Obiettivi formativi
Il Corso si prefigge di impartire nozioni fondamentali circa la struttura della cellula, la sua organizzazione interna e le sue azioni verso l’esterno, considerando la cellula come singola entità o nel contesto di un insieme di elementi. Lo studente è pertanto atteso poter acquisire una conoscenza più approfondita e una maggior comprensione dei diversi fenomeni cellulari e dei meccanismi che sottendono al loro controllo. Questo anche in termini applicativi tramite l’apprendimento delle tecnologie e dei metodi utilizzati per giungere alle scoperte scientifiche che permettono di acquisire tali informazioni. E’ inoltre inteso che lo studente possa acquisire la capacità di raccogliere e interpretare dati scientifici nel campo ed altre informazioni nel campo della biologia cellulare ritenuti utili a determinare giudizi autonomi sulla loro rilevanza. E’ altresì atteso che lo studente acquisisca la piena capacità di comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non
specialisti e che sviluppi quelle capacità di apprendimento necessarie per
intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.
Prerequisiti
Sono da considerarsi propedeutiche, di particolare ausilio per un‘ottimale conseguimento del corso, conoscenze di base delle materie biochimica, biologia molecolare e microbiologia/immunologia.
Contenuti dell'insegnamento
Il Corso inizia con la descrizione delle metodiche e degli strumenti che permettono di visualizzare le cellule sia in vitro che nel loro contesto naturale. Verranno descritte le metodiche di microscopia, con particolare riguardo a quella che sfrutta la fluorescenza, che spaziano dalla microscopia intravitale, per studi in vivo minimamente invasivi, alla microscopia abbinata a video time-lapse, e le tecniche microscopiche di alta risoluzione quali microscopia elettronica e microscopia a forza atomica. Sono descritti anche altri strumenti che permettono di studiare il comportamento delle cellule in un contesto multicellulare o anche come singola cellula dell'organismo o in vitro. Il Corso si sviluppa di seguito nella trattazione dei principali fenomeni cellulari e come essi sono controllati a livello cellulare, biochimico e molecolare. Continua quindi con l’elaborazione delle caratteristiche strutturali e funzionali delle membrane cellulari, le modalità con cui singoli componenti e macromolecole si associano ad esse e come la parte interna della membrana plasmatica si collega al citoscheletro. Saranno approfonditi le modalità con cui avvengono i trasporti attraverso la membrana di ioni, soluti e piccole molecole, nonché il concetto della trasmissione elettrochimica basata su cambiamenti del potenziale di membrana.
Una sostanziale parte del Corso è dedicata alla comprensione dei sistemi con cui la cellula interagisce con il suo microambiente, in gran parte mediante la formazione di adesioni fra cellule e con la matrice extracellulare, e come questi collegamenti permettono la trasmissione di segnali estrinseci all’interno della cellula. In questo contesto sono forniti esempi rappresentativi sul ruolo fondamentale svolto da interazioni cellulari per il mantenimento di una corretta omeostasi, per il controllo di eventi pato-fisiologici, nonché come le stesse interazioni possono sottendere all’insorgenza e progressione di malattie. Nel discutere queste problematiche gli studenti sono resi edotti sulle peculiarità strutturali-funzionali del citoscheleto e la complessa regolazione della sua dinamicità. Anche in questo caso i fenomeni di base sono trattati nel contesto dei processi di adesione cellulare, della “mechanotransduction”, e della regolazione del movimento cellulare. A conclusione di questa parte del Corso sono trattate le proprietà strutturali-funzionali, ivi incluso le modalità di assemblaggio e rimodellamento, delle principali categorie di matrici extracellulari tipiche o esclusive dei tessuti connettivi, delle strutture fibrillari ed elastiche e delle membrane basali.
Tematiche relative agli eventi intracellulari riguardano la sintesi proteica e l’elaborazione delle proteine a livello post-translazionale; il traffico e smistamento di vescicole; l’endocitosi, l’esocitosi, e la fagocitosi, la funzione e dinamica degli organelli ed un’approfondita discussione sulle caratteristiche strutturali-funzionali dei motori proteici. Un altro capitolo estensivamente discusso è quello che si riferisce alla segnalazione intracellulare ed ai meccanismi che permettono la trasduzione di segnali all’interno della cellula. A questo argomento fa seguito una panoramica del controllo del ciclo cellulare e le modalità della divisione cellulare. Il Corso si conclude con la descrizione del fenomeno della morte programmata, considerando le principali varianti di questo fenomeno e ponendolo in un contesto fisiologico e patologico.
Programma esteso
Il Corso comprende le tematiche riportate di seguito che corrispondono esattamente ai capitoli del libro di testo: N.
Le tematiche discusse sono quindi:
1) I metodi e strumenti usati per visualizzare e monitorare il comportamento cellulare in vitro e in vivo;
2) La struttura e composizione delle membrane cellulari;
3) Le modalità di trasporto di ioni e soluti attraverso la membrana cellulare e i principi di segnalazione elettrochimica;
4) La struttura e funzione delle giunzioni cellula-cellula e cellula-matrice extracellulare ed il loro ruolo nel controllo dei processi cellulari di natura fisiologica e patologica;
5) La struttura, composizione e rimodellamento della matrice extracellulare e il suo ruolo nel controllo l'omeostasi dei tessuti;
6) La struttura, funzione e dinamicità del citoscheletro e la regolazione dei processi che coinvolgo il citoscheletro ed i legami della cellula alla matrice extracellulare, considerando in questo contesto il fenomeno della “mechanotransduction” ed il controllo della motilità cellulare;
7) La struttura e funzione delle proteine motrici;
8) La sintesi delle proteine e modifiche post-traduzionali;
9) Il traffico di microvescicole, l'endocitosi, l'esocitosi e la fagocitosi;
10) I meccanismi della trasduzione intracellulare di segnali esterni;
11) La regolazione del ciclo cellulare ed i processi che controllano la divisione cellulare;
12) I meccanismi che controllano la morte cellulare programmata.
