Italiano

Principali metodi d’indagine in Biologia cellulare. Comunicazione intercellulare. Meccanismi di traduzione del segnale: messaggeri e recettori. I sistemi del citoscheletro. Le strutture extracellulari, l’adesione e le giunzioni cellulari. I sistemi delle membrane citoplasmatiche: struttura, funzione e traffico di membrana. DNA mitocondriale. Meccanismi di morte cellulare. Differenziamento cellulare. Il ciclo cellulare. I tumori.

G.Karp. Biologia cellulare e molecolare. EdiSeS.; Becker et al. Il mondo della cellula. EdiSES;
Cooper&Hausman La cellula. Un approccio molecolare. Piccin

L'insegnamento si prefigge di fornire conoscenze più approfondite della complessità strutturale e funzionale delle cellule e delle modalità attuate per integrare l’attività dei diversi componenti cellulari in condizione fisiologica. L’acquisizione di tali conoscenze sarà necessaria per lo studio delle patologie associate all’alterazione di tali attività.
Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze avanzate riguardanti:
-l’organizzazione morfo-funzionale della cellula animale e sulle sue principali attività quali la mobilità, la morte, la proliferazione, il differenziamento;
- i meccanismi che stanno alla base dei processi di comunicazione cellula-cellula e cellula-microambiente;
-le metodiche, strumentazioni e procedure di base e d'avanguardia utilizzate per la sperimentazione nel settore.
Nello specifico lo studente:
- sarà in grado di riconoscere i diversi organelli e altre strutture all’interno della cellula, e laddove possibile riconoscere il tipo di cellula, mediante immagini di microscopia elettronica;
-avrà acquisito la consapevolezza che le attività dei diversi componenti cellulari sono perfettamente integrate al fine di rendere la cellula una unità funzionale;
-avrà acquisito la consapevolezza di come il rapporto della cellula con altre cellule e con fattori del suo microambiente sia fondamentale per una corretta funzionalità della cellula stessa, del tessuto di appartenenza e per il mantenimento dell’omeostasi dell’intero organismo.

Conoscenze e abilità fornite dal corso di Citologia e Istologia.

Il corso è articolato in 56 ore di lezioni frontali (7 CFU). Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula con l’ausilio di presentazioni power point.

Prova scritta e prova orale:
-la prova scritta ha una durata di 60 minuti e consta di 40 domande con 5 alternative di riposta. Non vengono assegnate penalità per le risposte errate. Il punteggio è valutato in 30esimi e la prova scritta si considera superata se lo studente raggiunge il punteggio di 18/30. Gli studenti che abbiano superato la prova scritta, possono accedere all'esame orale.
-la prova orale è volta ad accertare la capacità di interpretazione autonoma e le capacità espositive nel discutere gli argomenti del programma di Biologia Cellulare.
L'esame si considera superato soltanto quando entrambe le prove (scritta ed orale) sono state superate; il voto finale è dato dalla valutazione complessiva basata sulla votazione ottenuta nella prova scritta integrata dalla prova orale.

Lo studente potrà avvalersi del materiale didattico (slides) pubblicate sul sito web del Dipartimento.
Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati, ma anche su richiesta inoltrata via email.

