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Elementi di biologia della Cellula

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Essential Cell Biology

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MAT0072
Docente
Prof. Silvia De Marchis (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea in Matematica
Anno
1° anno 2° anno 3° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
D.M. 270 TAF D - A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
BIO/06 - anatomia comparata e citologia
Modalità di erogazione
Mista
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti
Nessuno
None
Mutuato da
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Questo insegnamento fornisce conoscenze di base e capacità applicative su:

  • Organizzazione strutturale delle cellule eucariotiche animali 
  • Relazione tra struttura e funzione dei diversi organuli cellulari
  • Conoscenza di base delle Tecniche morfologiche/biochimiche e di microscopia per lo studio delle cellule 

 

  • Structural organization of eukaryotic animal cells providing students with a general framework of the functional significance and the relationships between different cellular organelles.
  • Basic knowledge about morphological techniques and microscopy;
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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà saper descrivere l’organizzazione strutturale delle cellule animali e le principali tecniche di studio applicate. 

Nello specifico, è atteso che lo studente sappia:

  • Riconoscere le macromolecole biologiche.
  • Rappresentare organelli cellulari e sorting molecolare.
  • Spiegare processi di sintesi e maturazione delle macromolecole biologiche.
  • Associare strutture e funzioni cellulari, molecole regolatrici e processi cellulari.
  • Esemplificare processi di trasporto transmembrana e di comunicazione cellulare.
  • Ordinare le fasi del metabolismo energetico, del ciclo cellulare e della morte cellulare programmata.
  • Associare domanda scientifica, approccio sperimentale e strumentazione.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:

  • Utilizzare un microscopio ottico per osservazioni citologiche ed istologiche
  • Riconoscere organuli cellulari in immagini di microscopia elettronica
  • Ipotizzare strutture tridimensionali e partire da informazioni bi-dimensionali.
  • Calcolare un fattore d'ingrandimento
  • Identificare ed interpretare modifiche morfo-funzionali e risposte cellulari dovute a mutazioni o indotte da tecnologie ricombinanti.
  • Utilizzare un lessico scientifico appropriato.

AUTONOMIA NELLA PRODUZIONE INTELLETTUALE E NEL GIUDIZIO CRITICO

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:

  • Scegliere un metodo/tecnica adeguati per l’analisi di specifici aspetti di biologia della cellula 
  • Identificare concetti chiave, sintetizzarli ed esemplificarli.
  • Fare un uso consapevole delle risorse in rete per sviluppare approfondimenti della materia in autonomia.

ABILITÀ COMUNICATIVE

Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà sviluppato capacità di sintesi, rappresentazione ed esemplificazione di processi biologici.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà sviluppato capacità di:

  • Confrontarsi tra pari nella risoluzione di quesiti, esercizi e peer review. 
  • Riflettere sul proprio metodo di studio sviluppando un pensiero critico e migliorando le performance future attraverso l'analisi della propria esperienza
  • Integrare risorse di diverso tipo per lo studio della materia

LEARNING OUTCOMES, KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING -

By the end of the course the student should be able to describe the structural organization of the animal cells and the main techniques. 

Specifically, the student is expected to be able to:

  • Recognize biological macromolecules.
  • Representing cellular organelles and molecular sorting.
  • Explaining processes of synthesis and maturation of biological macromolecules.
  • Combine cell structures and functions, regulatory molecules and cellular processes.
  • To exemplify transmembrane transport and cellular communication processes.
  • Order the phases of energy metabolism, cell cycle and programmed cell death.
  • Associate scientific question, experimental approaches and instrumentation.

CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE -

At the end of the course the student should be able to:

  • Use an optical microscope for cytological and histological observations
  • Recognize cellular organelles in electron microscopy images
  • Assume three-dimensional structures starting from bi-dimensional information.
  • Calculate a magnification factor
  • Measure cellular  structures
  • Identify and interpret morpho-functional changes and cellular responses due to mutations or induced by recombinant technologies.
  • Use an appropriate scientific vocabulary.

