Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Caratteristiche generali della materia vivente (autotrofi ed eterotrofi; aerobi ed anaerobi; monocellulari e pluricellulari; eucarioti e procarioti). Teoria cellulare.
• Costituenti chimici della materia vivente: acqua, molecole idrofiliche, idrofobiche ed anfipatiche
• Struttura e funzione delle macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici.
• Organizzazione fondamentale della cellula eucariotica e procariotica.
• Compartimenti cellulari e relativa specializzazione funzionale (nucleo; ribosomi; mitocondri; cloroplasti; reticolo endoplasmatico rugoso e liscio; complesso del Golgi; lisosomi; citoscheletro; vacuoli).
• Struttura e funzioni generali delle membrane cellulari
• Diffusione, trasporto passivo facilitato e trasporto attivo (proteine canale; pompa sodio-potassio; trasporto attivo secondario)
• Dal genotipo al fenotipo: DNA come materiale genico, struttura e funzione
• Trascrizione del DNA, RNA e sua maturazione.
• Il codice genetico: proprietà (universalità; non-ambiguità; continuità; ridondanza o degenerazione) e modalità di lettura.
• Sintesi delle proteine.
• Regolazione espressione genica negli eucarioti
• La riproduzione cellulare: ciclo cellulare, replicazione del DNA e mitosi.
• Regolazione del ciclo cellulare, oncogeni oncosoppressori
• La riproduzione sessuale: Meiosi

Testi e bibliografia a cura del Docente

Elementi di Biologia e Genetica, David Sadava et al.

CHIMICA GENERALE

CENNI INTRODUTTIVI - Tabella periodica degli elementi e nomenclatura inorganica.
COSTITUZIONE DELL 'ATOMO - Particelle elementari: protone, neutrone, elettrone. Isotopi. Elettroni e configurazione elettronica degli atomi. Numeri quantici ed orbitali. Auf-bau. Ibridizzazioni sp3, sp2, sp e loro geometria. Il legame chimico. Generalità sulle ossidoriduzioni e bilanciamento reazioni.
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA - Gas: equazione di stato dei gas ideali. Miscele gassose: legge di Dalton. Liquidi: tensione di vapore di un liquido. Passaggi e diagrammi di stato.
SOLUZIONI - Concentrazione delle soluzioni. Diluizioni e mescolamenti di soluzioni. Tensione di vapore di una soluzione (legge di Raoult). Proprietà colligative. Solubilità dei gas nei liquidi: la legge di Henry. Concetto di equilibrio chimico.
SOLUZIONI DI ELETTROLITI - Elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione. Proprietà colligative di soluzioni di elettroliti; binomio di Van't Hoff. Acidi e basi forti e deboli. Il pH; calcolo del pH in soluzioni di acidi (e basi) forti e deboli. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Dissociazione degli acidi poliprotici (cenni). Titolazioni acido-base.
SISTEMI ETEROGENEI - Definizione di soluzione satura. Costante di solubilità ed effetto dello ione a comune.
IBRIDIZZAZIONE DELL'ATOMO DI CARBONIO - IDROCARBURI - Idrocarburi saturi: alcani e cicloalcani. Nomenclatura. Isomeria conformazionale e isomeria geometrica (cis-trans). Idrocarburi insaturi: alcheni ed alchini. Nomenclatura.
COMPOSTI AROMATICI - Struttura del benzene: il modello della risonanza. Nomenclatura dei composti aromatici. Idrocarburi aromatici policiclici (cenni).
ALCOLI, FENOLI, TIOLI - Nomenclatura. Acidità e basicità degli alcoli e dei fenoli. Reazioni degli alcoli. Alcoli con più di un gruppo ossidrilico. Alcoli e fenoli a confronto. Alcoli primari, secondari e terziari.
ALDEIDI E CHETONI - Nomenclatura. Preparazioni di aldeidi e chetoni. Il gruppo carbonilico.
ACIDI CARBOSSILICI E LORO DERIVATI - Nomenclatura degli acidi. La risonanza dello ione carbossilato. Effetto della struttura sull'acidità: l'effetto induttivo. I derivati degli acidi carbossilici: gli esteri, le anidridi, le ammidi.
ESTERI ed ETERI - Meccanismo della esterificazione; meccanismo di formazione degli eteri; triesteri del glicerolo.
AMMINE E ALTRI COMPOSTI AZOTATI - Classificazione delle ammine (primarie, secondarie e terziarie) e nomenclatura. Basicità delle ammine. Reazioni delle ammine: composti eterociclici, il pirrolo, la piridina, l'imidazolo, la pirimidina, la purina.
STEREOISOMERIA - La chiralità. Enantiomeri. Luce polarizzata; il polarimetro (cenni). Diastereomeri. Composti meso. Miscele racemiche.
CARBOIDRATI - Definizioni e classificazione. I monosaccaridi. Chiralità nei monosaccaridi; le proiezioni di Fischer. Strutture cicliche dei monosaccaridi. Anomeri. Fenomeno della mutarotazione. Strutture piranosiche e furanosiche. Polisaccaridi. LIPIDI - Generalità. Gli acidi grassi (struttura, saturi/insaturi, rapporto struttura/funzione) ed i trigliceridi/fosfolipidi. Colesterolo.
ACIDI DIFUNZIONALI - Acidi dicarbossilici. Acidi insaturi. Cheto-acidi (cenni).
AMMINOACIDI, PROTEINE - Proprietà degli amminoacidi. Le reazioni degli amminoacidi. Legame peptidico (cenni).

