Corso integrato: Biologia e Genetica
Principato struttura e funzione della cellula 5 CFU
Saccucci geni, eredità e mutazioni 4 CFU
Marinelli medicina narrativa 2 CFU
Biologia (aula Q) : lunedì, ore 11-13.30
mercoledì, ore 11-13.30
giovedì, ore 8.30-11
Variazioni orario: giovedì 15 dicembre (recupero per PROGRESS TEST del 16 novembre)
Note:
1. gennaio 2016: lezioni mercoledì 11, giovedì 12, mercoledì 18, giovedì 19, mercoledì 25
2. valutazione scritta (facoltativa), lunedì 30 gennaio 2017, ore 14-18, aula X
NOVEMBRE 2016
1) gio 3: Origine della vita. Evoluzione chimica e biologica
2) lun 7: Cenni su struttura/funzione di acidi nucleici e
proteine. Lipidi e membrane biologiche
3) mer 9: Aspetti generali dei modelli cellulari Eucarioti e
Procarioti. Le tre categorie di viventi, Eubatteri, Archea
ed Eucarioti
4) gio 10: Modalità di organizzazione del DNA nei procarioti e
negli eucarioti. La strategia evolutiva degli Eubatteri,
ruolo delle mutazioni e degli scambi orizzontali di DNA
5) lun 14: Evoluzione della cellula Eucariote. Cenni su periodo
Cambriano ed comparsa di organismi pluricellulari. Reti
biologiche, moduli funzionali e “systems biology”
6) gio 17: Cenni sui virus e sul loro possibile ruolo nell’evoluzione
NOVEMBRE 2016
7) lun 21: La struttura del nucleo e dei pori nucleari. Membrana
nucleare, struttura e funzione della cromatina,
organizzazione e struttura del nucleolo
8) mer 23: Il processo di trascrizione e maturazione dell’RNA.
La regolazione della trascrizione in Eucarioti e Procarioti
9) gio 24: Origine e ruolo dei piccoli RNA e dei long non coding
RNA
10) lun 28: Struttura e funzione dei ribosomi. Il meccanismo della
sintesi proteica
11) mer 30: Sintesi proteica nel citosol e destino post-sintetico
delle proteine. Il proteasoma e la degradazione di proteine
nel citosol
DICEMBRE 2016
12) gio 1: Struttura e funzione del reticolo endoplasmatico ruvido
13) lun 5: Il reticolo endoplasmatico liscio ed il suo ruolo nel
meccanismo di detossificazione
14) mer 7: Struttura e funzione dell’apparato di Golgi, secrezione e
biogenesi dei lisosomi. Ruolo biologico dei lisosomi
15) gio 15: Cenni sulla duplicazione del DNA e sui principali
meccanismi di riparazione del DNA. Il ciclo cellulare ed i
meccanismi di controllo
GENNAIO 2017
16) mer 11: Struttura e funzione del citoscheletro. La divisione
cellulare per mitosi, differenze tra mitosi e meiosi
17) gio 12: Senescenza, invecchiamento cellulare e cancro. Cellule
staminali. I vari tipi di morte cellulare, apoptosi - necrosi
- autofagia
18) mer 18: Cenni sui meccanismi di comunicazione tra cellule.