INDEPENDENT JUDGEMENT

At the end of this course the student will be able to:

  • Choose an appropriate method / technique for the analysis of specific aspects of cell biology.
  • Identify key concepts, synthesize and exemplify them.
  • Make conscious use of the resources on the WEB to develop in-depth studies of the subject.

 

COMMUNICATION SKILLS
At the end of this course the student is expected to develop skills to enable the synthesis, representation and exemplification of biological processes.

LEARNING SKILLS

By the end of this course the student is expected to:

  • Develop critical thinking skills and improve on future performance by analysing his own experience
  • Collaborate with peers in solving questions, exercises and in peer reviews.
  • Integrate different types of resources for the study of the subject

 

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Modalità di insegnamento

  • Lezioni frontali in aula:

    •  Presentazioni (ppt) con illustrazioni grafiche, fotografie di preparati istologici,  registrazioni time-lapse, animazioni, video.
    • Alcune attività in aula con partecipazione attiva degli studenti (possesso di smartphone, notebook o tablet raccomandato per interrattività in aula via WIFI di Ateneo).

     Laboratorio:

    • attività in laboratorio morfologico in presenza di docente e tutor durante le quali ciascuno studente:
      • ricerca e osserva strutture cellulari in microscopia elettronica al computer mediante virtual slide.
      • osserva in autonomia preparati istologici con l'uso di microscopi ottici. 

    A distanza (moodle):

    • Risorse: materiale didattico presentato a lezione,  materiale integrativo con link a siti web, filmati e animazioni, molecole 3D.
    • Attività:  forum,  quiz di apprendimento e di autovalutazione,  virtual slides di microscopia elettronica e ottica.
    • Molecular Workbench: nozioni propedeutiche ed esercizi sulle macromolecole biologiche

     

  • On-site lectures: 

    • ppt presentations,  electron microscopy and histological micrographs, illustration of cell function with animations.
    • Active participation of the students (needs for smartphone, notebook or tablet to interact through UNITO WIFI)

    Laboratory practice:

    In the presence of teacher and tutor (7 sessions;  90 min each)

    • identification of cellular structures in electron microscopy virtual slides
    • use of ligt microscope, identification of cells and tissues with the light microscope


    E-learning (moodle)

    • Basic notions and exercises on biological macromolecules on the platform Molecular Workbench
    • Resources : learning materials , additional material with links to relevant websites and virtual slides , movies and animations,
    • Online atlas of cytology and histology
    • Activities : forum, quizzes
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Modalità di verifica dell'apprendimento

A causa delle restrizioni dovute all’emergenza COVID-19, in via eccezionale e sino a che non sarà possibile riprendere la normale procedura che prevede esami in presenza, l’esame si svolgerà on line in videoconferenza utilizzando la piattaformaWebEx, secondo le linee guida di Ateneo.

Note tecniche: Per svolgere la prova di esame a distanza è necessario disporre di un computer con collegamento alla rete. Studenti che non dispongono di un computer con webcam, possono collegarsi aWebEx via smartphone o tablet e svolgere la prova su pc; rimane valida l’obbligatorietà di inquadramento via fotocamera equivalente a quello di una webcam.

L'esame consiste in una prova scritta svolta sulla piattaforma moodle con la modalità quiz. Le domande sono a risposta chiusa, delle stesse tipologie del test eseguito in presenza.

Il test consiste in una in una prova scritta, della durata di 18 min per un totale di 15 domande: 3 su concetti fondamentali (peso 50% voto finale) + 12 su aspetti più specifici (peso 50% voto finale), svolte sulla piattaforma moodle con le stesse modalità indicate per l’esame completo. 

Per tutta la durata del test gli studenti saranno videosorvegliati a distanza. Al termine del test gli studenti prendono visione del risultato. Al termine di  ciascuna sessione sarà svolta una verifica orale delle risposte date per almeno il 20% dei candidati, si procederà in ogni caso alla verifica nei casi in cui vi siano problemi di connessione con perdita segnale video.