Bibliografia
Il libro di testo consigliato per questo Corso è la sesta edizione di "Molecular Biology of the Cell", degli autori Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts e Peter Walter, pubblicata nel 2015 da Garland Sciences. Tale testo è stato scelto sulla base dell’ampio apprezzamento sia da parte di docenti che da parte di studenti di corsi di laurea delle aree della biologia, biotecnologie, medicina, farmacia e più generalmente di ambiti relativi a scienze della vita. Le lezioni sono impostate sulle illustrazioni contenute nei nove capitoli del libro prescelti per questo Corso e saranno integrate con schemi, figure e tabelle derivanti da altri testi ed articoli scientifici. Il contenuto delle presentazioni esposte durante le lezioni sono rese dopo ogni singola lezione disponibili agli studenti tramite il portale di Ateneo dedicato Elly.
Metodi didattici
Il Corso si basa su convenzionali lezioni frontali, per le quali il docente si avvale di presentazioni del tipo PowerPoint. Queste riportano le figure dei vari capitoli trattati del libro dal testo trattati. Le suddette presentazioni sono in qualche caso integrate da illustrazioni tratte da altri testi, articoli scientifici, e/o simili presentazioni fatte in contesti internazionali. In particolare, tali elementi integrativi sono intesi ai fini di fornire aggiornamenti ed introdurre nozioni derivanti da recenti scoperte nel settore, che potrebbero aver cambiato la visione riportata nel libro di testo. A seguito di ogni lezione, la relativa presentazione è pubblicata sul portale di Ateneo Elly ed è quindi accessibile agli studenti.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione del conseguimento del Corso consiste in una prima parte scritta (Appello parziale) ed una seconda parte orale (Appello verbalizzante), per l’effettiva verbalizzazione del voto finale. La parte scritta consta di un test composto da 32 domande a risposta multipla, in genere basate su 5 scelte per domanda. E' attribuito un punteggio pari a “1 punto” per ogni risposta corretta, considerando che per alcune domande la "risposta corretta" potrebbe comprendere più di una scelta. Non sono detratti punti per le domande a cui non viene data risposta, o a cui si dà una riposta sbagliata. La correzione dei compiti richiede in genere 5-7 giorni. La somma dei punti ottenuti definisce un punteggio preliminare espresso in trentesimi. Gli esiti delle prove sono resi noti agli studenti interessati tramite inserimento sul relativo verbale e pubblicazione sul portale di Ateneo Esse3. Le Prove scritte individuali possono essere visualizzate su richiesta degli studenti interessati, ma tale visualizzazione deve avvenire in organico e a seguito della pubblicazione su portale di Ateneo di tale evento. In tale occasione, il Docente illustra le risposte corrette di quella prova. Gli studenti che superano la parte preliminare dell'esame con un punteggio di almeno 18/30 possono scegliere di sostenere anche la parte orale ai fini di migliorare il voto finale. Permane la facoltà di accettare il punteggio ottenuto nella prima prova scritta utile in cui si è raggiunto il punteggio minimo di 18/30. In tal caso il punteggio ottenuto è verbalizzato come voto finale. L’esito positivo in una Prova scritta non ha scadenza, ovvero permane valido fino alla laurea. Non è ammesso ripetere la prova scritta qualora si sia ottenuto un punteggio pari o superiore 18/30.
In caso di non superamento non vi sono limiti nel numero di prove scritte, anche consecutive, conseguibili. Ovvero, non vi è alcun limite per la partecipazione alle Prove parziali durante le Sessioni di esami ordinarie e straordinarie. Permane però il vincolo che la verbalizzazione del voto basato su un punteggio ottenuto in una prova parziale deve necessariamente essere formalizzato in sede di Appello di esame orale con il relativo verbale pubblicato e sottoscritto digitalmente sul portale Esse3. E' obbligatoria la registrazione sul tale portale per poter accedere agli Appelli, sia parziali che verbalizzanti. Qualora vi siano problemi di registrazione sul portale Esse3, o altri motivi per cui lo studente non è riuscito a registrarsi, è consigliabile inviare una nota informativa al Docente mediante posta elettronica. Nel caso eccezionale in cui uno studente raggiunga un punteggio nelle Prove parziali pari a 16-17/30 su tre o più prove, anche in anni accademici e sessioni d’esame diverse, ovvero anche non consecutive, viene data la facoltà allo studente di accedere comunque ad un Appello d’esame orale.
E’ fortemente consigliato partecipare alle lezioni ed in casi di assenza chiedere ai compagni di corso di poter prendere visione delle note prese a lezione. La statistica dimostra che l’assenza da lezioni, o la partecipazione non attenta, comporta inevitabilmente seri problemi nel conseguimento della Prova parziale e quindi del Corso.
Altre informazioni
Chiarimenti su qualsiasi aspetto del Corso, sia in concettuale che pratico, sono fornite dal Docente. La descrizione del Corso, così come appare nel sito del Corso, è anche reiterata dal Docente in occasione della lezione introduttiva e dell'ultima lezione del Corso.
