BIOLOGIA APPLICATA ALL'ESERCIZIO FISICO
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2017/2018
- Docente
- MAURO TOGNON
- Crediti formativi
- 10
- Periodo didattico
- Primo Semestre
Obiettivi formativi
- BIOLOGIA APPPLICATA
Questo corso segue un percorso formativo che ha come obiettivo di condurre lo studente alla comprensione dell'organizzazione dei viventi a livello cellulare e delle macromolecole biologiche; delle proprietà delle cellule e delle macromolecole biologiche; delle loro capacità riproduttive e replicative; di come il flusso dell'informazione genetica passa dal DNA all'RNA e alle proteine; di come l'informazione genetica viene ereditata nelle generazioni e delle modalità di espressione dei geni in generale, nel tempo e nei diversi distretti tissutali, del risultato delle mutazioni. Comprendere la sequenza degli eventi patologici dovuti a mutazioni e che portano al fenotipo alterato come ad esempio, ipercolesterolemia familiare, talassemie, fibrosi cistica.
BIOLOGIA MOLECOLARE
Gli obiettivi principali di questo modulo consistono nel fornire allo studente:
-conoscenze di base sui principi fondamentali della biologia molecolare
-conoscenze sui meccanismi molecolari di adattamento del muscolo in seguito all’esercizio fisico
-conoscenze sull’associazione genotipo-fenotipo
-relazione tra la mutazione del DNA e le patologie ereditarie
-elementi di base sulla biologia delle cellule staminali
-elementi di discussione critica su approcci metodologici di terapia cellulare e delle applicazioni cliniche delle cellule staminali
-elementi di base per la comprensione di alcuni circuiti molecolari che sostengono il differenziamento cellulare Prerequisiti
- Lo studente deve possedere conoscenze di base riguardanti chimica, fisica, matematica, biologia cellulare, fondamenti di anatomia e fondamenti di scienze biologiche.
Contenuti del corso
- BIOLOGIA APPLICATA
Origine della vita. Procarioti ed Eucarioti. Macromolecole fondamentali: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. Struttura e funzioni del DNA e dell'RNA. Replicazione semiconservativa del DNA, trascrizione e codice genetico. Sintesi proteica. Traffico vescicolare. Virus e prioni. Ciclo cellulare, mitosi e meiosi. Stadi di sviluppo embrionale.
Citoscheletro. Mitocondri e produzione di energia. La contrazione muscolare. La cellula nervosa e il tessuto nervoso. GENETICA: Leggi di Mendel. Eccezioni al mendelismo, anomalie genetiche e cromosomiche. Mutazioni. Genoma umano e malattie genetiche. Sistema immunitario. Biologia cellulare dei tumori.
BIOLOGIA MOLECOLARE
PARTE A
La funzione contrattile, il muscolo scheletrico, la fibra muscolare, la miogenesi, meccanismi di controllo della proliferazione e del differenziamento dei mioblasti, la miosina e le sue isoforme, analisi elettroforetica delle MHC, fibre muscolari lente e veloci, metabolismo aerobico delle fibre di tipo I e II A, metabolismo anaerobico delle fibre di tipo II X.
Adattamento del muscolo scheletrico durante l’esercizio fisico: la regolazione della funzionalità contrattile, plasticità muscolare, calmodulina, calcineurina, NFAT, meccanismi di transizione delle isoforme MHC da veloci a lente e viceversa.
Meccanismi di ipetrofia muscolare: controllo della proliferazione delle cellule satelliti, IGF-1 e mIGF-1 e vie di biosegnalazione.
Cos’è il doping genetico: la terapia genica, cenni sui vettori di espressione e sulla loro veicolazione alle cellule di mammifero, meccanismi molecolari alla base del doping genetico, i topi mIGF-1, la miostatina e la distrofia muscolare, il Mighty baby, la follistatina, rischi associati al doping genetico.
Geni e prestazione atletica: le mutazioni genetiche ereditarie, geni ACE e ACTN3 e varianti geniche che correlano con la prestazione, come si effettua un test genetico, la PCR, identificazione del genotipo attraverso riconoscimento di mutazioni o inserzioni.