Lo sviluppo della Biologia cellulare moderna. Unità di misura in Biologia cellulare. Principali metodi d’indagine in Biologia cellular. Microscopia ottica e Microscopia elettronica a trasmissione e a scansione. Allestimento di un preparato per la microscopia elettronica a trasmissione. Studio dell’Ultrastruttura del protoplasma attraverso immagini di microscopia elettronica. Comunicazione intercellulare. Meccanismi di traduzione del segnale: messaggeri e recettori. Segnali chimici e recettori di membrana. La regolazione ormonale endocrina e paracrina. Recettori associati a proteine G: via dell’cAMP e via dell’IP3 e DAG. Recettore dell’acetilcolina (via dell’ossido nitrico). Recettori α- e β-adrenergici. Azione dell’adrenalina e del glucagone. Recettori associati a proteine G nella percezione sensoriale. Recettori ad attività tirosina chinasica (RTK). Fattori di crescita come messaggeri (PDGF, FGF etc.). Via di Ras. Via mediata da PI3K-Akt. Recettore per l’insulina. Recettori con attività serina/treonina chinasica (TGF-β). Convergenza, divergenza e dialogo crociato tra le vie di segnalazione. Recettori citosolici e nucleari. I sistemi del citoscheletro. Tecniche di studio del citoscheletro. Origine dei microtubuli: studi in vitro e in vivo. Modello dell’instabilità dinamica dei microtubuli. Il centro organizzatore dei microtubuli (MTOC): centrosoma e corpo basale. Organizzazione e polarizzazione dei microtubuli in vari tipi di cellule. Assemblaggio e polarità dei microfilamenti di actina. Proteine che legano l’actina. Assemblaggio dei filamenti intermedi. Le proteine associate ai microtubuli: MAP non motrici e MAP motrici. Movimento basato sui microtubuli. Ciglia e flagelli. Trasporto assonemale. Alterazione delle ciglia in alcune patologie. Movimento basato sull’actina: miosine convenzionali e non convezionali. Ruolo dell’actina nella locomozione cellulare. Le strutture extracellulari, l’adesione e le giunzioni cellulari. La matrice extracellulare delle cellule animali. Le proteine strutturali: collagene ed elastina. Proteoglicani. Ialuronato e proteoglicani nella cartilagine. Le proteine adesive: fibronectina e laminina. Le metalloproteinasi della matrice. Integrine: adesioni focali ed emidesmosomi. Via di segnalazione cellulare mediata dalle integrine (FAK). Interazioni cellula-cellula. Ruolo dell’adesione cellulare nell’infiammazione. Le caderine e lo sviluppo embrionale. Caderine e inibizione da contatto. I batteri patogeni e le proteine di adesione cellulare. Le giunzioni cellulari. I sistemi delle membrane citoplasmatiche: struttura, funzione e traffico di membrana. Alcuni approcci allo studio delle endomembrane. Reticolo endoplasmatico rugoso. Biosintesi catene polipeptidiche (meccanismo co-traduzionale e post-traduzionale). Sintesi di proteine secretorie e lisosomali sui ribosomi legati al RER. Sintesi di proteine integrali di membrana sui ribosomi legati al RER. Glicosilazione nel RER. Controllo di qualità. Proteasoma. Risposta alle proteine non ripiegate (UPR). Funzioni del Reticolo endoplasmatico liscio. Apparato del Golgi. N- ed O-glicosilazione nel complesso del Golgi. Apparato del Golgi e metabolismo dei lipidi. Asimmetria di membrana. Smistamento delle proteine. Tipi di vescicole di trasporto e loro funzioni. Fusione della vescicola alla membrana plasmatica (v-SNARE e t-SNARE). Importazione delle proteine nei perossisomi, nel nucleo e nei mitocondri. Endocitosi in fase fluida ed endocitosi mediata da recettore. Recettori housekeeping e recettori di segnale: internalizzazione delle LDL, del ferro e dei recettori di fattori di crescita e ormoni. Endocitosi nelle cellule polarizzate e Transcitosi. Fagocitosi. Endosomi. Lisosomi e la digestione cellulare. DNA mitocondriale. Genoma mitocondriale. Meccanismi di morte cellulare. Necrosi. Apoptosi: via mitocondriale e via recettoriale. Proteine anti-apoptotiche e proteine pro-apoptotiche. Caspasi. Fagocitosi dei corpi apoptotici. Autofagia. Differenziamento cellulare. Differenziamento ed equivalenza genomica. Espressione genica differenziale. Cellule totipotenti e cellule pluripotenti. Clonazione: esperimenti di Briggs e King, Gurdon, Wilmuth. Modificazioni epigenetiche ed espressione genica. Riprogrammazione nucleare. La proliferazione delle cellule differenziate. Le cellule staminale adulte ed embrionali. Il ciclo cellulare. Le fasi del ciclo cellulare. Durata del ciclo cellulare in diversi tipi di cellule. Mitosi. Condensina e coesina. Ruolo del fuso mitotico nella mitosi. Congressione e allineamento dei cromosomi. Movimenti cromosomici in anafase. Complessi Cdk/cicline nella regolazione del ciclo cellulare. Checkpoints del ciclo cellulare. I tumori. Terminologia. Differenziamento e anaplasia. Caratteristiche delle cellule cancerose. Metastasi. Il ruolo degli agenti chimici e delle radiazioni nella progressione tumorale. Agenti infettivi e tumori. Proto-oncogeni ed oncogeni. Geni oncosoppressori. Geni gatekeeper e geni caretaker.

