INGLESE

Il corso si concentrerà soprattutto sui metodi di ricerca mitocondriale, sottolineando tre aspetti: l'estrazione e la purificazione mitocondriale, la morfologia e la struttura mitocondriale e la funzione mitocondriale. Si inizierà con l'esplorazione dei principi di base delle conversioni energetiche, della catena respiratoria e del trasferimento di elettroni, della struttura e della funzione mitocondriale e del meccanismo di sintesi dell'ATP. Successivamente, verranno approfonditi i metodi di estrazione e purificazione dei mitocondri, la determinazione della morfologia e della struttura mitocondriale e la determinazione della funzione mitocondriale. Le lezioni prenderanno in considerazione i meccanismi biologici di base ed esploreranno anche il ruolo di queste vie nella salute e nella malattia. Le anomalie mitocondriali possono causare disturbi nell'ambiente intracellulare, portando a una varietà di malattie, tra cui quelle cardiovascolari, il cancro, le malattie neurodegenerative e neuroinfiammatorie e l'invecchiamento. Pertanto, l'individuazione accurata delle anomalie mitocondriali è essenziale per l'orientamento clinico. Infine, verrà analizzato il ruolo essenziale svolto dal DNA mitocondriale (mtDNA) nella scienza forense, evidenziandone l'uso nell'identificazione umana, soprattutto quando si tratta di campioni di DNA degradati o di casi in cui manca il campione di riferimento della famiglia paterna.

Mitochondria, Methods and Protocols- Humana Press (Springer Nature)-2022
Mitochondria in Health and disease- Lambert Academic Publishing- 2016
Dispense delle esperienze di laboratorio
Appunti e slides delle lezioni.

Conoscenze e Comprensione (Knowledge and Understanding)
L’insegnamento fornisce agli studenti conoscenze approfondite sui principi della bioenergetica mitocondriale, sulla catena di trasporto degli elettroni e sui meccanismi di sintesi dell’ATP, nonché sulle principali metodologie di studio della struttura e funzione mitocondriale. Gli studenti acquisiranno inoltre una comprensione delle tecniche di isolamento e purificazione dei mitocondri, delle metodologie per l’analisi morfologica e strutturale e delle strategie per la valutazione della funzionalità mitocondriale. Saranno inoltre illustrati i principali aspetti fisiopatologici legati alle disfunzioni mitocondriali e il loro ruolo in diverse patologie umane.

Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione (Applying Knowledge and Understanding)
Lo studente sarà in grado di comprendere e interpretare le principali tecniche di analisi mitocondriale e di collegare i dati sperimentali alla funzione mitocondriale in condizioni fisiologiche e patologiche. Le attività includeranno anche esercitazioni pratiche di laboratorio, durante le quali gli studenti potranno applicare direttamente alcune tecniche fisiologiche e sperimentali comunemente utilizzate nei laboratori di ricerca biomedica. Sarà inoltre in grado di applicare le conoscenze teoriche per comprendere le basi metodologiche utilizzate nella ricerca mitocondriale e nella valutazione delle disfunzioni cellulari.

Autonomia di Giudizio (Making Judgements)
Il corso sviluppa la capacità di valutare criticamente le metodologie sperimentali utilizzate nello studio dei mitocondri e di interpretare in modo autonomo i risultati ottenuti, anche in relazione alle implicazioni fisiopatologiche e cliniche delle alterazioni mitocondriali.

Abilità Comunicative (Communication Skills)
Lo studente acquisirà la capacità di comunicare in modo chiaro e scientificamente corretto le conoscenze relative alla biologia mitocondriale, alle tecniche sperimentali e alle loro applicazioni in ambito biomedico, sia in forma scritta che orale.

Capacità di Apprendimento (Learning Skills)
Il corso promuove lo sviluppo dell’autonomia nello studio e nell’aggiornamento scientifico in ambito mitocondriale, fornendo strumenti utili per approfondire in modo critico la letteratura scientifica e per affrontare successivi percorsi formativi e di ricerca nel campo della biologia cellulare e molecolare.

Conoscenze e abilità fornite dalla Fisiologia Generale.

Il corso prevede lezioni frontali supportate da presentazioni PowerPoint e attività di apprendimento in laboratorio. La didattica si articola in lezioni teoriche, durante le quali vengono trattati i principali concetti della biologia e della ricerca mitocondriale, e in esperienze pratiche di laboratorio svolte in un contesto di ricerca.
Le attività di laboratorio rappresentano una componente fondamentale del corso e consentono allo studente di applicare direttamente alcune tecniche sperimentali e fisiologiche comunemente utilizzate nei laboratori di ricerca biomedica. Tali esercitazioni sono finalizzate a integrare i contenuti teorici e a consolidare la comprensione della struttura e della funzione mitocondriale attraverso l’esperienza pratica.

La frequenza alle attività di laboratorio è obbligatoria.