PARTE B
cenni sul processo di rigenerazione e riparazione tissutale. Le cellule staminali embrionali, adulte e iPSCs: i principali meccanismi molecolari che ne governano il differenziamento e le loro potenziali applicazioni.
Gli agenti che regolano in vitro il differenziamento cellulare.
Osteogenesi e condrogenesi: implicazioni nell’ambito della medicina rigenerativa di osso e cartilagine.
Gli ormoni steroidei e proteici e il loro meccanismo d’azione.
La via del segnale mediata da TGF-beta e da Wnt.
PARTE C
TRASCRIZIONE E CONTROLLO TRASCRIZIONALE:
La trascrizione genica, modificazioni della cromatina e modificazioni post traduzionali. Regolazione della trascrizione: il segnale mTOR. Il differenziamento mioblastico (Fibroblasti, Mioblasti; MyoD, MEF e miogenine).
LO SPLICING E LO SPLICING ALTERNATIVO:
La maturazione dell’RNA messaggero mediante splicing. Formazione del 5’ cap site e poliadenilazione dell’RNA messaggero. Splicing alternativo; exon skipping. Esempi: Fibronectina, troponina e Large conductance calcium-activated potassium channels.
TRADUZIONE:
Sintesi proteica, RNA ribosomali e tRNA. I microRNA e controllo post-trascrizionale.
LA MUTAZIONE DEL DNA E PATOLOGIE:
Tipi di mutazione genica, protein folding e agenti mutageni. Il gene DMD e la sua espressione, le distrofine e le distrofinopatie. Metodi didattici
- Lezioni frontali
Modalità di verifica dell'apprendimento
- BIOLOGIA APPPLICATA
La verifica prevede una prova scritta formata da 100 domande che prevedono una risposta giusta tra 5 possibili. Ad ogni risposta corretta viene attribuito 0,3 punti (+0,3), zero punti alle risposte non date (0), mentre la risposta sbagliata viene penalizzata con meno 0,15 (-0,15). La verifica con 100 risposte positive su /100 totali, prevede la votazione di 30/30 e la lode. La verifica scritta dura 2 ore.
BIOLOGIA MOLECOLARE
Durante le lezioni il docente sottopone gli studenti a verifiche istantanee monitorando, attraverso semplici domande, la capacità di apprendimento e le singole abilità comunicative.
La verifica finale sulla conoscenza e capacità di comprensione consiste in una prova d’esame scritta della durata di 2 ore, in cui lo studente darà prova di conoscenza sugli argomenti del programma dell’insegnamento attraverso 4 domande a risposta aperta (in fase di valutazione si terrà conto della correttezza e della completezza di ogni risposta) ed un quiz di 30 domande a risposta multipla (3 possibili risposte di cui una sola giusta, senza sottrazione di punteggio a risposta sbagliata). Per superare l’esame è necessario acquisire un punteggio minimo di 18 su 30.
Il voto finale risulterà dalla media ponderata dei voti conseguiti in ciascuna prova. Testi di riferimento
- Testi consigliati per BIOLOGIA
Autori Vari, a cura di De Leo, Ginelli, e Fasano. Biologia e Genetica, 4a EDIZIONE. Editore EdiSES, Napoli
B. Alberts, et al. - Biologia molecolare della cellula - Ed. Zanichelli, Bologna
W.K.Purves et al. Elementi di Biologia e Genetica. Ed. Zanichelli, Bologna
G.M. Cooper, R.E. Hausman. La Cellula. Un approccio molecolare. Ed. Piccin, Padova
J. D. Watson et al. Biologia molecolare del gene. Ed. Zanichelli, Bologna
Testi consigliati per GENETICA
M.R. Cummings - Eredità. EdiSES, Napoli
B. A. Pearce – Genetica – Ed Zanichelli
T. Strachan, A. Read - Genetica umana molecolare - Ed. UTET, Torino
D. Watson et al. DNA ricombinante. Ed. Zanichelli, Bologna
In alternativa, previa consultazione con il docente, ogni altro testo aggiornato di Biologia e Genetica, pubblicato dopo il 2011
BIOLOGIA MOLECOLARE
F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani, Biologia Molecolare, Casa Editrice Ambrosiana
Lo studente avrà a disposizione le presentazioni in PPT usate durante le lezioni in aula.
