Laurea magistrale a ciclo unico in Odontoiatria e protesi dentaria

Biologia applicata

Codice insegnamento
4S01530
Docenti
Maria Scupoli, Monica Mottes
Coordinatore
Maria Scupoli
crediti
8
Settore disciplinare
BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA
Lingua di erogazione
Italiano
Sede
VERONA
Periodo
LEZIONI 2° SEMESTRE 1° 2° -3°-4°-5°-6° ANNO dal 15-feb-2021 al 28-mag-2021.

Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Fornire le conoscenze di base della biologia umana in una visione evoluzionistica che enfatizzi i processi molecolari e cellulari comuni agli organismi viventi. Educare lo studente alla valutazione critica dei dati sperimentali, descrivendo e discutendo importanti esperimenti del passato e contemporanei. Illustrare i meccanismi di base relativi ai processi di: duplicazione, trasmissione, espressione dell’informazione biologica ereditaria, le modalità di insorgenza delle sue variazioni e l’organizzazione del genoma umano. Illustrare l’interazione e l’ordine gerarchico di espressione di geni-chiave nello sviluppo dei denti. Fornire conoscenze aggiornate sugli strumenti, le metodiche e le applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante, con particolare riferimento alle applicazioni biotecnologiche pertinenti l’ambito specialistico dell’Odontoiatria. Fornire le conoscenze necessarie per saper riconoscere le modalità di trasmissione dei caratteri ereditari normali e patologici e di illustrare condizioni genetiche che compromettono la salute dentale. Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le conoscenze di base dei meccanismi che regolano la vita e la riproduzione cellulare, le interazioni fra cellule, fra organismi e fra organismi e ambiente. Dovrà inoltre dimostrare di avere acquisito conoscenze sui meccanismi di trasmissione dei caratteri ereditari (genetica mendeliana e post-mendeliana, genetica di popolazioni). Dovrà saper riconoscere le modalità di trasmissione di malattie genetiche nell’uomo, in particolare quelle che riguardano lo sviluppo e la struttura dei denti. Tali conoscenze di base rappresentano un pre-requisito per ulteriori approfondimenti specialistici che saranno oggetto degli insegnamenti dei successivi anni di corso.