L'apprendimento viene verificato di norma attraverso delle attività online, e una prova finale. 

ATTIVITA' ONLINE: le attività online si svolgono su due piattaforme: Molecular Workbench e Moodle e consistono nella visione di video, animazioni e altro materiale didattico, quiz di autoapprendimento e di verifica.

PROVA FINALE: La prova finale verte, per tutti gli studenti, sull'ultima edizione dell'intero programma di Biologia della Cellula, compreso il programma delle esercitazioni.

MODALITA' DI SVOLGIMENTO :
La prova finale è scritta, della durata di 30 min per un totale di 20 domande, svolte in aula informatica sulla piattaforma moodle (i-learn) e verte su argomenti del programma sia delle lezioni che delle esercitazioni.
Le domande hanno lo scopo di verificare il grado di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi e sono delle  seguenti tipologie: a risposta multipla o corrispondenze, completamento di figure o testi, riconoscimento di strutture cellulari e tessutali in microscopia ottica ed elettronica, domande chiuse o aperte per la risoluzione di esercizi su indirizzamento molecolare, tecniche immunoistochimiche, strutture e fenomeni biologici in condizioni normali e sperimentali.

CALENDARIO E ISCRIZIONE: Il calendario degli appelli di esame finale e della prova in itinere sono pubblicati sul portale di Ateneo.    IMPORTANTE !!! occorre iscriversi alla prove d'esame del corso B.

Nota bene: Per evitare problemi il giorno dell'appello si invitano tutti gli studenti a:

  • Iscriversi a questo insegnamento sulla piattaforma moodle con sufficiente anticipo. In caso di problema con le proprie credenziali unito per l'accesso, rivolgersi al manager didattico del corso di laurea.
  • Presentarsi alle prove di esame, in itinere o finali, munito di un documento di riconoscimento

 

Due to the COVID-19 emergency, exceptionally, according to the University guidelines, the exam will take place online via videoconference using the Webex platform.

Technical notes: A computer with a network connection is required to perform the exam at distance. Students who do not have a computer with a webcam can connect to WebEx via smartphone or tablet and carry out the test on a PC. The exam consists of a written test carried out on the moodle platform with the quiz mode.

The exam will consist of a written test, lasting 18 minutes for a total of 15 questions: 3 on fundamental concepts (weight 50% final mark) + 12 specific aspects (weight 50% final mark), carried out on the moodle platform in the same way indicated for the complete exam.

For the duration of the test, students will be monitored remotely. At the end of the test, students take a look at the result. At the end of each session, an oral verification of the answers given for at least 20% of the candidates will be carried out, in any case, verification will be carried out in cases where there are connection problems with video signal loss. Students who wish can request oral integration which will focus on the entire program.

ONLINE ACTIVITIES: the online activities are carried out on two platforms: Molecular Workbench and Moodle and consist of watching videos, animations and other educational material, self-learning and verification quizzes.

FINAL EXAM: The final exam covers, for all students, the latest edition of the whole program of Cell Biology, including the program of the laboratory. 


EXAM DESCRIPTION:
The final exam is a written test, of a duration of 30  minutes for a total of 20 questions, held in the computer room on the moodle platform (i-learn) and focused on topics of the program including the  laboratory lessons.
The questions are intended to verify the degree of achievement of the expected learning outcomes and are of the following types: multiple choice or correspondence, completion of figures or texts, recognition of cellular and tissue structures in light and optical microscopy, closed or open questions for the resolution of exercises on molecular addressing, immunohistochemical techniques, biological structures and phenomena under normal and experimental conditions.

CALENDAR AND ENROLLMENT: The calendar of the final exam sessions and of the in itinere exam are published on the University portal.

IMPORTANT! enrollment in the final exams closes within the date of admission indicated on the portal and as regards the registration to the final tests, is subject to the completion of the student opinion questionnaire.

