B027326 - CITOLOGIA E ISTOLOGIA CON LABORATORIO

Citologia. Caratteristiche delle cellule eucariotiche. Metodi di studio di cellule e tessuti. Membrana plasmatica, citoplasma, citoscheletro, motilità, ribosomi, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, indirizzamento delle proteine, lisosomi, endocitosi e comparto endosomiale, perossisomi, mitocondri, nucleo. Ciclo cellulare, mitosi e meiosi. Apoptosi. Gametogenesi e fecondazione.
Istologia: classificazione, struttura e funzioni dei tessuti epiteliali, connettivi, muscolari e nervoso.

Citologia: plasmalemma citoplasma, organuli: citoscheletro, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi, mitocondri, perossisomi, nucleo. Cromosomi, ciclo cellulare, mitosi, meiosi, gametogenesi, fecondazione, eventi morfologici fino alla IV settimana di sviluppo.
Istologia: Struttura e classificazione dei tessuti: tessuti epiteliali, connettivi (propriamente detti, di sostegno, sangue, emopoiesi) muscolari e tessuto nervoso (cellule, fibre, sinapsi, terminazioni nervose periferiche).

CITOLOGIA
Alberts et al. L'essenziale di biologia molecolare della cellula.

Colombo e Olmo Ed. Biologia della Cellula. (Per chi non usa Alberts)

ISTOLOGIA
Colombo e Olmo Ed. Biologia dei tessuti

Oppure il testo comprensivo di citologia e istologia:
Colombo e Olmo Ed. Biologia. Cellula e tessuti.

Rosati e coll. Istologia edi-ermes
Bacci e coll. Cellula e tessuti edi-ermes.
Monesi V Istologia Piccin
Bani e coll. Il libro di istologia. Idelson-Gnocchi.
Ross e Pawlina, Istologia – Testo e Atlante (CEA)
Paroli G, Puliti E, Bacci S. L'atlante di istologia per scienze biologiche. Master Books
Puliti E, Paroli G, Bacci S. Preparati microscopici dei Fondamenti di Embriologia per scienze biologiche. Master Books

Il corso si propone di introdurre i concetti fondamentali per la comprensione dei meccanismi alla base della vita della cellula: gli organuli, la loro struttura, funzione e le loro dinamiche.
Organizzazione delle cellule in tessuti, principi classificativi e aspetti funzionali della struttura dei tessuti.

Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di descrivere l’organizzazione morfologica della cellula e dei tessuti animali, in rapporto alle loro funzioni, e gli eventi iniziali che danno avvio alla formazione di un nuovo organismo.

Conoscenze di base (programmi scuole medie superiori) di biologia, chimica e chimica delle molecole biologiche.

Lezioni frontali, laboratori di osservazione vetrini istologici, laboratori di analisi di immagini digitali di cellule e tessuti. Osservazione e discussione di vetrini digitali al PC.

CFU: 9
Numero di ore relative alle attività in aula: 64
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio): 12

Test scritto di ammissione all'orale + esame orale

L’esame consiste di un test di ammissione ed uno orale.

