ITALIANO

Principali metodi d’indagine in Biologia cellulare. Segnalazione cellulare. Motilità cellulare. I sistemi delle endomembrane: struttura, funzione e traffico di membrana. Interazioni tra le cellule e il loro ambiente. Interazioni cellula-cellula. Meccanismi di morte cellulare. Differenziamento cellulare. Il ciclo cellulare

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 50 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 Avanzata.
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.

Principali metodi d’indagine in Biologia cellulare: Immunoistochimica e Immunofluorescenza. Studio dell’Ultrastruttura del protoplasma attraverso immagini di microscopia elettronica. Modelli sperimentali in Biologia cellulare. Segnalazione cellulare: panoramica dei messaggeri extracellulari e dei loro recettori. Recettori associati a proteine G: cAMP e calcio come secondi messaggeri. Via dell’ossido nitrico. Recettori ad attività tirosina chinasica (RTK). Fattori di crescita come messaggeri. Via di Ras-MAP chinasi. Via mediata da PI3K/Akt e di mTOR. Tirosin-chinasi non recettoriali. Recettori con attività serina/treonina chinasica: la via di segnalazione di TGF-β/Smad: Motilità cellulare: Tecniche di studio del citoscheletro. Organizzazione e polarità dei microtubuli in vari tipi di cellule. Le proteine associate ai microtubuli (MAP). Assemblaggio e polarità dei microfilamenti di actina. Proteine che legano l’actina. Assemblaggio dei filamenti intermedi. Movimento basato sui microtubuli: movimento intracellulare ed altri tipi di movimenti. Ruolo delle ciglia nello sviluppo e in alcune patologie. Movimento basato sull’actina: miosine convenzionali e non convenzionali. Associazione dei microfilamenti alla membrana plasmatica. Estroflessioni di membrana e movimento cellulare. Processi dipendenti dall’actina durante lo sviluppo: allungamento dell’assone; cambiamenti di forma delle cellule durante lo sviluppo embrionale. Microtubuli e microfilamenti nei processi di divisione cellulare. Microfilamenti nei processi di segnalazione. Interazione tra gli elementi del citoscheletro: le plachine. I sistemi delle endomembrane: struttura, funzione e traffico di membrana. Alcuni approcci allo studio delle endomembrane. Via secretoria regolata e costitutiva. Sintesi di proteine secretorie, lisosomali e integrali di membrana. Asimmetria delle membrane citoplasmatiche. Modificazioni della composizione lipidica delle membrane. Tipi di vescicole di trasporto e loro funzioni. Indirizzamento delle vescicole verso un particolare compartimento e fusione della vescicola alla membrana plasmatica (Rab, v-SNARE e t-SNARE). Vescicole extracellulari per la veicolazione di molecole. Importazione delle proteine nei perossisomi, nel nucleo e nei mitocondri. Ruolo del REL nella sintesi dei lipidi di membrana, nella regolazione dei livelli citosolici di calcio e nella detossificazione. Endocitosi mediata da recettore. Ruolo di proteine e fosfoinositidi nella formazione delle vescicole rivestiste. 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. Autofagia: macroautofagia, microautofagia e autofagia chaperone-mediata. Malattie che derivano da difetti nella funzione lisosomale. Interazioni tra le cellule e il loro ambiente: La matrice delle cellule animali. Proprietà dinamiche della matrice extracellulare: le metalloproteinasi. Interazione cellula-substrato e interazione cellula-matrice extracellulare: le integrine. Adesioni focali e via di segnalazione cellulare mediata dalle integrine (FAK). Organoidi. Interazioni cellula-cellula: selectine, superfamiglia delle immunoglobuline, caderine. 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. Comunicazione intercellulare: giunzioni comunicanti, tunneling nanotubes e vescicole extracellulari. Meccanismi di morte cellulare: Identificazione dei geni necessari per la morte cellulare programmata. Gli eventi dell’apoptosi. Proteine che regolano l’apoptosi. Vie di segnalazione che regolano l’apoptosi. Necroptosi. Differenziamento cellulare: Equivalenza genomica. Espressione genica differenziale. Clonazione: esperimenti di Briggs e King, Gurdon, Wilmuth. Cellule totipotenti e cellule pluripotenti. Cellule staminali embrionali. Le cellule staminali nell’adulto. La proliferazione di cellule differenziate. Il ciclo cellulare: Le fasi del ciclo cellulare. Identificazione di molecole che controllano il ciclo cellulare: esperimenti di fusione cellulare e su mutanti. Complessi Cdk/cicline nella regolazione del ciclo cellulare. Checkpoints del ciclo cellulare. Gli eventi della fase M. Ruolo del fuso mitotico: congressione e allineamento dei cromosomi in metafase; movimenti cromosomici in anafase. Citocinesi: formazione dell’anello contrattile. Senescenza cellulare. Cenni sui meccanismi di proliferazione incontrollata: proto-oncogeni ed oncogeni; geni oncosoppressori.

