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Oggetto:
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BIOLOGIA CELLULARE

Oggetto:

Cell Biology

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
INT0642
Docenti
Mara Brancaccio (Titolare del corso)
Alessandra Ghigo (Titolare del corso)
Vincenzo Calautti (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Biotecnologie
Anno
1° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/13 - biologia applicata
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica e biologia
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Comprensione dei principali processi biologici che regolano le funzioni cellulari di base. Studio dei processi di segnalazione cellulare in contesti fisiologici e loro alterazioni in contesti patologici.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza della struttura della cellula e del suo funzionamento. Deve inoltre conoscere i meccanismi molecolari alla base della sopravvivenza e della duplicazione cellulare.

Oggetto:

Programma

Programma

La cellula: struttura ed organizzazione

  • cellule eucariote e procariote
  • i compartimenti cellulari

La membrana

  • i fosfolipidi
  • l’organizzazione a doppio strato
  • la fluidità del doppio strato fosfolipidico
  • proteine intrinseche e proteine estrinseche
  • il citoscheletro come supporto meccanico al doppio strato lipidico

I meccanismi di trasporto delle piccole molecole

  • caratteristiche di permeabilità del doppio strato lipidico
  • proteine canale e proteine trasportatore: caratteristiche cinetiche dei due sistemi e modalità di funzionamento
  • trasportatore del glucosio
  • trasporto passivo e trasporto attivo
  • pompa del sodio e potassio: modalità di funzionamento
  • antiporto e simporto
  • regolazione dell’apertura e chiusura dei canali

Mitocondri e sintesi di ATP

  • nozioni generali sul processo di glicolisi, ossidazione del piruvato e ciclo di Krebs
  • sintesi chemio-osmotica di ATP
  • origini evolutive del mitocondrio

Reticolo endoplasmatico rugoso e apparato di Golgi

  • sintesi delle proteine di membrana e di secrezione
  • glicosilazione e maturazione delle proteine nel Golgi
  • traffico vescicolare: formazione di vescicole, movimento delle vescicole, riconoscimento del organello bersaglio

Meccanismi di indirizzamento delle proteine nei compartimenti cellulari

  • sequenze segnale e localizzazione delle proteine (entrata nel nucleo, nel reticolo endoplasmatico, nel mitocondrio

Recettori

  • la membrana come interfaccia di comunicazione con l’esterno
  • recettori: proteine intrinseche e specificità dell'interazione recettore-ligando
  • generazione di messaggi intracellulari: attivazione di processi di fosforilazione delle proteine
  • chinasi e fosfatasi
  • le GTPasi monomeriche e trimeriche
  • recettori associati a proteine Gs e Gi e la via di segnalazione dell’AMPc/protein chinasi A.
  • recettori associati a proteine Gq e la via di segnalazione della PLC e del Ca++.
  • i recettori tirosina chinasici e la via delle MAPK, della PI3K, della PLC.
  • la via di segnalazione JAK/STAT
  • la via di segnalazione attivata dal TGF-b
  • l’importanza dell'amplificazione del segnale intracellulare
  • meccanismi di disattivazione: degradazione del ligando; internalizzazione del recettore
  • gli ormoni steroidei possono attraversare la membrana: recettori citoplasmatici e nucleari

Il citoscheletro:

  • microfilamenti contrattili di actina e miosina e il movimento cellulare
  • filamenti intermedi
  • microtubuli ed il movimento degli organelli
  • la contrazione muscolare

La matrice extracellulare e i recettori adesivi

  • i collagene, laminina, fibronectina e proteoglicani
  • le proteine della matrice extracellulare stabiliscono interazioni multiple
  • l’interazione matrice extracellulare-cellula è mediata da recettori specifici: le integrine
  • struttura e funzione delle integrine e delle caderine

Il ciclo cellulare e la mitosi

  • il ciclo cellulare G1, S, G2 ed M.
  • ruolo delle cicline e delle cdk nella progressione del ciclo cellulare
  • i check point del ciclo cellulare: check point di G1 (Rb/E2F), di G2 (p53) e check point mitotico (cdc20/APC).