CITOLOGIA
Introduzione alla citologia e istologia. Introduzione alla struttura degli acidi nucleici. Flusso dell’informazione: il dogma centrale e il ruolo di DNA, RNA e proteine negli organismi viventi. Origine della vita sulla terra: esperimento di Miller, le caratteristiche principali dell’acqua, le molecole idrofobiche e le prime membrane. Ipotesi sulla comparsa degli acidi nucleici e delle prime molecole di RNA capaci di autoreplicazione. Il mondo a RNA e l’inizio dei processi evolutivi su scala molecolare. La protocellula. Evoluzione della complessità biochimica. Ipotesi sulla comparsa dei comparti intracellulari: evoluzione della cellula eucariotica e degli organismi pluricellulari. Importanza del rapporto superficie/volume.
Le cellule eucariotiche: forma e dimensioni tipiche.
Il potere risolutivo dell’occhio umano e la necessità dell’uso del microscopio per lo studio della cellula.
Il microscopio ottico: risoluzione, ingrandimento, contrasto. Principi di funzionamento del microscopio in campo oscuro, a contrasto di fase e a fluorescenza. Colorazioni in fluorescenza (DAPI, falloidina, marcatori di organuli, proteine fluorescenti, Fluorescence in situ hybridization, Immunoistochimica).
Fasi della preparazione dei campioni istologici. Inclusione in paraffina. Microtomo, criostato e microtomo congelatore. Le colorazioni istologiche: coloranti basici ed acidi. Ematossilina-eosina e colorazioni tricromiche. La colorazione dei lipidi. Impregnazione argentica. Reazione PAS e colorazione di Feulgen del DNA. Autoradiografia.
Microscopio elettronico a trasmissione e a scansione.
La membrana plasmatica. I lipidi di membrana: fosfogliceridi, sfingolipidi e colesterolo. Molecole anfipatiche e loro organizzazione in mezzo
Acquoso: micelle, liposomi e doppi strati. Ruolo dei fosfolipidi sulla curvatura del doppio strato. Fluidità del doppio strato: ruolo della saturazione/insaturazione delle code dei fosfolipidi ed effetto del colesterolo. Mobilità dei lipidi di membrana: diffusione laterale e flip-flop. Asimmetria dei lipidi, modulazione dello spessore del doppio strato, cluster di colesterolo/sfingolipidi, zattere lipidiche.
Proteine di membrana: proteine intrinseche ed estrinseche. Modalità di ancoraggio delle proteine estrinseche alla membrana. Tecnica del freeze-fracture. Interazioni delle proteine di membrana con il citoscheletro, la membrana dei globuli rossi. Carboidrati di membrana e glicocalice.
Permeabilità selettiva, osmosi, trasportatori, pompe e canali di membrana. Il potenziale di membrana. La segnalazione mediata da recettori.
Il citoplasma. Il citoscheletro. Filamenti del citoscheletro. Actina: monomero, idrolisi di ATP e dinamiche di polimerizzazione. Polarità del polimero: estremità a spina e a punta. Treadmilling. Proteine associate all'actina. La dinamica di polimerizzazione nella locomozione: pseudopodi, filopodi, lamellopodi. Motori miosinici e motilità su filamenti di actina. Motori processivi e non processivi. Meccanica dei motori molecolari.
Microtubuli: la tubulina, polimerizzazione, idrolisi del nucleotide ed instabilità dinamica. Centri di organizzazione dei microtubuli: centrosoma e centrioli, struttura e funzione. I motori dei microtubuli: chinesina e dineina. Trasporto assonale.
Locomozione cellulare: meccanismi e velocità. Ciglia e flagelli: l'assonema, struttura e funzionamento. Filamenti intermedi, proteine associate, proprietà meccaniche del citoscheletro, tensegrity.
Gli inclusi. Ribosomi: composizione e struttura. Sintesi proteica, principi generali. Compartimentalizzazione della cellula eucariotica: topologia dei compartimenti.
Via citoplasmatica e via secretoria: indirizzamento delle proteine alla loro destinazione cellulare. Reticolo endoplasmatico: comparti e funzioni. Il reticolo endoplasmatico ruvido: struttura ed ultrastruttura. Sintesi di proteine nel reticolo endoplasmatico: sequenza segnale e sequenze di inserzione in membrana. Modalità di sintesi delle proteine di secrezione e transmembrana con varie topologie.
Glicosilazione e controllo del ripiegamento delle proteine nel RER.
Funzioni del reticolo endoplasmatico liscio.
Apparato di Golgi: struttura ed ultrastruttura. Glicosilazione di proteine nel Golgi. Modelli di mobilità nel Golgi: modello della maturazione delle cisterne e modello del trasporto vescicolare. Ruolo della composizione lipidica e dello spessore del doppio strato nello smistamento delle proteine lungo la via secretoria. Rapporti tra apparato di Golgi e citoscheletro; trasporto delle vescicole per e dall'apparato di Golgi. Siti di esportazione del reticolo endoplasmatico, rivestimenti COPI e COPII. Indirizzamento e fusione delle vescicole mediante la coppia v-SNARE/t-SNARE. Granuli di secrezione; secrezione controllata e costitutiva. Lisosomi e sistema endolisosomiale. Marcatura delle idrolasi lisosomiali e trasporto al comparto endosomiale. I meccanismi di endocitosi: fagocitosi, macropinocitosi, caveole e endocitosi mediata da recettori, clatrina. Il corpo multivescicolare. Autofagia. Degradazione di proteine nei proteasomi.
Mitocondri. Energia in natura e nella cellula. ATP. Forma, dimensioni e numero dei mitocondri nella cellula. Ultrastruttura. Origine dei mitocondri. DNA mitocondriale e apparato della sintesi proteica mitocondriale. Trasporto delle proteine attraverso le membrane mitocondriali: TIM e TOM. Divisione dei mitocondri. Aspetti generali della glicolisi, della fosforilazione ossidativa e del motore rotativo ATP sintasi. I perossisomi. Il nucleo. Aspetti generali: rapporto nucleo-plasmatico, sincizi e plasmodi. Il nucleo al microscopio ottico ed elettronico. Ultrastruttura. Involucro nucleare, pori e meccanismi di importazione ed esportazione tra nucleo e citoplasma. Lamina fibrosa e rapporti con il DNA e il nucleoscheletro.
