BIOLOGIA APPLICATA

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
BIOLOGIA APPLICATA (BIO/13)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

italiano

Obiettivi formativi

Al termine del corso lo studente:
1. attraverso la comprensione dei principi di base delle scienze biologiche e del pensiero scientifico, arrivera’ a conoscere e ad applicare la logica scientifica e l’approccio evoluzionistico ai fenomeni biologici nei diversi livelli di organizzazione del fenomeno vita (molecolare, cellulare e organico), a comprendere la relazione tra struttura e funzione degli organismi e il concetto delle proprietà emergenti.
2. acquisirà conoscenze di genetica molecolare e formale, di analisi di alberi genealogici e di consultazione di librerie genetiche on line, che gli consentiranno di applicare le analisi dei pattern di ereditarietà alle malattie umane, in particolare quelle con rilevanza odontoiatrica.
3. Attraverso la comprensione delle dinamiche dell’evoluzione e della filogenesi umana, lo studente sarà in grado di comprendere come anche nell’uomo, in quanto animale, valgono gli stessi principi comuni a tutti gli altri esseri viventi e che la ricerca biologica (in tutti i livelli di organizzazione del fenomeno vita) è il fondamento della conoscenza scientifica applicata in campo medico
3. acquisirà capacità critica e autonomia di giudizio rispetto alla descrizione, analisi ed interpretazione di dati biologici e sperimentali e alle loro applicazioni nella ricerca e nella pratica clinica, tramite l’analisi di esperimenti rilevanti nelle scienze biologiche.
4. dovra’ essere in grado di comunicare l’analisi di una problematica biologica in modo chiaro, sintetico e con un linguaggio scientifico appropriato.
5. sara’ in grado di apprendere il significato, le tecniche e le metodiche dl metodo scientifico sperimentale e le sue applicazioni in campo medico.

Prerequisiti

conoscenze di base di chimica, fisica e biologia.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso di biologia applicata si prefigge di spiegare agli studenti del primo anno di odontoiatria e protesi dentaria in cosa consiste la scienza e come si applichi agli organismi viventi, dalla cellula agli organismi.
La prima parte del corso si focalizza sui concetti generali alla base delle scienze biologiche, sulla teoria dell’evoluzione quale teoria unificante e di riferimento, sulla biologia e riproduzione della cellula, la riproduzione sessuale e la gametogenesi.
La seconda parte del corso si focalizza sulla genetica, a partire dagli esperimenti di Mendel e Morgan fino alla genetica umana, alla costruzione ed analisi di alberi genealogici, alla struttura ed espressione del gene e alla regolazione genica. Analizzeremo il complesso rapporto tra genotipo e fenotipo e le sue implicazioni nella ricerca e pratica medica.
La terza parte del corso tratta in dettaglio i processi dell’evoluzione, la sintesi moderna, la micro- e la macroevoluzione, il concetto di specie e l’evoluzione dei vertebrati fino agli ominidi e la comparsa della specie Homo sapiens. Discuteremo le implicazioni della teoria evolutiva per la medicina, la cosiddetta “medicina darwiniana”.
La quarta parte del corso e’ una trattazione monografica dell’evoluzione dei denti e dell’apparato stomatognato nei mammiferi, con particolare riguardo a primati e ominidi, in relazione ai cambiamenti della dieta.

Programma esteso

1. La biologia come scienza: metodi e concetti. Unità e diversità dei viventi, proprietà emergenti, relazione tra struttura e funzione, cause prossime e cause ultime. Il metodo scientifico. Il principio unificante della Biologia: la teoria dell’evoluzione. Selezione naturale e Selezione sessuale.
2. La chimica della vita: l’acqua e le macromolecole. Origine ed evoluzione della vita sulla Terra.
3. Biologia della cellula. Procarioti ed Eucarioti. Struttura e funzione della cellula. La membrana cellulare. Energia e metabolismo. Ciclo e riproduzione cellulare (scissione procariotica e mitosi).
4. Riproduzione sessuale. La meiosi e i cicli sessuati. Oogenesi, Spermatogenesi e Regolazione ormonale dell’attività riproduttiva nei mammiferi. Evoluzione, conseguenze e significato adattativo della riproduzione sessuale.
-- VERIFICA 1 (prima meta’ novembre)
5. Genetica. - Mendel e l'idea di gene. Estensioni della genetica mendeliana. Eredità poligenica. Le basi cromosomiche dell’eredità: gli esperimenti di Morgan e le mappe geniche. Cromosomi sessuali, determinazione del sesso e disordini legati al sesso. Genetica umana: aberrazioni cromosomiche; malattie autosomiche o X-linked, recessive e dominanti, eredità mitocondriale. Analisi, costruzione ed interpretazione di alberi genealogici (pedegree). Esempi di disordini genetici di rilevanza Odontoiatrica. Disordini multifattoriali.
6. Le basi molecolari dell’eredità: il DNA, struttura e replicazione. Gli esperimenti. Dal gene alla proteina: sintesi proteica e codice genetico. Mutazioni geniche. Teoria dell’operone e Regolazione dell'espressione genica negli eucarioti. Relazioni tra Genoma, Trascrittoma e Proteoma.
-- VERIFICA 2 (dopo la metà di dicembre)
7. I meccanismi dell’evoluzione. La teoria di Darwin e La sintesi moderna. Il teorema di Hardy-Weinberg e le cause di Microevoluzione. Il concetto di specie e la speciazione. Macroevoluzione. La prospettiva evolutiva in medicina: la “Medicina Darwiniana”.
8. Evoluzione e Filogenesi dei Vertebrati. Classificazione e Tassonomia. Caratteri generali delle Classi e tendenze evolutive. Breve storia dell’ articolazione mandibolo-mascellare.
9. I Mammiferi: il dente come carattere tassonomico. Dieta e adattamenti dell’apparato stomatognato e digerente. I Primati e l’evoluzione degli ominidi.
10. Evoluzione dell’ uomo. gli Ominidi e il genere Homo. Evoluzione dell’apparato stomatognato e della dieta negli ominidi.
-- Presentazione dei Seminari degli studenti

