Scuola di Medicina e Chirurgia

Obiettivi formativi

Lo Studente deve acquisire una conoscenza sufficientemente approfondita sull’organizzazione strutturale ed ultrastrutturale delle cellule che vanno a costituire i tessuti umani ed i meccanismi principali attraverso i quali le cellule funzionano e differenziano. La conoscenza di questa base permetterà allo studente lo studio futuro dei vari processi patologici.

L’obiettivo principale di questo insegnamento consiste nel fornire una conoscenza di base della biologia cellulare e dell’istologia. In particolare, il corso si prefigge di dotare lo studente delle basilari nozioni sui processi di base che avvengono nelle cellule, sulle strutture subcellulari, e le loro relative funzioni, sull’ organizzazione morfo-funzionale dei vari tipi di cellule e delle componenti extra-cellulari costituenti i tessuti dell'organismo umano, dei loro precursori staminali, della proliferazione e del differenziamento cellulare, nonché dell'istogenesi, dei meccanismi omeostatici, del rinnovamento, riparazione e rigenerazione tissutale.

Prerequisiti

Conoscenze sulla biologia cellulare e sull’organizzazione morfo-funzionale dei tessuti umani apprese durante gli studi in Scuole Secondarie.

Risultati di apprendimento previsti

Da indicare per ciascun Descrittore di Dublino (DD=

DD1 Conoscenza e capacità di comprensione

DD2 Conoscenza e capacità di comprensione applicate

DD3-5 Competenze trasversali

Al termine del corso, lo studente avrà competenze nell’ ambito dei processi di base di funzionamento delle cellule procariotiche ed eucariotiche, dell’organizzazione morfo-funzionale dei vari tipi di cellule, delle strutture subcellulari, e le loro relative funzioni, e delle componenti extra cellulari costituenti i tessuti umani. Inoltre, avrà competenze sui loro precursori staminali, sulla proliferazione e sul differenziamento cellulare, nonché sui meccanismi dell’istogenesi, rinnovamento e rigenerazione tessutale. Avrà in ultimo la capacità di comprendere e descrivere l’organizzazione delle gonadi nella gametogenesi e la dinamica della fecondazione, il processo di migrazione ed impianto dello zigote e la sequenza dei processi differenziativi nello sviluppo embrionale. Poiché è un esame del primo anno, il corso si propone anche di stimolare l’interesse dello studente mediante la descrizione di alcune patologie e sindromi correlate alla materia di studio e l’approfondimento di tematiche specifiche grazie alla lettura di articoli di ricerca pubblicati su riviste scientifiche di alto impact factor.

Descrittore di Dublino 1: conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa avrà acquisito conoscenze i) sui meccanismi di base di funzionamento delle cellule eucariotiche, che includono i meccanismi trasporto dei soluti attraverso le membrane, i meccanismi di espressione genica, lo smistamento delle proteine verso i differenti compartimenti cellulari, ii) sull’organizzazione strutturale delle cellule eucariotiche, e iii) sui meccanismi di divisione cellulare, iv) sull’organizzazione morfo-funzionale dei vari tipi di cellule, delle strutture subcellulari, e le loro relative funzioni, e delle componenti extra cellulari costituenti i tessuti umani.

Descrittore di Dublino 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di i) riconoscere morfologicamente un tessuto e quindi descrivere la sua funzione biologica, ii) leggere e comprendere criticamente il testo di un articolo scientifico pertinente alla Biologia Cellulare ed all’Istologia.

Descrittore di Dublino 3: Autonomia di giudizio

Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di valutare dall’analisi morfologica cellulare e del tipo di colorazione del tessuto, il tipo di tessuto in oggetto; essere in grado di valutare criticamente i risultati delle ricerche scientifiche applicati al settore pubblicate sulle riviste scientifiche internazionali.

Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso

·          Abilità comunicative

Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di descrivere e commentare le conoscenze biologiche ed istologiche acquisite, adeguando le forme comunicative agli interlocutori, di comunicare i concetti acquisiti della biologia e dell’istologia in modo chiaro ed organico, di commentare ed esporre i risultati di articoli scientifici su tematiche biologiche ed istologiche mediante presentazioni orali supportate da slides in formato ppt.

Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita

·          Capacità di apprendere in modo autonomo

Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di

aggiornarsi attraverso la consultazione delle pubblicazioni scientifiche del settore, e delle risorse telematiche a loro disposizione e di valutare criticamente i risultati delle ricerche scientifiche applicati al settore

Contenuti di insegnamento (Programma)

Le basi chimiche della vita e le macromolecole biologiche: legami chimici, reazioni chimiche e macromolecole biologiche: lipidi, carboidrati, acidi nucleici, proteine.

