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