Please note: To avoid problems on the day of the call, all students are invited to subscribe to this teaching on the moodle platform well in advance. If you have a problem with your login credentials, contact the course manager of the degree program.
Introduce yourself to the exam, in itinere or final tests, with an identification document

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Attività di supporto

Alle attività in laboratorio partecipa, oltre al docente, uno studente part-time iscritto al 3° anno del corso di laurea in Biologia o a una delle laurea magistrale in biologia che svolge la funzione di tutor.

Esempi di prove di esame sono forniti nelle attività online su moodle.

Ulteriori risorse a supporto dello studio:

During laboratory practice, a part-time student enrolled in the 3rd year of the Bachelor degree in biology or one of the master degrees in biology acts as tutor .

Test examples are available on moodle

Additional online resources to support student learning:

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Programma

STRUMENTI E METODI DI STUDIO: microscopio ottico (in campo chiaro e in campo scuro, a contrasto di fase, a fluorescenza) ed elettronico (TEM e SEM), microscopia confocale. Ingrandimento e limite di risoluzione. Piani di sezione e ricostruzione tridimensionale da sezioni sottili.  Tecniche di allestimento di preparati istologici, colorazioni istologiche, immunoistochimica, ibridazione in situ. Western blotting, colture cellulari e tecnologie ricombinanti (GFP).

BIOLOGIA DELLA CELLULA: Nozioni propedeutiche sulle principali caratteristiche delle macromolecole biologiche utili alla comprensione dell'organizzazione e del funzionamento cellulare. Teoria cellulare. Procarioti ed eucarioti. Dimensione e forma delle cellule animali. Legge di Driesch. Diploidia, poliploidia, plasmodi, sincizi. Le membrane: composizione chimica, ultrastruttura, organizzazione molecolare. La membrana plasmatica: sistemi di trasporto e comunicazione cellulare. Citosol ed organuli cellulari: ultrastruttura, funzioni e genesi. Nucleo interfasico: involucro nucleare, pori, cromatina, nucleolo, cenni sulla trascrizione,  trasporto nucleo-citoplasma. Ribosomi e traduzione delle proteine. Indirizzamento molecolare.   Trasporto citoplasma-nucleo. Via secretoria. Reticolo endoplasmatico granulare e liscio, sintesi dei lipidi di membrana. Complesso del Golgi. Trasporto, smistamento e fusione delle vescicole. Esocitosi. Mantello cellulare (glicocalice). Endocitosi e turnover della membrana plasmatica. Endosomi. Lisosomi. Perossisomi. Citoscheletro. Specializzazioni della superficie cellulare: microvilli, ciglia e flagelli. Sistemi di giunzione fra cellule e fra cellule e matrice. Cenni di trasduzione del segnale: tipologie recettoriali e principali vie di trasduzione. Metabolismo chemiotrofo: i mitocondri. Morte cellulare programmata e regolazione della sopravvivenza cellulare. La proliferazione delle cellule somatiche: la duplicazione del DNA, le fasi del ciclo cellulare e della mitosi,  cenni di regolazione del ciclo cellulare. Differenziamento cellulare.  Il differenziamento della linea germinale. Meiosi. Cenni alle prime fasi dello sviluppo embrionale.    

INSTRUMENTS and METHODOLOGY
The light microscope: bright-field microscope, dark-field microscope, phase-contrast microscope, fluorescence microscope; confocal microscope; the electron microscope: transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope (SEM). Magnification, limit of resolution. Three-dimensional interpretation from thin serial sections. Histological techniques, histochemistry, immunohistochemistry, in situ hibridization. Western blotting,  cell culture,  and recombinant technology (GFP).