Nucleolo: ultrastruttura e funzione. Corpi di Cajal. Aspetti dimensionali della compattazione del DNA nel nucleo. Compattazione del DNA: cromatina, eucromatina ed eterocromatina. Nucleosomi, fibra da 30nm e livelli successivi di compattazione. I cromosomi.
Corredo aploide e diploide. I territori cromosomici nel nucleo. Il ciclo cellulare. Le fasi del ciclo cellulare.
La divisione mitotica: fasi e dinamiche.
Riproduzione sessuale e asessuale. La meiosi. Le fasi della meiosi e la ricombinazione. Gametogenesi: spermatogenesi e oogenesi. La fecondazione. Le cellule staminali: origine e classificazione. Apoptosi.
ISTOLOGIA
Introduzione ai tessuti. Tessuto epiteliale: caratteristiche e classificazioni. Caratteristiche delle cellule epiteliali. Specializzazioni: microvilli, giunzioni occludenti, aderenti, comunicanti, desmosomi ed emidesmosomi. Epiteli di rivestimento. Mesoteli; endoteli (continui, fenestrati e sinusoidi). Epiteli pavimentosi semplici: alveoli polmonari, glomerulo renale e cenni alla struttura del nefrone. Epiteli cubici e cilindrici semplici. Epiteli pseudostratificati e di transizione. Epiteli stratificati. Epidermide e processo di cheratinizzazione. Cellule accessorie dell’epidermide: melanociti, cellule di Langerhans e cellule di Merkel. Epiteli sensoriali: epitelio olfattivo, gustativo, uditivo e vestibolare. Funzionamento delle cellule sensoriali dell'udito (organo del Corti) e dell'equilibrio (macule e ampolle del vestibolo).
Epiteli trasformati: smalto, cristallino, peli. Epiteli ghiandolari. Ghiandole esocrine: classificazione morfologica, modalità di secrezione e tipi di secreto. Cellule mucipare caliciformi. Ghiandole esocrine pluricellulari: cripte intestinali, ghiandole sudoripare, ghiandole alveolari degli anfibi, ghiandole tubulari della mucosa gastrica, ghiandole sebacee, ghiandole mammarie. Ghiandole salivari, pancreas esocrino.
Le ghiandole endocrine: caratteristiche generali; gli ormoni e il loro meccanismo di azione. Caratteristiche delle cellule a secrezione steroidea e proteica. Ipotalamo e ipofisi. Ormoni della neuroiposifi e della adenoipofisi. Asse ipotalamo-ipofisario. Epifisi. Tiroide e paratiroidi; regolazione del calcio ematico. Surrene: corticale, midollare e loro ormoni. Gonadi: cellule di Leydig, testosterone, follicolo ovarico e suoi ormoni. Pancreas endocrino: isolotti di Langerhans e regolazione del glucosio ematico.
Tessuto connettivo: funzioni, tipi e classificazione. Sostanza fondamentale. Fibre collagene: struttura e tipi di collagene. Fibre reticolari. Fibre elastiche. La membrana basale. Le cellule del connettivo: fibroblasti e sintesi del collagene, mastociti e degranulazione, macrofagi, plasmacellule. Tessuti connettivi propriamente detti: lasso, denso, elastico, reticolare e adiposo (bianco e bruno). Tessuto connettivo pigmentato e cromatofori.
Tessuto cartilagineo: cartilagine ialina, elastica e fibrosa. Cartilagine articolare a cartilagine metafisaria. Tessuto osseo. Osso alamellare a lamellare. Caratteri generali di anatomia dell'osso. Periostio. Osteone e sistema di Havers. Ostoblasti e osteociti. Osteoclasti e rimodellamento osseo. Regolazione dell'attività degli osteoclasti e osteoblasti. Il dente: dentina e cemento. Ossificazione diretta e indiretta.
Il sangue: caratteristiche generali e funzioni. La tecnica dello striscio. Eritrociti: caratteristiche generali e scambi gassosi.
Eritrociti: gruppi sanguigni ed eritropoiesi. Piastrine: morfologia e funzioni. Coagulazione. Trombocitopoiesi. Granulociti neutrofili, basofili ed eosinofili: morfologia e funzioni. Monociti e macrofagi. Linfociti: tipi e funzioni. Diapedesi. Caratteristiche generali della risposta immunitaria: immunità innata e acquisita; risposta umorale e cellulo-mediata.
Tessuto muscolare. Muscolo striato scheletrico: proprietà e struttura. Il sarcomero e i miofilamenti. Meccanismo della contrazione muscolare. Reticolo sarcoplasmatico, tubuli T e triadi: accoppiamento eccitazione-contrazione. La giunzione neuromuscolare. Muscoli veloci e lenti. Cellule satelliti e rigenerazione del tessuto muscolare. Miocardio: dischi intercalari e proprietà dei cardiomiociti. Diadi. Sistema pacemaker e tessuto di conduzione. Muscolo liscio: localizzazione e caratteristiche. Meccanismo di contrazione del muscolo liscio.
Tessuto nervoso. I metodi di colorazione del tessuto nervoso: istologia classica, proteine fluorescenti. Caratteristiche morfologiche generali e citologiche del neurone: organuli e citoscheletro. Tipi di neuroni. Trasporto assonico. Virus che utilizzano trasporto assonico e loro impiego sperimentale per tracciare circuiti neuronali. Caratteristiche e funzioni delle cellule della glia: cellule ependimali, astrociti, microglia, oligodendrociti, cellule di Schwann e cellule satelliti. Ruolo degli astrociti nelle sinapsi. Guaina mielinica e conduzione saltatoria. Fibre amieliniche.
Caratteristiche generali delle sinapsi: sinapsi elettriche e chimiche. Morfologia e tipologie di sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio del neurotrasmettitore. I più comuni neurotrasmettitori. Terminazioni nervose. Riflesso spinale. Esempi di metodologie innovative per lo studio morfo-funzionale del tessuto nervoso.

