nutritive e rilascio di energia. La glicolisi come parziale
utilizzazione del glucosio per la sintesi di ATP. La fermentazione in
condizioni anaerobiche. La respirazione: i mitocondri: struttura e
compartimentazione. Il ciclo di Krebs. La catena di trasporto degli elettroni,
la produzione del gradiente protonico e la fosforilazione ossidativa: il
meccanismo chemio-osmotico. Il genoma dei mitocondri e loro probabile origine
evolutiva.
Cenni sui perossisomi.
Citoscheletro. Microtubuli: struttura e
funzione. Centri di organizzazione. Proprietà dinamiche. Motori microtubulari.
Ciglia, flagelli, ultrastruttura dell’assonema. Centrioli. Microfilamenti:
assemblaggio e disassemblaggio. Interazioni dei filamenti actinici con la
miosina e con altre proteine in cellule non muscolari. Filamenti intermedi.
Tipi e funzioni.
Nucleo degli eucarioti. Struttura del
nucleo interfasico al microscopio ottico ed elettronico. Involucro nucleare e
pori nucleari. Il nucleolo: biogenesi dei ribosomi e regione nucleolo
organizzatrice. Comunicazioni nucleo-plasmatiche. Composizione chimica della
cromatina e sua organizzazione molecolare. Gli istoni ed i nucleosomi.
Eucromatina ed eterocromatina. Eterocromatina costitutiva e facoltativa.
Ciclo cellulare: interfase (G1, S e G2; fase G0)
e divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi.
Mitosi nelle cellule animali e vegetali.
Il fuso mitotico e la dinamica dei microtubuli. Citochinesi.
Ultrastruttura del cromosoma mitotico, modello ad anse superavvolte.
Centromeri e telomeri. Cenni sul cariotipo.
Meiosi. Descrizione delle fasi della
meiosi e significato genetico. Cellule somatiche e cellule germinali. Cenni
sulla gametogenesi.
ISTOLOGIA
I quattro tessuti fondamentali e la loro derivazione embrionale.
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali
di epiteli di rivestimento e ghiandolari.
Epiteli di rivestimento. Caratteristiche generali.
Classificazione morfologica, distribuzione e relazioni struttura-funzione.
Polarità morfo-funzionale delle cellule. Giunzioni intercellulari.
Specializzazioni della superficie libera (ciglia, microvilli, stereociglia) e
loro funzioni. Epiteli ghiandolari. Caratteristiche generali.
Classificazione e origine embrionale. Ghiandole esocrine, unicellulari e
pluricellulari. Classificazione delle ghiandole esocrine pluricellulari per
posizione, forma e modalità di secrezione. Ghiandole endocrine, cordonali,
follicolari, insulari.
Tessuto connettivo. Caratteristiche generali. Composizione e funzioni
della matrice extracellulare: sostanza fondamentale amorfa e fibre (collagene,
reticolari ed elastiche). Membrana basale. Cellule proprie e migranti. Rapporti
cellule-matrice.
Tessuti connettivi propriamente detti: fibrillare lasso e denso,
reticolare, elastico, adiposo.
Tessuti connettivi di sostegno. Tessuto cartilagineo.
Organizzazione strutturale: la matrice e i condrociti. Istogenesi della
cartilagine. Tessuto osseo, non lamellare e lamellare. Osso spugnoso e
osso compatto. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti. Organizzazione microscopica
dell'osso compatto: l'osteone. Funzioni meccaniche e di omeostasi metabolica.
Cenni sui processi di ossificazione, intramembranosa e encondrale (da modello
cartilagineo), accrescimento e rimaneggiamento dell'osso.
Sangue. Plasma: composizione e funzioni. Eritrociti, globuli bianchi
e piastrine: morfologia e funzioni. Cenni su immunità acquisita, umorale
e mediata da cellule. Cenni sui tessuti emopoietici e emopoiesi.
Tessuto nervoso. Caratteristiche generali istologiche e anatomiche
(sostanza grigia e bianca, sistema nervoso centrale e periferico). Struttura
del neurone e flusso assonico. Classificazione dei neuroni. Cellule della
neuroglia: tipi cellulari e funzioni principali. Guaina di rivestimento
dell’assone: fibre mieliniche e amieliniche. Nervi e gangli. Conduzione
dell’impulso nervoso. Sinapsi elettriche e chimiche: struttura e funzioni.
Tessuto muscolare. Caratteristiche generali dei tessuti muscolari.
Tessuto muscolare striato scheletrico. Organizzazione del tessuto, della
fibra muscolare striata e delle miofibrille. Composizione molecolare delle
miofibrille e dei miofilamenti. Meccanismo della contrazione muscolare. Tessuto
muscolare striato cardiaco. Organizzazione del tessuto, della cellula
muscolare cardiaca e delle miofibrille. Connessioni tra cellule: dischi
intercalari. Meccanismo della contrazione muscolare cardiaca. Tessuto muscolare
liscio: organizzazione istologica e meccansimo della contrazione del
muscolo liscio.
LIBRI DI TESTO
Le caratteristiche dei diversi testi saranno illustrate nel corso della
prima lezione.
TESTO UNICO
• Dalle
Donne “Citologia e Istologia” EdiSES (2019)
OPPURE TESTI SEPARATI
BIOLOGIA CELLULARE
1 testo a scelta tra i seguenti:
• s Alberts
et al. “L’essenziale di biologia molecolare della cellula” ZANICHELLI, Quarta
Ed. 2015 (2011)
• Becker,
Kleinsmith, Hardin E Bertoni “Il mondo della cellula” Pearson Ed 2015 (2009)
• Ginelli e
Malcovati “Molecole, Cellule e Organismi Edises” 2016
• Karp,
“Biologia molecolare e cellulare”, V Ed., EdiSES, 2015 (2012)
ISTOLOGIA
1 testo a scelta tra i seguenti:
• Adamo et
al., “Istologia di V. Monesi”, VI Edizione, Piccin 2012 (V edizione 2004)
• Angelini,
Botti et al., “Biologia dei Tessuti” Edi-ermes 2007
• Colombo,
Olmo “Biologia Cellula e Tessuti” Edi- Donne “Citologia e istologia” EdiSES
2019
• Junqueira,
Mescher, “Istologia - Testo e Atlante”, VIII edizione, Piccin 2020 (oppure VII
ed. 2017)
Esami
L'scrizione agli esami avviene attraverso il sistema
Infostud
- Docente: MATTIA TONI