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Oggetto:
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BIOLOGIA CELLULARE

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Cell Biology

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Anno accademico 2019/2020

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

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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.

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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

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto con voto espresso in trentesimi

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Testi consigliati e bibliografia

Alberts – Biologia Molecolare della Cellula – Zanichelli
Alberts – L'essenziale di Biologia Molecolare della Cellula – Zanichelli

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Note

Modalità d’esame: Esame scritto

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 28/05/2019 17:32
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