La materia vivente: caratteristiche generali, strutturali, molecolari (cenni), funzionali.
Strumenti e metodi per lo studio microscopico di cellule e di tessuti.
La cellula eucariotica. caratteristiche generali.
La membrana plasmatica: organizzazione molecolare, struttura, funzioni.
Ribosomi; sintesi proteica (cenni)
Organuli membranosi della via secretoria: reticolo endoplasmatico ruvido, apparato di Golgi; esocitosi.
Via endocitotica; lisosomi, processi di endocitosi.
Reticolo endoplasmatico liscio
Perossisomi: morfologia e funzioni.
Mitocondri: morfologia, funzioni, origine. Respirazione cellulare (cenni).
Citoscheletro: microtubuli, microfilamenti, filamenti intermedi; movimento cellulare, centrioli.
Nucleo: Involucro nucleare, nucleoli, nucleoplasma, cromatina (eucromatina, eterocromatina). Cromosomi. Ciclo cellulare. Mitosi e Meiosi
Gameti, gametogenesi; ovulazione, ciclo mestruale; fecondazione. Eventi relativi dalla I alla IV settimana di sviluppo Derivati dell'ectoderma, dell'entoderma e del mesoderma. Popolazioni cellulari, cellule staminali. Apoptosi, necrosi.
Tessuti epiteliali: Istogenesi, principali caratteristiche e classificazione. Differenziazioni della superficie cellulare: microvilli, ciglia vibratili, giunzioni intercellulari, giunzioni cellule-matrice.
Derivati epidermici a cheratina dura, pelo, unghia
Tessuti connettivi propriamente detti: cellule, sostanza intercellulare, membrana basale; classificazione.
Tessuti connettivi di sostegno: tessuti cartilaginei, tessuto osseo, processi di ossificazione.
Sangue ed ematopoiesi.
Tessuti muscolari: classificazione e struttura.
Tessuto nervoso: neuroni, sinapsi; cellule gliali; fibre nervose, terminazioni nervose periferiche.

Attività di laboratorio
Osservazione al microscopio ottico e riconoscimento di preparati istologici dei tessuti studiati durante il corso
Analisi di immagini digitali di cellule e tessuti, introduzione alle immagini digitali e ai metodi di analisi morfometrica e di segmentazione di immagini di cellule e tessuti. Analisi di vetrini digitali.