Cellule procariotiche ed eucariotiche: differenze strutturali e funzionali.

Membrana plasmatica, struttura e funzione: architettura molecolare della membrana. Il doppio strato lipidico come unità base delle membrane biologiche. La fluidità del doppio strato lipidico e la temperatura di transizione. Le proteine di membrana e loro interazioni. Asimmetria della membrana. Diffusione dei lipidi e delle proteine di membrana. Trasporto delle piccole molecole attraverso la membrana: trasporto passivo (diffusione semplice, diffusione facilitata (proteine canale e vettrici, simporto e antiporto). Trasporto attivo mediato dalle proteine vettrici accoppiate con una sorgente di energia. Struttura, funzione e regolazione della pompa Sodio/Potassio.

Organizzazione strutturale del nucleo e dell’involucro nucleare.

Nucleo: replicazione semiconservativa del DNA (esperimento di Meselson e Stahl): processo enzimatico della replicazione del DNA; RNA primasi; DNA polimerasi, topoisomerasi e ligasi; estensione dei telomeri da parte della telomerasi; cenni sui meccanismi di riparo del DNA. Organizzazione del DNA, istoni e nucleosomi: dalla cromatina al cromosoma.

Trascrizione: struttura molecolare del gene nei procarioti e negli eucarioti. RNA polimerasi. RNA messaggeri, ribosomiali e transfer. Fasi del processo di trascrizione. Interazioni tra DNA e proteine. Fattori trascrizionali basali e cooperazione con l’RNA Polimerasi II. Processi di maturazione dell’RNA: capping, splicing, poliadenilazione. Livelli di regolazione dell'espressione dei geni (struttura della cromatina; inizio e termine della trascrizione, enhancers, silencers, elementi in cis e in trans; splicing canonico e splicing alternativo, segnali di stabilità dei messaggeri).

Traduzione: codice genetico, esperimenti per la decifrazione del codice genetico e sue proprietà. Struttura e funzione del ribosoma, e dei tRNA nella sintesi delle proteine. L'attivazione degli amminoacidi: reazioni dell'attivazione amminoacidica e amminoaciltRNA sintetasi. Interazione dell’mRNA, degli rRNA e dei tRNA e ribosomi nella sintesi proteica. Fasi di inizio, allungamento e termine della traduzione. Meccanismi di regolazione traduzionale.

Folding e degradazione delle proteine: Chaperones molecolari, processo di ubiquitinazione.

Il reticolo endoplasmico liscio e rugoso (RER e REL): struttura, composizione chimica e funzione. L'ipotesi del segnale: caratteristiche dei segnali. Inserimento cotraduzionale e posttraduzionale. Segnali di arresto, peptidasi del segnale, proteine monopasso e multipasso. Segnali postinserzionali e ulteriori destinazioni delle proteine sintetizzate nel RE. Il dolicolo e la N-glicosilazione delle proteine sintetizzate nel RER. Il REL e la sintesi dei lipidi di membrana, degli ormoni steroidei e degli acidi biliari. Smistamento delle proteine di secrezione e di membrana dal RE al complesso del Golgi.

Il complesso del Golgi: struttura e composizione chimica delle membrane del complesso del Golgi. Organizzazione sequenziale delle cisterne e vescicole di smistamento. Oglicosilazione delle proteine di secrezione e di membrana, rielaborazione delle catene oligosaccaridiche legate all' N destinate ai lisosomi.

I lisosomi e la digestione intracellulare: struttura, composizione chimica. Tipi di percorso dei materiali da digerire nei lisosomi. Vie di sintesi e smistamento ai lisosomi delle proteine enzimatiche (il segnale del mannosio 6 fosfato ed il suo recettore).

Smistamento e maturazione delle proteine secretorie e di membrana. Secrezione proteica regolata e secrezione costitutiva.

I perossisomi e le reazioni ossidative: Perossisomi, struttura e distribuzione, composizione chimica e permeabilita delle membrane, contenuto enzimatico della matrice e ossidazioni del substrato. Segnali che dirigono le proteine ai perossisomi. Biogenesi.

Mitocondri: struttura e funzione. Origine endosimbiontica. Forma, struttura e distribuzione dei mitocondri nelle cellule. Organizzazione molecolare delle membrane esterna ed interna, della matrice mitocondriale. Il sistema genetico dei mitocondri: il DNA circolare e organizzazione dei geni e del genoma. Trasporto delle proteine codificate dal DNA nucleare. I segnali che indirizzano le proteine ai corretti compartimenti mitocondriali. Elementi di Bioenergetica: ciclo di Krebs, catena di trasporto degli elettroni mitocondriale, fosforilazione ossidativa.