La prova orale prevede la presentazione e discussione di un argomento a scelta dello studente relativo a una patologia associata a disfunzioni mitocondriali, illustrata mediante presentazione in PowerPoint. Durante il colloquio verrà inoltre valutata la capacità di ragionamento, di approfondimento e di comunicazione scientifica.

La valutazione finale è espressa in trentesimi.
<18 – Non superato: lo studente non dimostra una conoscenza sufficiente dei contenuti fondamentali del corso né la capacità di collegare in modo corretto i principali argomenti relativi alla biologia e alla fisiopatologia mitocondriale. Non è in grado di presentare e discutere in modo adeguato una patologia associata a disfunzioni mitocondriali mediante presentazione PowerPoint.
18–21 – Livello sufficiente: lo studente dimostra una conoscenza di base dei contenuti fondamentali e una capacità minima di comprensione e collegamento tra i principali argomenti. La presentazione PowerPoint risulta essenziale, con capacità limitata di esposizione e discussione.

22–24 – Livello pienamente sufficiente: lo studente dimostra una discreta conoscenza dei contenuti e una corretta comprensione dei principali concetti della fisiopatologia mitocondriale. È in grado di presentare e discutere una patologia mitocondriale mediante PowerPoint con adeguata chiarezza espositiva e iniziale capacità di analisi critica.
25–26 – Livello buono: lo studente mostra una buona padronanza dei contenuti e una corretta capacità di collegamento tra i diversi argomenti. La presentazione PowerPoint è chiara e strutturata, con capacità di esposizione efficace e di interpretazione dei principali aspetti fisiopatologici.
27–29 – Livello molto buono: lo studente dimostra un’elevata padronanza dei contenuti e una solida capacità di analisi critica delle disfunzioni mitocondriali. La presentazione PowerPoint è ben organizzata, con esposizione chiara, linguaggio scientifico appropriato e capacità di discussione autonoma e approfondita.
30 – Livello eccellente: lo studente dimostra una conoscenza approfondita e completa degli argomenti, con eccellente capacità di collegamento, analisi critica e ragionamento autonomo. La presentazione PowerPoint è accurata, scientificamente rigorosa e accompagnata da una esposizione chiara, fluida e altamente competente.
30 e lode: può essere attribuita quando lo studente dimostra, oltre all’eccellenza nei punti precedenti, particolare originalità, capacità di approfondimento e autonomia critica nella discussione della patologia presentata, con una presentazione PowerPoint di qualità eccezionale e un’esposizione scientifica di livello avanzato.

La frequenza è fortemente consigliata. Gli studenti potranno avvalersi del materiale didattico (slide) fornito dal docente durante il corso e di materiale integrativo, come articoli scientifici, per l’approfondimento di argomenti di particolare interesse.
Il docente è disponibile per il ricevimento studenti nei giorni indicati nella scheda dell’insegnamento oppure su appuntamento, da concordare via e-mail.
Materiale di supporto:
- i file pdf/ppt delle diapositive mostrate durante il corso sono disponibili online:
https://uninadue.sharepoint.com/sites/docenti/ROSALBA_SENESE_084126/SitePages/Home%20Page.aspx

Struttura e funzione dei mitocondri.
Processi del controllo di qualità mitocondriale.
Tecniche per misurare la respirazione mitocondriale.
Tecniche per la valutazione del potenziale esistente a cavallo della membrana mitocondriale.
Tecniche per valutare i processi del controllo di qualità mitocondriale.
Biogenesi, dinamica, mitofagia, mtUPR.
Creazione di contatti mitocondri- reticolo endoplasmatico

English

A major focus of the lecture course will be mitochondrial research methods, emphasizing three aspects: mitochondrial extraction and purification, mitochondrial morphology and structure, and mitochondrial function. This will start with explorations of basic principles of energy conversions, the respiratory chain and electron transfer, mitochondrial structure and function, and the mechanism of ATP synthesis. Subsequently, methods for extraction and purification of mitochondria, determination of mitochondrial morphology and structure and determination of mitochondrial function will be explored in depth. The lectures will consider basic biological mechanisms and also explore the roles of these pathways in health and in disease. Mitochondrial abnormalities can cause disturbances in the intracellular environment, leading to a variety of diseases, including cardiovascular disease, cancer, neurodegenerative and neuroinflammatory disease and aging. Therefore, the accurate detection of mitochondrial abnormalities is essential for clinical guidance. Finally, the essential role played by mitochondrial DNA (mtDNA) in forensic science will be analyzed, highlighting its use in human identification, especially when dealing with degraded DNA sample or cases lacking paternal family reference sample.

Mitochondria, Methods and Protocols- Humana Press (Springer Nature)-2022
Mitochondria in Health and disease- Lambert Academic Publishing-2016
Handouts for laboratory experiences
Notes and slides of lessons.