CELL BIOLOGY

The main characteristics of biological macromolecules useful for understanding cell organization and function. Cellular Theory. Procaryotes and eukaryotes. Size and shape of animal cells. Driesch's Law. Diploidy, polyploidy, plasmodium, syncytium. Membranes: chemical composition, ultrastructure, molecular organization. The plasma membrane: transport systems and cellular communication. Citosol and cell organelles: ultrastructure, functions and genesis. Interphase nucleus: nuclear envelope, pores, chromatin, nucleolus, basic of transcription, nucleus-cytoplasmic transport. Ribosomes and protein translation. Molecular sorting. Cytoplasmic-nucleus transport. Secretory pathway. Granular and smooth endoplasmic reticulum, membrane lipid synthesis. Golgi Complex. Vesicular transport and sorting . Exocytosis. The glycocalyx. Endocytosis and turnover of the plasma membrane. Endosomes. Lysosomes. Peroxisomes. Cytoskeleton.  Cell surface specialization: microvilli, flagella and cilia. Cell-cell and cell-matrix junction systems. Signal transduction: receptor types and major transduction pathways. Mitochondria. Apoptosis and cell survival regulation. Somatic cell proliferation: DNA duplication, the cell cycle regulation and the mitosis . Cell differentiation. The germline differentiation. Meiosis. Introduction to early stages of embryonic development.


Testi consigliati e bibliografia

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Testi base

Per il supporto allo studio del corso si consiglia l'utilizzo di uno dei seguenti testi:

- COLOMBO R., OLMO E. "Biologia - Cellula e Tessuti", II ediz. (2014), edi-ermes 

- DALLE DONNE et al. "Citologia e Istologia"(2019), EdiSES

-ALBERTS et al: "L'essenziale di biologia molecolare della cellula", IV ediz. (2015), ZANICHELLI

(I libri di testo sono consultabili nelle biblioteche dei dipartimenti e dell'EDISU - se ne suggerisce la consultazione prima dell'acquisto)

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Altri testi utili:

BECKER: Il mondo della cellula", IX ediz., Pearson;

Milo R, PHILLIPS R. "I numeri della Biologia" Zanichelli;

Suggested text books

ALBERTS et al: "Essential Cell Biology,Fourth Edition, Garland 2013 (kindle edition available)


- All the material of the course is published on the e-learning platform (moodle)


Also available:
http://www.atlanteistologia.unito.it/page.asp



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Orario lezioni

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Note

Il corso inizierà il 15 Ottobre 2019 alle ore 9 in aula Magna (1M) presso la sede di Palazzo Venturi, Via Giuseppe Verdi, 25

l'orario del corso di Biologia della cellula e dei tessuti B di Scienze biologiche

Il corso terminerà presumibilmente all'inizio di dicembre.

Gli studenti, per ricevere informazioni, avvisi, comunicazioni relative al corso devono effettuare la "Registrazione al corso" cliccando in fondo alla pagina. Registrati al corso

Le informazioni generali sul corso, il programma dettagliato delle lezioni ed il materiale didattico (presentazioni, filmati ecc.) si trovano su Moodle

Le date degli appelli d'esame si trovano sul portale d'ateneo

Al medesimo indirizzo ci si iscrive agli appelli d'esame.

 Studenti con disturbi che possono condizionare l'apprendimento (ad esempio studenti daltonici, ipovedenti, ipoudenti,  dislessici o con disabilità motoria) sono invitati a prendere contatto con i docenti in modo da adeguare il materiale didattico, le attività in presenza e online e le loro modalità di verifica.

Studenti lavoratori o che per altri motivi non possono frequentare sono invitati a contattare i docenti per determinare le modalità di raggiungimento delle competenze attese.

PROPEDEUTICITA' E FREQUENZA:

 students color blind, visually impaired, hearing impaired, dyslexic or with physical disabilities) are encouraged to contact teachers to adapt learning materials, activities and test mode.

Workers and students that for other reasons are unable to attend the course are encouraged to contact teachers to determine how to achieve the expected outcomes.

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Ultimo aggiornamento: 22/04/2020 14:50

Location: https://www.matematica.unito.it/robots.html
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