Bibliografia

Campbell N., Reece et al. PRINCIPI DI BIOLOGIA. Pearson ed. 2009;

oppure
SOLOMON et al. Fondamenti di Biologia. EDISES (2012)

Sussidi didattici e Letture: - CD-Rom: Human Evolution;
Web-book: How humans evolved (http://www.wwnorton.com/college/anthro/bioanth/):
-Nesse RM, Williams G. Perchè ci ammaliamo. Einaudi.
- Matt Ridley. GENOMA. Instar

Metodi didattici

Durante le lezioni verranno illustrati i principi e i concetti fondamentali di un argomento con riferimento alle metodologie e agli esperimenti scientifici rilevanti e alle possibili implicazioni in ambito della salute e benessere umano. La partecipazione attiva degli studenti viene fortemente incoraggiata tramite esempi e questioni. Sono previste attivita’ in classe in piccoli gruppi di studenti per analizzare e discutere problematiche scientifiche rilevanti. Si effettueranno esercitazioni in classe sulla costruzione ed analisi di alberi genealogici per comprendere i pattern di ereditarietà e sull’utilizzo di Banche dati come OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man).

Modalità verifica apprendimento

Le conoscenze dello studente sono valutate tramite due verifiche scritte in itinere, un seminario sul un argomento assegnato dal docente e un esame finale orale.
- la prima verifica riguarda gli argomenti della prima parte del corso (principi, biologia e riproduzione della cellula, meiosi e gametogenesi) e si compone di 50 quiz a risposta multipla o vero-falso e 3 brevi domande aperte.
- La seconda verifica riguarda la genetica formale e molecolare e si compone di problemi, analisi di alberi geneaologici, quiz a risposta multipla o vero-falso per un totale di 50 domande più tre brevi domande aperte.
La valutazione delle verifiche e’ in punteggio di 30/30, viene tolto un punto ad ogni errore. Le risposte aperte danno 0, 1 o 2 punti.
-- Gli studenti sono invitati a preparare ed esporre un seminario su un argomento di biologia applicata alla salute e al benessere umano e assegnato da docente. Si valuterà la chiarezza espositiva, la sintesi e la proprietà di linguaggio scientifico. (verranno assegnati 1, 2 o 3 punti che si sommano al punteggio delle verifiche)
-- L’esame orale si focalizza sulle due ultime parti del corso, in particolare gli studenti discuteranno un argomento sull’evoluzione dell’ uomo e dell’apparato stomatognato nei mammiferi (il voto e’ in trentesimi) per verificarne la capacità di riflessione ed analisi scientifica.

Gli studenti che non abbiano effettuato o superato le verifiche in itinere sosterranno un esame finale scritto compensivo delle prime due parti del programma seguito da un orale su tutto il programma, con un particolare approfondimento delle parti 3 e 4.

Il punteggio finale e’ in trentesimi, la soglia di sufficienza è 18/30.

Altre informazioni

- Materiale didattico supplementare sul sito del corso su ELLY (malattie genetiche di rilevanza odontoiatrica ed eredità multifattoriale) e su https://odonto.biol.unipr.it (Evoluzione della rispoduzione sessuale; Evoluzione dei vertebrati e degli ominidi; il dente dei mammiferi; evoluzione dell'apparato stomatognato e della dieta negli Ominidi)

-Esercitazioni sulla costruzione e analisi di alberi genealogici umani e consultazione di banche dati sulle malattie genetiche umane (OMIM).

- Visita guidata al Museo di Storia Naturale di Milano