Comunicazione mediante formazione e liberazione di
nanovescicole. Ruolo biologico degli esosomi
19) gio 19: Cenni su aspetti generali del metabolismo. Struttura e
funzione dei mitocondri. Mitocondri e respirazione
cellulare
20) mer 25: Riproduzione degli organismi viventi. I meccanismi
molecolari alla base della formazione dei gameti. Sesso
ed evoluzione
Molecole, Cellule e OrganismiCoordinamento a cura di: E. Ginelli, M. Malcovati
Edizione I/2016N
ISBN9788879599146
EDISES
Biologia = βίος + λόγος
scienza a forte componente storica,
non formula leggi assolute ma
elabora teorie valide oggi, forse
confutabili domani
La composizione chimica del vivente è
qualitativamente diversa rispetto a quella
dell'ambiente che lo circonda
Un vivente è formato da atomi organizzati in
molecole … un insieme di molecole non è vivo
βίος = Vita = proprietà che un sistema chimico manifesta
quando raggiunge un elevato livello di organizzazione
La cellula è la più piccola struttura vivente
L’organizzazione del vivente si basa su:
Informazione per riprodurre sé stesso
Metabolismo per esistere e crescere
I viventi condividono le stesse caratteristiche: nascita, crescita e
riproduzione sono le più evidenti manifestazioni della vita per i
procarioti (e gli eucarioti unicellulari)
riproduzione crescita riproduzione
Nascita, crescita, riproduzione, e morte sono le più
evidenti manifestazioni della vita degli organismi
eucarioti pluricellulari
La riproduzione consente di mantenere la vita nel tempo
La vita passa da un individuo all’altro … si perpetua e si
evolve
• L’evoluzione modifica gli
organismi viventi
• Nuove specie discendono da
specie più antiche
La vita che conosciamo
deve originariamente essere
derivata dalla non vita
Le biomolecole si possono formare
spontaneamente
Le biomolecole possono
polimerizzare per formare
macromolecole
Il Pianeta Terra esiste da circa 4,5 miliardi di anni
Universo: antico di oltre 10 miliardi di anni
Siamo certi
dell’esistenza
della vita solo
sulla Terra
Non abbiamo
prove su come
dove e quando
la vita si possa
essere generata
Intensi raggi cosmici
Intrensa radiazione UV
Pioggia di meteoriti
• Il più antico minerale
~ 4,4 mld di anni
• Le più antiche rocce
~ 4,4 mld di anni
Intense scariche elettriche nell’atmosfera
Cicli di evaporazione e precipitazione
Liberazione di gas e di energia termica per vulcanesimo
E’ avvenuta l’attesa sintesi abiotica di biomolecole
Si sono formati amminoacidi in numero poco superiore a 20
metano, acqua, azoto scariche elettriche acido cianidrico
aldeide formica
RCHO + NH3 RCHNH HCN
amminonitrile
immina
- H2O
+ H2O + H2O
- NH3
amminoacido
si formano amminoacidi in numero non molto superiore a 20
E’ stata dimostrata la
presenza di amminoacidi e
altre molecole organiche
anche nelle Nebulose
interstellari
Più L- che D-amminoacidi
- H2O
+ H2O
HCNpolimerizzazione
uracile
si formano le basi puriniche e pirimidiniche presenti nel RNA
adenina
HCHO ribosio
si possono formare zuccheri
Stadi di Evoluzione Chimica
1. Sintesi abiotica di monomeri come
amminoacidi e basi azotate
2. Formazione per
disidratazione di
polimeri come
proteine e acidi
nucleici
3. Brodo
primordiale
4. Confinamento di molecole e macromolecole
in strutture delimitate da membraneProtobionti o Protocellule
Sono stabili, ma il loro
ambiente interno tende a
differire da quello esterno
Hanno un metabolismo elementare,
capacità di crescere e persino di
dividersi, sono distrutti a causa di
fenomeni osmotici
La pompa sodio/potassio è di fatto un meccanismo per pompare
acqua fuori dalla cellula(1) raggio atomico di Na+ è più piccolo
di quello di K+
(2) stessa carica elettrica
(3) maggiore densità di carica
(4) maggiore sfera di solvatazione
scambiando Na+ con K+ si ha un ingresso
consistente di acqua = la cellula si rigonfia
e quindi esplode …
L’aumento di complessità dalle protocellule alle cellule aggrava
l’impatto osmotico con l’ambiente esterno che diventa sempre più
diluito = CRISI OSMOTICA
Poiché non si può diminuire la
concentrazione interna, la soluzione è
eliminare l’acqua che entra per osmosi
Molecole
organiche
nelle grotte e
nelle lagune
Polimeri
organici e
formazione
di un brodo
primordiale
Formazione
di
protocellule
Formazione
della Terra,
con crosta e
atmosfera
Presenza di
procarioti
nei mari e
negli oceani
Presenza anche
di eucarioti
nei mari e
negli oceani
Organismi
multicellulari
prima nei mari
e poi sulla
terraferma
Evoluzione Chimica
Evoluzione Biologica
Geology: Evidence of life in Earth's oldest rocksNature 537, 500–501 (22 September 2016) doi:10.1038/nature19429 Published online 31 August 2016
When did life first arise on Earth? Analysis of ancient rocks in Greenland that contain
structures interpreted as bacterial in origin suggest that Earth might have been an
abode for life much earlier than previously thought. See Letter p.535
Figure 1: Una roccia vecchia 3,7
miliardi di anni con tracce di
esseri viventi. Analizzando roccie molto antiche,
Nutman et al. hanno identificato
strutture coniche con l’aspetto di
stromatoliti (indicate come linee
nere tratteggiate) che sono possibili
traccie di vita batterica
Molti elementi fanno ritenere che la vita potrebbe
essersi originata molto presto
I più antichi fossili < 4 mld di anni (Procarioti?)
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