Knowledge and Understanding
The course provides students with in-depth knowledge of the principles of mitochondrial bioenergetics, the electron transport chain, and the mechanisms of ATP synthesis, as well as the main methodologies used to study mitochondrial structure and function. Students will also acquire an understanding of techniques for mitochondrial isolation and purification, methods for morphological and structural analysis, and approaches for assessing mitochondrial functionality. In addition, the main pathophysiological aspects related to mitochondrial dysfunction and their role in various human diseases will be presented.

Applying Knowledge and Understanding
Students will be able to understand and interpret the main techniques used in mitochondrial research and to relate experimental data to mitochondrial function under physiological and pathological conditions. The course will also include hands-on laboratory sessions, during which students will directly apply selected physiological and experimental techniques commonly used in biomedical research laboratories. Furthermore, students will be able to apply theoretical knowledge to understand the methodological foundations of mitochondrial research and the assessment of cellular dysfunctions.

Making Judgements
The course develops the ability to critically evaluate experimental methodologies used in the study of mitochondria and to independently interpret obtained results, also in relation to the pathophysiological and clinical implications of mitochondrial alterations.

Communication Skills
Students will acquire the ability to communicate clearly and scientifically sound knowledge related to mitochondrial biology, experimental techniques, and their biomedical applications, both in written and oral form.

Learning Skills
The course promotes the development of independent learning and continuous scientific updating in the field of mitochondrial biology, providing useful tools to critically review scientific literature and to undertake further educational and research pathways in cellular and molecular biology.

Knowledge and skills provided by General Physiology.

The course includes frontal lectures supported by PowerPoint presentations and laboratory-based learning activities. Teaching is organized into theoretical lectures, during which the main concepts of mitochondrial biology and research methodologies are presented, and practical laboratory sessions conducted in a research laboratory setting. Laboratory activities are a fundamental component of the course and allow students to directly apply selected experimental and physiological techniques commonly used in biomedical research laboratories. These hands-on sessions are designed to complement the theoretical content and to strengthen the understanding of mitochondrial structure and function through practical experience.

Attendance at laboratory sessions is mandatory.

The oral examination consists of the presentation and discussion of a topic chosen by the student related to a disease associated with mitochondrial dysfunction, illustrated through a PowerPoint presentation. During the oral exam, the student’s ability to reason, critically analyze, deepen the topic, and communicate scientific content will also be assessed.

The final grade is expressed on a scale of 30.

<18 – Fail: the student does not demonstrate sufficient knowledge of the fundamental course contents nor the ability to correctly connect the main topics related to mitochondrial biology and pathophysiology. The student is not able to adequately present and discuss a disease associated with mitochondrial dysfunction using a PowerPoint presentation.

18–21 – Sufficient level: the student demonstrates basic knowledge of the fundamental contents and a minimal ability to understand and connect the main topics. The PowerPoint presentation is essential, with limited ability in exposition and discussion.

22–24 – Fully sufficient level: the student demonstrates a fair knowledge of the contents and a correct understanding of the main concepts of mitochondrial pathophysiology. The student is able to present and discuss a mitochondrial disease using a PowerPoint presentation with adequate clarity and initial critical analysis skills.

25–26 – Good level: the student shows a good command of the contents and a correct ability to connect different topics. The PowerPoint presentation is clear and well structured, with effective communication skills and the ability to interpret key pathophysiological aspects.

27–29 – Very good level: the student demonstrates a high level of mastery of the contents and strong critical analysis skills regarding mitochondrial dysfunctions. The PowerPoint presentation is well organized, with clear exposition, appropriate scientific language, and an autonomous and in-depth discussion.

30 – Excellent level: the student demonstrates comprehensive and in-depth knowledge of the topics, with excellent ability to connect concepts, critically analyze, and reason independently. The PowerPoint presentation is accurate, scientifically rigorous, and accompanied by clear, fluent, and highly competent communication.

30 cum laude: awarded when the student demonstrates, in addition to excellence in the above criteria, particular originality, depth of analysis, and critical autonomy in the discussion of the presented disease, with an outstanding PowerPoint presentation and an advanced level of scientific communication.

Attendance is strongly recommended. Students will have access to teaching materials (lecture slides) provided by the instructor during the course, as well as supplementary materials, such as scientific articles, for the in-depth study of topics of particular interest.
The instructor is available for student office hours on the days indicated in the course information sheet or by appointment, arranged via email.
Supporting material:
- slides of lectures are available online in pdf/ppt format:
https://uninadue.sharepoint.com/sites/docenti/ROSALBA_SENESE_084126/SitePages/Home%20Page.aspx

Structure and function of mitochondria.
Processes of mitochondrial quality control.
Techniques for measuring mitochondrial respiration.
Techniques for assessing the membrane potential across the mitochondrial membrane.
Techniques for evaluating mitochondrial quality control processes.
Biogenesis, dynamics, mitophagy, mtUPR (mitochondrial unfolded protein response).
Formation of mitochondria–endoplasmic reticulum contact sites.