BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE - BIOLOGIA MOLECOLARE A - L
Anno accademico 2018/2019 - 1° anno- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE: Rosaria ACQUAVIVA
- BIOLOGIA MOLECOLARE: Angela Anna MESSINA
SSD
- BIO/15 - Biologia farmaceutica
- BIO/11 - Biologia molecolare
Semestre: 1° e 2°
Obiettivi formativi
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
Fornire allo studente le capacità di:
- descrivere le strutture ed i processi biologici fondamentali della cellula e degli organismi viventi utilizzando una terminologia scientifica appropriata;
- capire l’importanza della variabilità affinché si possa distinguere e motivare la differenza tra organismi viventi;
- applicare autonomamente le conoscenze acquisite alla soluzione di problemi inerenti la biologia;
- valutare criticamente le implicazioni ed i risultati di scoperte innovative nell’ambito della biologia cellulare e degli organismi viventi;
- utilizzare le conoscenze sui meccanismi di base che regolano la materia vivente e gli organismi viventi (animali e vegetali) come substrato per lo studio di altre materie biologiche del loro Corso di Laurea;
- seguire le scoperte innovative nell’ambito della biologia cellulare e degli organismi viventi consultando la letteratura scientifica.
- BIOLOGIA MOLECOLARE
Gli studenti del corso apprenderanno i concetti base inerenti la natura del materiale genetico, il significato del flusso dell’informazione genetica e dei meccanismi che ne controllano il mantenimento. Gli studenti saranno inoltre in grado di discutere semplici problematiche inerenti la struttura delle macromolecole che portano l’informazione genetica, i meccanismi che permettono il mantenimento, la continuità e la qualità dell’informazione genetica. Inoltre, gli studenti saranno in grado di comprendere e discutere i principi su cui si basano le più semplici tecniche di analisi delle biomolecole.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
Lezioni frontali con l'ausilio di diapositive, di filmati da internet
Esercitazioni e problem based learning
- BIOLOGIA MOLECOLARE
Lezioni frontali
Prerequisiti richiesti
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
Non sono previsti requisiti minimi
- BIOLOGIA MOLECOLARE
Conoscenze base di biologia cellulare e biochimica.
Frequenza lezioni
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
La frequenza è obbligatoria come previsto dall'ordinamento didattico del Corso di Laurea (http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13_ctf).
- BIOLOGIA MOLECOLARE
Richiesta la frequenza ai fini dell'ammissione a prove in itinere programmate durante il corso.
Contenuti del corso
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
Composizione molecolare delle cellule: acqua, sali, aminoacidi, proteine, glicidi, lipidi e acidi nucleici.
Origine ed evoluzione delle cellule. Livelli di organizzazione degli organismi viventi: virus, procarioti, eucarioti e loro rapporto.
Morfologia della cellula animale e vegetale procariota ed eucariota.
Membrane biologiche, trasporto attraverso le membrane biologiche.
Strutture intracellulari: Nucleo. Ribosomi. Reticolo endoplasmatico. Apparato di Golgi. Lisosomi. Perossisomi. Mitocondri. Citoscheletro. Plastidi: Cloroplasti, Cromoplasti, Leucoplasti: struttura e funzioni. Vacuoli. Parete cellulare. Accrescimento della parete cellulare. Modificazioni della parete cellulare: lignificazione, cutinizzazione, suberificazione, mineralizzazione, gelificazione, pigmentazione
Cenni sulla fotosintesi (fase luminosa e fase oscura), fotorespirazione; piante C3 e piante C4.
Cenni sul metabolismo: metaboliti primari, intermedi e secondari.
Tessuti vegetali: Tessuti meristematici o embrionali. Tessuti adulti o definitivi: sistema parenchimatico, sistema tegumentale, sistema conduttore, sistema segregatore e sistema meccanico.
Forma e struttura della foglia; stomi, traspirazione, guttazione, abscissione. Modificazioni delle foglie.
Forma e struttura del fiore. Forma e struttura del fusto. Funzione di trasporto: Xilema e Floema. Forma e struttura della radice. Accrescimento secondario.
Cenni di genetica: concetti di eterozigote, omozigote ed emizigote, dominanza e recessività dei caratteri, genotipo, fenotipo e cariotipo, leggi di Mendel.
Ciclo cellulare. Duplicazione del DNA, mitosi, meiosi, mutazioni a carico del DNA;
Codice genetico, trascrizione, traduzione.
Il programma è articolato in cinque parti in base ad una scansione temporale degli argomenti trattati.