Italian

Main research methods in Cell Biology. Intercellular communication. Signal transduction mechanisms: messengers and receptors. The cytoskeleton. The extracellular structures, adhesion and cell junctions. The cytoplasmic membrane systems: structure, function and membrane trafficking. Mitochondrial DNA. Mechanisms of cell death. Cell differentiation. The cell cycle. The tumors.

G.Karp. Biologia cellulare e molecolare. EdiSeS.; Becker et al. Il mondo della cellula. EdiSES;
Cooper&Hausman La cellula. Un approccio molecolare. Piccin

The course aims to provide more in-depth knowledge of the structural and functional complexity of cells and the methods carried out to integrate the activity of the different cellular components in physiological condition. The acquisition of such knowledge will be needful for the study of the pathologies associated with the alteration of these activities.
At the end of the course, the student will have acquired advanced knowledge regarding:
-the morpho-functional organization of the animal cell and its main activities such as mobility, death, proliferation, differentiation;
- the mechanisms underlying the cell-cell and cell-microenvironment communication processes;
- the basic and advanced methods, instruments and procedures used for experimentation in the field.
Specifically, the student:
- will be able to recognize the different organelles and other structures within the cell, and where possible to recognize the type of cell, using electron microscopy images;
- will have acquired the awareness that the activities of the different cellular components are perfectly integrated in order to make the cell a functional unit;
- will have acquired the awareness of how the relationship of the cell with other cells and with factors of its microenvironment is needful for a correct functionality of the cell itself, of the tissue of belonging and for maintaining the homeostasis of the whole organism.

Knowledges and skills acquired during the course of Cytology and Histology.

The course is divided into 56 hours of frontal lessons (7 CFU). Lessons are held weekly in the classroom with the help of power point presentations.

Test and oral exam:
The written test has a duration of 60 minutes and consists of 40 questions with 5 answer alternatives. No penalties are given for incorrect answers. The score is evaluated in 30ths and the written test is considered passed if the student reaches the score of 18/30. Students who have passed the written test can access the oral exam.
- the oral exam is aimed at ascertaining the capacity for autonomous interpretation and the expository skills in discussing the topics of the Cell Biology program.
The exam is considered passed only when both tests (written and oral) have been passed; the final grade is given by the overall evaluation based on the grade obtained in the written test integrated with the oral exam.

The student will be able to use the teaching material (slides) published on the Department's website.
The teacher will be available for students as indicated, and upon request via email.