Italian

Principal investigation methods in cell biology. Cell signaling. Cell motility. Endomembrane systems: structure, function, and membrane trafficking. Interactions between cells and their environment. Cell-cell interactions. Mechanisms of cell death. Cell differentiation. The cell cycle.

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.

Knowledge 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 50 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 Advanced 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.

Principal Investigative Methods in Cell Biology: Immunohistochemistry and Immunofluorescence. Study of Protoplasmic Ultrastructure through Electron Microscopy. Experimental Models in Cell Biology. Cell Signaling: Overview of extracellular messengers and Their Receptors. G Protein-Associated Receptors: cAMP and Calcium as Second Messengers. Nitric Oxide Pathway. Receptor Tyrosine Kinases (RTKs). Growth Factors as Messengers. Ras-MAP Kinase Pathway. PI3K/Akt and mTOR-Mediated Pathway. Non-Receptor Tyrosine Kinases. Receptors with Serine/Threonine Kinase Activity: The TGF-β/Smad Signaling Pathway. Cell Motility: Techniques for studying the cytoskeleton. Organization and polarity of microtubules in various cell types. Microtubule-Associated Proteins (MAPs). Assembly and polarity of Actin microfilaments. Actin-binding proteins. Assembly of intermediate filaments. Microtubule-based movement: intracellular and other types of movement. The role of cilia in development and certain pathologies. Actin-based movement: conventional and unconventional myosins. Microfilament association with the plasma membrane. Membrane protrusions and cellular movement. Actin-dependent processes during development: axon elongation; changes in cell shape during embryonic development. Microtubules and microfilaments in cell division. Microfilaments in signaling processes. Interaction between cytoskeletal elements: plakins. Endomembrane systems: structure, function, and membrane traffic. Some approaches to the study of endomembranes. Regulated and constitutive secretory pathways. Synthesis of secretory, lysosomal, and integral membrane proteins. Asymmetry of cytoplasmic membranes. Changes in membrane lipid composition. Types of transport vesicles and their functions. Vesicle targeting to a specific compartment and vesicle fusion at the plasma membrane (Rab, v-SNARE, and t-SNARE). Extracellular vesicles for the delivery of molecules. Protein import into peroxisomes, the nucleus, and mitochondria. Role of REL in membrane lipid synthesis, regulation of cytosolic calcium levels, and detoxification. Receptor-mediated endocytosis: Role of proteins and phosphoinositides in the formation of coated vesicles. Housekeeping receptors and signaling receptors: internalization of LDL, iron, and growth factor and hormone receptors. Endocytosis in polarized cells and transcytosis. Phagocytosis. Endosomes. Lysosomes and cellular digestion. Autophagy: macroautophagy, microautophagy, and chaperone-mediated autophagy. Diseases resulting from defects in lysosomal function. Interactions between cells and their environment: The matrix of animal cells. Dynamic properties of the extracellular matrix: metalloproteinases. Cell-substrate interaction and cell-extracellular matrix interaction: integrins. Focal adhesions and the integrin-mediated cell signaling pathway (FAK). Organoids. Cell-cell interactions: selectins, immunoglobulin superfamily, cadherins. Role of cell adhesion in inflammation. Cadherins and embryonic development. Cadherins and contact inhibition. Pathogenic bacteria and cell adhesion proteins. Intercellular communication: gap junctions, tunneling nanotubes, and extracellular vesicles. Mechanisms of cell death: Identification of genes required for programmed cell death. The events of apoptosis. Proteins that regulate apoptosis. Signaling pathways that regulate apoptosis. Necroptosis. Cell differentiation. Genomic equivalence. Differential gene expression. Cloning: experiments by Briggs and King, Gurdon, and Wilmuth. Totipotent and pluripotent cells. Embryonic stem cells. Stem cells in the adult. The proliferation of differentiated cells. The cell cycle. Phases of the cell cycle. Identification of molecules that control the cell cycle: cell fusion experiments and experiments on mutants. Cdk/cyclin complexes in cell cycle regulation. Cell cycle checkpoints. M-phase events. Role of the mitotic spindle: chromosome congression and alignment in metaphase; chromosome movements in anaphase. Cytokinesis: formation of the contractile ring. Cellular senescence. Overview of mechanisms of uncontrolled proliferation: proto-oncogenes and oncogenes; tumor suppressor genes.