BIOLOGIA APPLICATA
Cenni sulla natura di atomi e molecole, legami chimici, polarità della molecola di acqua e rassegna delle principali caratteristiche delle macromolecole biologiche: aminoacidi e proteine, enzimi, carboidrati, lipidi, acidi nucleici.
Particolare attenzione sarà data alla struttura e alla replicazione del DNA, nella cellula batterica e nella cellula eucariotica, e alla definizione delle mutazioni geniche.
La descrizione delle molecole di RNA sarà finalizzata alla comprensione dei fenomeni di trascrizione e traduzione nella cellula batterica e nella cellula eucariotica
La struttura di un gene (operone lac, triptofano) con la regolazione genica e la sintesi proteica completano le nozioni basilari sulla cellula eucariotica e procariotica.
La descrizione dell’organizzazione interna della cellula eucariotica e dei suoi organuli introdurrà alla comprensione delle principali funzioni cellulari:
- membrana plasmatica: componenti molecolari, recettori di membrana, giunzioni tra cellule e loro modalità di comunicazione (endocrina, paracrina e autocrina). Permeabilità selettiva: trasporto attivo, endocitosi, esocitosi, fagocitosi, pressione osmotica
- organuli citoplasmatici: ribosomi, lisosomi, reticolo endoplasmatico, apparato del Golgi, mitocondri e nucleo
Alcuni cenni sul metabolismo cellulare (definizione di anabolismo e catabolismo, glicolisi, respirazione ossidativa e produzione di ATP) forniranno una visione generale delle relazioni tra i diversi compartimenti cellulari.

GENETICA MEDICA
CONCETTI E TERMINOLOGIA DI BASE: gene, locus, allele, genotipo, fenotipo, aplotipo, omozigote, eterozigote, aploide, diploide, dominanza, recessività, codominanza.
STUDIO DELLA VARIABILITÀ INTER INDIVIDUALE: i polimorfismi genetici, tipi di mutazioni genetiche e approcci metodologici per il loro studio.
LEGGI DI MENDEL.
GENETICA DEI GRUPPI SANGUIGNI (AB0, Rh). Incompatibilità materno fetale
MODELLI DI TRASMISSIONE DEI CARATTERI MENDELIANI (O MONOGENICI): eredità autosomica recessiva e dominante, eredità legata al sesso recessiva e dominante. Calcoli di rischio relativi ai modelli suddetti e analisi di alberi genealogici. Concetti di penetranza, espressività, epistasi, anticipazione, consanguineità, eterogeneità genetica
CROMOSOMI: struttura e caratteristiche. Anomalie di numero e di struttura dei cromosomi. Inattivazione del cromosoma X. Tecniche di analisi cromosomica classica. Tecniche di citogenetica molecolare.
EREDITA’ MITOCONDRIALE
EREDITÀ MULTIFATTORIALE: Marcatori genetici e polimorfismi. Variabilità genetica inter-individuale. Studi di associazione
TESTS GENETICI: differenza fra tests diagnostici, tests predittivi e tests di suscettibilità e valutazione del loro significato e corretto utilizzo.