The development of modern cell biology. Unit of measurement in cell biology. Principal methods of investigation in cell biology. Optic microscopy; transmission and scanning electron microscopy. Preparation of a preparation for transmission electron microscopy. Study of the protoplasm ultrastructure through electron microscopy images. Intercellular communication. Signal transduction mechanisms: messengers and receptors. Chemical signals and membrane receptors. Endocrine and paracrine hormone regulation. Receptors associated with G proteins: cAMP pathway and IP3 and DAG pathway. Acetylcholine receptor (nitric oxide pathway). α- and β-adrenergic receptors. Action of adrenaline and glucagon. Receptors associated with G proteins in sensory perception. Receptors with tyrosine kinase activity (RTK). Growth factors such as messengers (PDGF, FGF etc.). Ras pathway. PI3K-Akt pathway. Insulin receptor. Receptors with serine/threonine kinase (TGF-β) activity. Convergence, divergence and cross talk between signaling pathways. Cytosolic and nuclear receptors. Cytoskeleton systems. Cytoskeleton study techniques. Origin of microtubules: in vitro and in vivo studies. Model of dynamic microtubule instability. The organizing center of microtubules (MTOC): centrosome and basal body. Organization and polarization of microtubules in various cell types. Assembly and polarity of actin microfilaments. Proteins that bind actin. Assembly of intermediate filaments. Microtubule-associated proteins: MAP non-motor and MAP motive. Microtubule-based movement. Cilia and flagella. Alteration of the cilia in some pathologies. Actin-based movement: conventional and non-conventional myosins. Role of actin in cellular locomotion. Extracellular structures, adhesion and cellular junctions. The extracellular matrix of animal cells. Structural proteins: collagen and elastin. Proteoglycans. Hyaluronate and proteoglycans in cartilage. Adhesive proteins: fibronectin and laminin. Matrix metalloproteinases. Integrins: focal adhesions and hemidesmosomes. Integrin-mediated cellular signaling pathway (FAK). Cell-cell interactions. Role of cell adhesion in inflammation. Cadherins and embryonic development. Cadherins and contact inhibition. Pathogenic bacteria and cell adhesion proteins. Cellular junctions. Cytoplasmic membrane systems: structure, function and membrane traffic. Some approaches to the study of endomembranes. RER. Polypeptide chain biosynthesis (co-translational and post-translational mechanism). Synthesis of secretory and lysosomal proteins on ribosomes linked to RER. Synthesis of integral membrane proteins on ribosomes linked to RER. Glycosylation in the RER. Quality control. Proteasome. Response to non-folded proteins (UPR). Functions of the smooth endoplasmic reticulum. Golgi apparatus. N- and O-glycosylation in the Golgi complex. Golgi apparatus and lipid metabolism. Membrane asymmetry. Protein sorting. Types of transport vesicles and their functions. Plasmatic vesicle fusion (v-SNARE and t-SNARE). Import of proteins into peroxisomes, nucleus and mitochondria. Fluid phase endocytosis and receptor-mediated endocytosis. Housekeeping receptors and signal receptors: internalization of LDL, iron and growth factor receptors and hormones. Endocytosis in polarized cells and Transcitosis. Phagocytosis. Endosomes. Lysosomes and cellular digestion. Mitochondrial DNA. Mitochondrial genome. Mechanisms of cell death. Necrosis. Apoptosis: mitochondrial and receptor pathway. Anti-apoptotic proteins and pro-apoptotic proteins. Caspase. Phagocytosis of apoptotic bodies. Autophagy. Cellular differentiation. Genomic differentiation and equivalence. Differential gene expression. Totipotent cells and pluripotent cells. Cloning: experiments of Briggs and King, Gurdon, Wilmuth. Epigenetic modifications and gene expression. Nuclear reprogramming. The proliferation of differentiated cells. Adult and embryonic stem cells. The cell cycle. The phases of the cell cycle. Cell cycle duration in different cell types. Mitosis. Condensin and coexin. Role of the mitotic spindle in mitosis. Congress and alignment of chromosomes. Chromosomal movements in anaphase. Cdk / cycline complexes in cell cycle regulation. Checkpoints of the cell cycle. Tumors. Terminology. Differentiation and anaplasia. Characteristics of cancer cells. Metastasis. The role of chemical agents and radiation in tumor progression. Infectious agents and tumors. Proto-oncogenes and oncogenes. Tumor suppressor genes. Gatekeeper genes and caretaker genes.