PARTE PRIMA 1 CFU - 7h
Composizione materia vivente. Acqua e Sali minerali, Amminoacidi e Proteine, Carboidrati e Lipidi, Acidi Nucleici, Organismi viventi, Virus, Procarioti, Eucarioti
PARTE SECONDA 2 CFU - 14h
Differenza tra cellula eucariotica e cellula procariotica, Struttura e trasporto della membrana biologica. Organelli: Reticolo endoplasmatico; Apparato di Golgi, Mitocondri; Lisosomi, Perossisomi; Ribosomi, Citoscheletro; Nucleo, Cromatina e cromosomiPARTE TERZA 2 CFU - 14h
Differenza tra cellula vegetale e animale.
Cellula vegetale. Plastidi. Cenni sulla Fotosintesi; Fotorespirazione; Piante C3 e piante C4; Vacuoli; Metaboliti secondari; Parete cellulare. Accrescimento della parete cellulare. Modificazioni della parete cellulare: lignificazione, cutinizzazione, suberificazione, mineralizzazione, gelificazione, pigmentazione.
Istologia Vegetale. Definizione e Classificazione dei tessuti. Tessuti meristematici. Tessuti adulti: sistema parenchimatico, sistema tegumentale, sistema conduttore, sistema meccanico e sistema secretore. Gli ormoni vegetali.PARTE QUARTA 1 CFU – 7 h
Divisione cellulare: crescita cellulare, ciclo cellulare e mitosi. Riproduzione: riproduzione asessuale, riproduzione sessuata e meiosi, gametogenesi, cicli ontogenetici, ciclo metagenetico.
Cenni di genetica: concetti di eterozigote, omozigote ed emizigote, dominanza e recessività dei caratteri, genotipo, fenotipo e cariotipo, leggi di Mendel. Difetti Congeniti.PARTE QUINTA 1 CFU – 7 h
Organografia vegetale: Forma e struttura della foglia; stomi, traspirazione, guttazione, abscissione. Modificazioni delle foglie.
Forma e struttura del fiore. Forma e struttura del fusto. Funzione di trasporto: Xilema e Floema. Forma e struttura della radice. Accrescimento secondario. - BIOLOGIA MOLECOLARE
La struttura del DNA – conformazioni tautomeriche delle basi – le conformazioni della doppia elica – la topologia del DNA. La struttura dell’RNA – classi di RNA. L’organizzazione del DNA nella cellula – i genomi procariotici ed eucariotici – elementi strutturali dei cromosomi – il nucleosoma – gli istoni – aspetti molecolari della duplicazione e della segregazione cromosomale. La replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti – le DNA polimerasi batteriche ed eucariotiche. Mutazione e riparazione del DNA. La trascrizione nei batteri e negli eucarioti – le RNA polimerasi. Maturazione dell’RNA – lo splicing – cenni di splicing alternativo. Il codice genetico. La sintesi proteica nei procarioti e negli eucarioti – classi di RNA coinvolte nella traduzione – il ribosoma - fasi della traduzione – Cenni di egolazione dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti. Principali tecniche di biologia molecolare: l’elettroforesi di macromolecole biologiche – sonde d’ibridazione – il clonaggio genico – le librerie: genomiche e a DNA – la PCR – il sequenziamento.
Testi di riferimento
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
- Solomon, Berg, Martin -Biologia- Ed. Edises
- D. Sadava, D.V. Hillis, H.C. Heller, M.R. Berenbaum-Biologia-Ed.Zainichelli
- N.L. Campbell. -Biologia- Ed. Zanichelli
- Solomon, Berg, Martin -Struttura e processi vitali nelle piante- Ed. Edises
- Curtis, Barnes, Schnek, Massarini- Invito alla Biologia- Ed Zanichelli
- BIOLOGIA MOLECOLARE
1) "Fondamenti di biologia molecolare", Lizabeth A. Allison, Zanichelli editore; 2) "Genomi 4", T.A. Brown, ed. Edises
Programmazione del corso
| BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE | |||
| Argomenti | Riferimenti testi | ||
|---|---|---|---|
| 1 | Composizione materia vivente. Acqua e Sali minerali, Amminoacidi e Proteine, Carboidrati e Lipidi, Acidi Nucleici | Testi 1, 2, 3 | |
| 2 | Organismi viventi, Virus, Procarioti, Eucarioti e loro rapporto | Testi 1, 2, 3 | |
| 3 | Differenza tra cellula eucariotica e cellula procariotica, Struttura e trasporto della membrana biologica. | Testi 1, 2, 3 | |
| 4 | Organelli: Reticolo endoplasmatico; Apparato di Golgi, Mitocondri; Lisosomi, Perossisomi; Ribosomi, Citoscheletro; Nucleo, Cromatina e cromosomi | Testi 1, 2, 3 | |
| 5 | Differenza tra cellula vegetale e cellula animale: Plastidi. Cloroplasti. Cenni sulla Fotosintesi; Fotorespirazione; Piante C3 e piante C4; Vacuoli; Metaboliti secondari. | Testi 1, 2, 3 | |
| 6 | Parete cellulare. Accrescimento della parete cellulare. Modificazioni della parete cellulare: lignificazione, cutinizzazione, suberificazione, mineralizzazione, gelificazione, pigmentazione | Testi 1, 4 | |