Programma

Le molecole che caratterizzano gli esseri viventi. Ipotesi di evoluzione chimica; l'esperimento di Urey e Miller. Gli eventi che caratterizzarono probabilmente l'inizio della vita sulla terra. La datazione degli eventi mediante isotopi radioattivi e il ciclo del 14C. Le caratteristiche universali dei viventi. Teoria cellulare MACROMOLECOLE BIOLOGICHE: caratteristiche. Alcuni metodi di analisi e studio (centrifugazione, spettrofotometria, cristallografia, uso di radioisotopi, elettroforesi) LA TEORIA EVOLUZIONISTICA proposta da Darwin. La moderna teoria sintetica dell’evoluzione: “Nothing in biology makes sense, but in the light of evolution” (T.Dobshansky) L’evoluzione della specie umana (cenni) Lo studio di Organismi modello in biologia. L’albero della vita ha tre ramificazioni principali: batteri, archea, eucarioti. Procarioti: caratteristiche generali, habitat, interazioni con altri organismi e con l’ambiente. Scissione binaria. Dai procarioti agli eucarioti: teoria endosimbiontica. La struttura delle membrane EUCARIOTI: organelli cellulari, struttura e funzioni (cenni). Cenni su lavoro cellulare e metabolismo energetico I protisti: eucarioti unicellulari primitivi Dagli unicellulari ai pluricellulari: tappe dell’evoluzione (Volvox, Trichoplax adhaerens). Adesione e comunicazione intercellulare. Le molecole segnale Nozioni di base su CRESCITA E DIVISIONE CELLULARE: ciclo cellulare e suo controllo. Mitosi. Nucleo: cromatina, cromosomi. Morte cellulare: necrosi e apoptosi. Ploidia e strategie riproduttive: riproduzione asessuata e riproduzione sessuata. Meiosi e gametogenesi umana. Il cariotipo umano normale. Metodi di analisi pre e post-natali. Citogenetica. Anomalie cromosomiche di numero e struttura. Le osservazioni e gli esperimenti storici che hanno portato alla SCOPERTA DEL MATERIALE GENETICO: F.Miescher; gli esperimenti di Griffith, di Avery, McLeod e McCarty, di Hershey e Chase sull’identificazione del DNA; la struttura della doppia elica (R.Franklin, M. Wilkins, J Watson e F Crick), la complementarietà delle basi (E Chargaff), la replicazione semiconservativa (Meselson e Stahl),. Anche RNA è molecola depositaria dell’informazione (Fraenkel-Conrat) DNA polimerasi e replicazione del DNA “in vivo” (in procarioti ed eucarioti) e “in vitro” (tecnica della PCR). Telomerasi e replicazione dei telomeri. Denaturazione, rinaturazione, ibridazione del DNA. Gli enzimi di restrizione. Le sonde molecolari. (applicazioni: Southern blotting, FISH,) FLUSSO INFORMAZIONALE: dal DNA alle proteine. Gli studi di A. Garrod, l’ipotesi “un gene-un enzima” di Beadle e Tatum, il “dogma centrale” della biologia molecolare. Vari tipi di RNA, loro ruolo nelle tappe del flusso informazionale. La trascrizione nei procarioti: il gene, il promotore, RNA polimerasi. mRNA policistronici. La trascrizione negli eucarioti: il gene, il promotore, altre sequenze regolative, RNA pol II, maturazione dei trascritti, splicing alternativo. Traduzione nei procarioti e negli eucarioti: i protagonisti e le tappe del processo. Codice genetico: decifrazione caratteristiche. Aminoacidi e codoni, teoria del vacillamento. Codoni di terminazione. Sintesi proteica nella cellula eucariotica, modificazioni post-traduzionali e destino delle proteine. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti: operoni lac e trp. Regolazione dell’ espressione genica negli eucarioti. Struttura della cromatina (l’esempio dell’inattivazione del cromosoma X nei mammiferi). Interruttori molecolari: modi di interazione con il DNA. Ruolo di RNA non codificanti (ncRNA) nel silenziamento genico. Esempio di controllo spazio-temporale di espressione genica: i geni delle globine. Biologia dello sviluppo: lo sviluppo rappresenta l’espressione differenziale del genoma. Geni selettori con ruolo “gerarchicamente superiore” (esempi: geni omeotici). Geni coinvolti nello sviluppo dei denti, loro mutazioni e conseguenze fenotipiche (agenesie semplici e sindromi complesse) E’ possibile tornare indietro nella via del differenziamento? Gli esperimenti di Briggs & King; Wilmut e la pecora Dolly. La riprogramma zione cellulare (S.Yamanaka) Espressione genica e determinazione del sesso nell’uomo: SRY e DSS. ORGANIZZAZIONE DEL GENOMA UMANO E SUA PLASTICITÀ: elementi trasponibili, le famiglie geniche, pseudogeni, sequenze ripetute, amplificazione genica. Evoluzione dei genomi. MUTAZIONE. Preadattatività (test di piastramento in replica). Mutazioni e selezione, il concetto di fitness adattativa. Mutazioni nelle regioni codificanti, nelle regioni regolative, nelle regioni non codificanti. Variabilità genetica individuale. Mutazioni spontanee: tautomeria delle basi, errori nella replicazione (Cenni al MMR, mismatch repair) Mutazioni indotte: agenti mutageni chimici: tipi e modo d’azione. Identificazione di sostanze mutagene: test di Ames. Mutageni fisici: radiazioni UV, radiazioni ionizzanti. Cenni di radiobiologia: tipi di radiazioni, LET e EBR. Mutazioni somatiche e cancro: classi di geni mutati nei tumori (oncogèni, geni oncosopressori, geni della riparazione) e tipologia delle mutazioni (guadagno di funzione, perdita di funzione) BIOLOGIA DELL’INVECCHIAMENTO: cause molecolari e genetiche, ruolo dei radicali liberi, effetti protettivi degli anti-ossidanti e delle restrizioni caloriche. Senescenza cellulare, limite di Hayflick, accorciamento dei telomeri, mutazioni del DNA mitocondriale Introduzione alla Tecnologia del DNA ricombinante: vettori di clonaggio, genoteche e cDNAteche. Come si possono produrre proteine di interesse farmacologico (esempi: insulina, HbS Ag, vaccini sperimentali anti-carie). Animali transgenici (topi “knock in” e topi “knock out”) nella ricerca biomedica. GENETICA generale e UMANA Gli esperimenti di G.Mendel. Le leggi dell'ereditarietà: la segregazione degli alleli, l'assortimento indipendente dei geni. Gli esperimenti della scuola di T.H. Morgan. Associazione e ricombinazione. Geni concatenati Genetica dei gruppi sanguigni (ABO, Rh). Vari tipi di ereditarietà: autosomica dominante, autosomica recessiva, legata al sesso Modalità di trasmissione delle malattie genetiche nell’uomo, vari esempi di malattie AD, AR, legate all’X. Malattie ereditarie di interesse per l’odontoiatra. Malattie genetiche e salute dentale Interpretazione e discussione di alberi genealogici Eccezioni al mendelismo: le mutazioni dinamiche, il fenomeno dell’imprinting, le disomie uniparentali L’eredità citoplasmatica (mitocondriale) Frequenze alleliche e genotipiche nelle popolazioni. Legge di Hardy-Weinberg. Le lezioni saranno erogate in modalità online, in diretta streaming e registrate sulla piattaforma Moodle.

Modalità d'esame

L'esame di Biologia Applicata è svolto in forma scritta, per i moduli di Biologia e di Genetica. Il voto finale tiene conto della valutazione della prova in ciascun modulo.
La prova scritta riguarda potenzialmente tutti gli argomenti elencati nel programma. I quesiti sono formulati come domande a risposta multipla e domande a risposta aperta. Le domande richiedono la conoscenza della terminologia scientifica in ambito biologico e l’abilità di collegare in forma sistemica le conoscenze di Biologia e Genetica.
L'esame sarà superato se la valutazione globale del corso integrato sarà maggiore o uguale a 18/30. La valutazione complessiva delle risposte alle domande è espressa in 30esimi.

L'esame è svolto in presenza. Per l'anno 2020-2021 la modalità a distanza è comunque garantita per tutti gli studenti che lo chiederanno.





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