Organizzazione del citoscheletro: microfilamenti, filamenti intermedi e microtubuli. Movimento intracellulare basato sui microtubuli: chinesina e dineina. Motilità basata sui microtubuli. Movimento basato sull’actina: le miosine. Movimento muscolare basato sui filamenti. L’actina e il controllo della motilità nelle cellule non muscolari.  

Il ciclo cellulare e sua regolazione: Le fasi del ciclo cellulare (interfase e mitosi) e i loro rapporti causali. Gli eventi critici del ciclo cellulare e durata delle fasi del ciclo cellulare. Fattori che promuovono il passaggio dalla fase GI alla S, G2 e M. Geni che regolano il ciclo cellulare. La divisione cellulare ed i suoi stadi: eventi della profase, condensazione cromosomica. I cinetocori, struttura del DNA nella regione centromerica, i telomeri. Formazione del fuso, microtubuli del cinetocore e microtubuli interpolari. La disgregazione dell'involucro nucleare e del nucleolo. Eventi della metafase. Eventi dell’anafase, le componenti e i meccanismi del movimento anafasico. Anafase A e B e modelli di movimento anafasico. Regolazione del movimento anafasico. Eventi della telofase e citocinesi.

Meiosi: Significato biologico della meiosi. Fasi della meiosi.

Meccanismi di morte cellulare: Necrosi, apoptosi e regolazione dell’apoptosi

TESSUTI

Metodi di studio: Basi di microscopia ottica. Indicare i principali metodi istologici per lo studio di cellule e tessuti; illustrare i principi su cui si basano i metodi istochimici

Materia vivente: Identificare le strutture delle cellule dei mammiferi; concetto di tessuto, organo ed apparato. Illustrare i meccanismi che connotano le interazioni morfo-funzionali nucleocitoplasmatiche, cellula-cellula, cellula-matrice.

Tessuti epiteliali. Descrivere le caratteristiche del rivestimento epiteliale del corpo. Riconoscere e classificare gli epiteli di rivestimento e illustrare le specializzazioni citologiche degli epiteli: polarità cellulare, citoscheletro, specializzazioni di membrana; istogenesi, organizzazione istologica, classificazione; riferimenti esemplificativi del rapporto struttura-funzione (epidermide, epitelio intestinale, epitelio ciliato, endoteli). Classificare le ghiandole esocrine e le ghiandole endocrine e descriverne le caratteristiche morfo-funzionali che ne consentono il riconoscimento; riferimenti alle principali ghiandole esocrine ed endocrine.

Tessuti connettivi. Istogenesi, mesenchima. Descrivere le caratteristiche morfo-funzionali del tessuto connettivo propriamente detto, della matrice extracellulare, del liquido interstiziale, delle cellule del connettivo e del tessuto adiposo; spiegare i meccanismi di regolazione di quest'ultimo.

Sangue e linfa. Riconoscere e classificare le cellule del sangue: eritrociti, granulociti, linfociti, monociti, piastrine. Cenni sulla composizione del plasma sanguigno. Determinazione dei principali valori ematici. Descrivere lo sviluppo e riconoscere le cellule emopoietiche, le cellule linfoidi e del sistema immunitario.

Tessuto cartilagineo. Istogenesi, organizzazione istologica e rapporti morfo-funzionali. I vari tipi di cartilagine. Il pericondrio. Meccanismi di nutrizione e di accrescimento della cartilagine.

Tessuto osseo. Organizzazione istologica del tessuto osseo compatto e spugnoso. Il periostio. I vari tipi di ossificazione. Meccanismi di accrescimento e rimodellamento dell’osso. Funzioni del tessuto osseo.

Tessuti muscolari. Istogenesi, organizzazione istologica e rapporti morfo-funzionali del tessuto muscolare striato scheletrico, striato cardiaco e liscio. Il muscolo scheletrico come organo endocrino.

Tessuto nervoso. Istogenesi ed organizzazione generale e rapporti morfo-funzionali. Tipi di neurone e loro morfologia. La nevroglia. La sinapsi. La fibra nervosa; struttura generale dei nervi.  

LO SVILUPPO PRENATALE

Metodi di studio dell’embriologia sperimentale.