| 7 | Tessuti vegetali: Tessuti meristematici; Tessuti parenchimatici e tessuti tegumentali; Tessuti meccanici, tessuti secretori e tessuti conduttori | Testi 1, 4 | |
| 8 | Cenni : Forma e struttura della foglia; stomi, traspirazione, guttazione, abscissione. Modificazioni delle foglie. Forma e struttura del fiore. Forma e struttura del fusto. Funzione di trasporto: Xilema e Floema. Forma e struttura della radice. | Testi 1, 4 | |
| 9 | Cenni di genetica: concetti di eterozigote, omozigote ed emizigote, dominanza e recessività dei caratteri, genotipo, fenotipo e cariotipo, Difetti congeniti; leggi di Mendel. | Testi 1, 2, 3 | |
| 10 | Ciclo cellulare. Duplicazione del DNA, mitosi, meiosi, mutazioni a carico del DNA; | Testi 1, 2, 3 | |
| 11 | Codice genetico, trascrizione, traduzione. | Testi 1, 2, 3 | |
| BIOLOGIA MOLECOLARE | |||
| Argomenti | Riferimenti testi | ||
| 1 | Componenti chimici della cellula: Importanza dei legami deboli e forti nei sistemi biologici | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 2 | La struttura del DNA e dell’RNA: denaturazione e rinaturazione - struttura secondaria - topologia – le topoisomerasi | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 3 | Organizzazione del genoma procariotico | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 4 | Organizzazione dei genomi eucariotici: sequenze uniche e ripetute - esoni ed introni - livelli strutturali della cromatina (dal nucleosoma al cromosoma) e sua regolazione – assemblaggio dei nucleosomi - Duplicazione e segregazione dei cromosomi ( | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 5 | Replicazione del DNA: le DNA polimerasi - meccanismi della sintesi discontinua del DNA – selezione delle origini - terminazione della replicazione - differenze fra procarioti ed eucarioti | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 6 | Mutabilità e riparazione: i danni al DNA e i principali meccanismi di riparazione | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 7 | La trascrizione: le RNA polimerasi – la trascrizione nei procarioti – la trascrizione negli eucarioti - modalità di controllo della trascrizione - trasporto dell’RNA | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 8 | Lo splicing dell’RNA: la reazione di splicing – lo spliceosoma – lo splicing alternativo | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 9 | La traduzione: gli RNA messaggeri – gli RNA transfer (struttura e basi modificate) – le amminoacil-tRNA sintetasi – il ribosoma – inizio della traduzione – allungamento – terminazione – i fattori di trascrizione - differenze fra eucarioti e procarioti | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 10 | Il codice genetico: la degenerazione – l’universalità – mutazioni puntiformi – mutazioni soppressore | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 11 | Principali meccanismi di regolazione dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
| 12 | Principali tecniche di biologia molecolare | “I principi di biochimica del Lenhinger”, NL Nelson e MM Cox, ed. Zanichelli “Fondamenti di Biologia molecolare”, LA Allison, ed. Zanichelli “Biologia molecolare, principi e tecniche”, MM Cox, ed. Zanichelli “Biologia molecolare del gene”, Watson JD et | |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
Scritto e/o orale
- BIOLOGIA MOLECOLARE
Prevista una prova scritta preselettiva per poter accedere all'esame orale. Previste prove in itinere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- BIOLOGIA VEGETALE E BIOLOGIA ANIMALE
1) Una cellula eucariotica e una procariotica si differenziano perché
A) La cellula eucariotica ha la membrana plasmatica
B) La cellula procariotica è priva di nucleo
C) La cellula eucariotica può avere flagelli
D) La cellula eucariotica può avere parete cellulare
E) La cellula procariotica non può sintetizzare proteine
2) Quale di queste caratteristiche NON è propria del complesso del Golgi?
A) Nelle cellule vegetali, produzione di polisaccaridi della parete cellulare
B) Elaborazione di proteine
C) Formazione di vescicole secretorie contenenti glicoproteine
D) Ricezione dei materiali provenienti dal RE
E) Accumulo di prodotti della digestione cellulare - BIOLOGIA MOLECOLARE
- Replicazione del DNA in eucarioti e procarioti
- Caratteristiche delle DNA polimerasi in procarioti e eucarioti
- Telomerasi
- Caratteristiche dei vari RNA cellulari e loro abbondanza
- RNA polimerasi eucariotiche e procariotiche- Processo di trascrizione in procarioti ed eucarioti
- Splicing intronico
- Sintesi proteica in procarioti e eucarioti
- PCR
- Sequenziamento del DNA