L’apoptosi

  • via intrinseca (p53 e il mitocondrio)
  • via estrinseca (i recettori di morte)

Cancro

  • le caratteristiche delle cellule tumorali
  • oncogeni ed oncosoppressori

Program

Cell structure and organization

  • eukaryotic and prokaryotic cells
  • cellular compartments

Biological membranes

  • phospholipids
  • the organization in double layers
  • fluidity of the phospholipid bilayer
  • intrinsic and extrinsic proteins
  • the cytoskeleton as mechanical support for the lipid bilayer

Membrane transport of small molecules

  • characteristics of permeability of the lipid bilayer
  • channel proteins and carrier proteins: kinetic properties of the two systems and operating methods
  • glucose transporter
  • passive transport and active transport
  • the sodium potassium pump: operating mode
  • antiport and symport
  • regulation of channel opening

Mitochondria and ATP synthesis

  • general information on the process of glycolysis, pyruvate oxidation and the Krebs cycle
  • chemo-osmotic ATP synthesis
  • evolutionary origin of mitochondria

Endoplasmic reticulum and Golgi apparatus

  • synthesis of membrane proteins and secretion
  • glycosylation and maturation of proteins in the Golgi
  • vesicular traffic: vesicle formation and movement, recognition of the target organelle

Mechanisms of protein sorting in different cellular compartments

  • signal sequences and protein localization (entry into the nucleus, the endoplasmic reticulum, the mitochondria)

Receptors

  • plasma membrane as a communication interface with the outside
  • receptors: intrinsic protein and the specificity of the receptor-ligand interaction
  • generation of intracellular messages: activation of protein phosphorylation
  • kinases and phosphatases
  • monomeric and trimeric GTPases
  • receptors associated with Gs and Gi proteins and the cAMP/protein kinase A signaling pathway
  • Gq protein coupled receptors and PLC/Ca++signaling pathway
  • tyrosine kinase receptors: MAPK, PI3K, PLC signaling pathways
  • JAK/STAT signaling pathway
  • TGF-b signaling pathway
  • amplification of intracellular signaling
  • inactivation mechanisms: degradation of the ligand; internalization of the receptor
  • steroid hormones can cross the membrane: cytoplasmic and nuclear receptors

The cytoskeleton:

  • microfilaments of actin and myosin, and cell movement
  • intermediate filaments
  • microtubule and organelle movement
  • muscle contraction

The extracellular matrix and the adhesive receptors

  • collagens, laminin, fibronectin and proteoglycans
  • extracellular matrix proteins establish multiple interactions
  • extracellular matrix-cell interaction is mediated by specific receptors: integrins
  • structure and function of integrins and cadherins 

The cell cycle and mitosis

  • G1, S, G2 and M cell cycle phases
  • role of cyclins and cdks in cell cycle progression
  • cell cycle checkpoints: G1check point (Rb/E2F), G2 check point (p53) and mitotic checkpoint (cdc20/APC)

Apoptosis

  • intrinsic pathway (p53 and mitochondria)
  • extrinsic pathway (the death receptor)

Cancer

  • hallmarks of cancer cells
  • oncogenes and tumor suppressors 
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Modalità di insegnamento

L’insegnamento prevede una serie di lezioni frontali e una serie di esercitazioni pratiche svolte in un laboratorio didattico durante le quali lo studente potrà acquisire nozioni pratiche sugli argomenti trattati a lezione

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto con voto espresso in trentesimi

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Alberts -; Biologia Molecolare della Cellula -; Zanichelli
Alberts -; L'essenziale di Biologia Molecolare della Cellula -; Zanichelli



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    Ultimo aggiornamento: 03/05/2023 12:27
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