Modulo Chimica
SANTANIELO, ALBERGHINA, COLETTA, MARINI, Principi di chimica generale e organica. PICCIN.
ARCARI, BRUNORI, et al. Chimica Medica, guida all'autovalutazione . SOCIETA' EDITRICE ESCULAPIO.

Modulo Biologia Applicala
Uno scelto liberamente dallo studente tra i seguenti:
-EP Salomon, LR Berg, DW Martin Elementi di Biologia, (EdiSES)
-NA Campbell, JB Reece La chimica della vita e la cellula, (Ed Zanichelli)
-WK Purves, D Sadava, GH Orians, HC Heller Elementi di biologia e genetica, (Ed Zanichelli)

Modulo Genetica
Dallapiccola B e Novelli G - Genetica medica essenziale – CIC Edizioni Internazionali
Materiale didattico, articoli scientifici e files PDF fornito dalla Docente

Modelli di eredità monogenica (Autos recessiva, Autos Dominante e X –linked) e principali esempi di patologie (Fibrosi Cistica e analisi di 1°,2°, 3° livello, Acondroplasia, …)

Malattie da mutazioni dinamiche (in particolare HD, DM, X Fragile)

Calcoli di rischio relativi ai modelli suddetti, analisi di alberi genealogici,

Concetti di penetranza, espressività, epistasi, anticipazione, consanguineità, eterogeneità genetica

Inattivazione cromosoma X

Modelli di eredità monogenica (Autos recessiva, Autos Dominante e X –linked) e principali esempi di patologie (Fibrosi Cistica e analisi di 1°,2°, 3° livello, Acondroplasia, …)

Malattie da mutazioni dinamiche (in particolare HD, DM, X Fragile)

Calcoli di rischio relativi ai modelli suddetti, analisi di alberi genealogici,

Concetti di penetranza, espressività, epistasi, anticipazione, consanguineità, eterogeneità genetica

Inattivazione cromosoma X

Classificazione delle malattie genetiche e passaggio dalle malattie ad eredità “mendeliana” alle malattie “complesse” o “multifattoriali”.
Studio della variabilità inter individuale: i polimorfismi genetici (SNPs, tag SNPs, RFLP, VNTR and STR, Copy Number Variants)

Studio della componente genetica delle malattie multifattoriali:
- approcci metodologici: (studi di associazione su geni candidati e criteri per definire un gene candidato; studi di linkage, GWAs -Genome Wide Association studies-)
)
Farmacogenetica. Come la genetica può contribuire a prevenire le reazioni avverse ai farmaci e a ottimizzarne l’ efficacia: attuali applicazioni nella pratica clinica e prospettive di una “medicina personalizzata”. Esempi

Biomarcatori genomici e tests genetici

Cenni di genetica del cancro. Alcuni esempi (BRCA1 e BRCA2; APC)

Meccanismi atipici di ereditarietà: eredità mitocondriale e imprinting genomico. Malattie da difetti dell’imprinting genomico
Anomalie cromosomiche: Anomalie di numero e di struttura dei cromosomi. Tecniche di analisi cromosomica classica. Tecniche di citogenetica molecolare.

Consulenza genetica e Tests genetici: differenza fra tests diagnostici, tests predittivi e tests di suscettibilità e valutazione del loro significato e corretto utilizzo.

Testi e bibliografia a cura del Docente

Consigliato:
Genetica medica essenziale
di Dalla Piccola Bruno, Novelli Giuseppe
Ed. Il Minotauro,