Morfogenesi e processi molecolari. Illustrare i principi generali che regolano il differenziamento e l'istogenesi

Gametogenesi. L’organizzazione strutturale delle gonadi: illustrare le funzioni del testicolo, la spermatogenesi ed i relativi meccanismi di controllo ormonale; illustrare le funzioni dell'ovaio, dell'ovogenesi. Descrivere le fasi della follicologenesi, ovulazione, ciclo ovarico, ciclo uterino ed i relativi meccanismi di controllo ormonale.

La fecondazione. Aspetti strutturali e correlazioni morfo-funzionali.

Lo sviluppo iniziale. Segmentazione dello zigote, formazione della morula e sue caratteristiche, formazione della blastocisti, impianto. Illustrare i fenomeni che regolano lo sviluppo del disco embrionale trilaminare. Proprietà delle cellule staminali embrionali. Descrizione dello sviluppo embrionale delle prime quattro settimane. Cenni di organogenesi.

Formazione degli annessi embrionali.

Organizzazione della didattica

Ore

Totali

Didattica frontale

Pratica (laboratorio, campo, esercitazione, altro)

Studio individuale

250

130

/

120

CFU/ETCS

10

Testi di riferimento

Biologia: Biologia Molecolare della Cellula, Bruce Alberts; Casa Editrice Zanichelli

Biologia: Molecole, Cellule ed Organismi, di Ginelli E., et al; Casa Editrice Edises

Istologia: Istologia di V. Monesi; VII Edizione, 2020. Piccin Editore oppure  

Istologia: Istologia Testo e Atlante. Seconda o Terza edizione italiana. Michael H. Ross Wojciech Pawlina. Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli

Embriologia: Embriologia Umana III Edizione, 2020; De Felici et al. Piccin editore

Atlante di Istologia con correlazioni funzionali e cliniche di Cui. Piccin Editore

Altro materiale didattico: articoli scientifici indicati dai docenti; appunti dei docenti

Note ai testi di riferimento

Lavori scientifici internazionali

Materiali didattici

Il materiale didattico sarò reperibile sul sito e-learning

Valutazione

Modalità di verifica dell’apprendimento

L’esame sarà svolto in forma orale mediante colloquio preceduto due test in itinere a metà ed alla fine dell’insegnamento. Se tutte le prove in itinere avranno un voto maggiore o uguale a 18, si intenderanno superate.

La valutazione finale:

- può essere composta dalla media delle valutazioni delle prove intermedie, se entrambe superate, ed il risultato potrà essere utile al voto;

- costituita dalla prova orale nelle date calendarizzate.

Criteri di valutazione

·          Conoscenza e capacità di comprensione:

o conoscenza delle caratteristiche morfologiche, biologiche e funzionali di una cellula eucariotica e applicazione di queste conoscenze nei tessuti e nello sviluppo embrionale umano.

·          Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

o Riconoscimento di strutture cellulari all’interno di un tessuto, mediante colorazioni istologiche specifiche.

·          Autonomia di giudizio:

o Abilità di valutazioni critiche di quesiti biologici e funzionali.

·          Abilità comunicative:

o Capacità di esporre i risultati salienti di un articolo scientifico attraverso la descrizione tecnica di quanto riportato.

·          Capacità di apprendere:

o capacità di approfondire gli argomenti in maniera autonoma su riviste scientifiche o di settore

Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18

La prova scritta sarà data dai punteggi dati ai singoli o gruppi di quesiti, lo studente accederà all’orale se avrà conseguito almeno 18 allo scritto.

Il voto della prova orale sarà ripartito come da tabella 1.

La lode sarà attribuita agli studenti che dimostreranno elevato grado di approfondimento con autonomia di giudizio e adeguata capacità di esposizione

Risultati

Conoscenza e comprensione argomento

Capacità di analisi e sintesi

Utilizzo di referenze

Non idoneo

Importanti carenze.

Significative inaccuratezze

Irrilevanti. Frequenti generalizzazioni. Incapacità di sintesi

Completamente inappropriato

18-20

A livello soglia.

Imperfezioni evidenti

Capacità appena sufficienti

Appena appropriato

21-23

Conoscenza routinaria

È in grado di analisi e sintesi corrette. Argomenta in modo logico e coerente.

Utilizza le referenze standard

24-26

Conoscenza buona

Ha capacità di a. e s. buone gli argomenti sono espressi coerentemente, ha capacità minime di utilizzo delle nozioni apprese.

Utilizza le referenze standard

27-29

Conoscenza più che buona

Ha notevoli capacità di a. e s., ha capacità medie di utilizzo delle nozioni apprese.

Ha approfondito gli argomenti

30 - 30L

Conoscenza ottima

Ha notevoli capacità di a. e s., ha capacità buone/ottime di utilizzo delle nozioni apprese.

Importanti approfondimenti