Corso di laurea in Scienze Biologiche (L-13)

The primary objective of the course is to provide a basic knowledge of cell structure and function and  the organization of cells into tissues:

• Basic knowledge about morphological techniques and microscopy;
• Structural organisation of eukaryotic animal cells providing students with a general framework of the functional significance and the relationships between different cellular organelles.
• Organisation of animal tissues: Providing the future biologists with the ability to identify the different animal tissues.

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà: scegliere approcci sperimentali più idonei a rispondere ad una domanda scientifica; scegliere anticorpo primario, secondario, modalità di rivelazione e tipologia di microscopio per allestire una specifica reazione di immunoistochimica; identificare ed interpretare modifiche morfo-funzionali e risposte cellulari dovute a mutazioni o indotte da tecnologie ricombinanti; utilizzare un microscopio ottico per osservazioni citologiche ed istologiche; selezionare specifici campi in preparati istologici reali o virtuali; utilizzare un lessico scientifico appropriato e utilizzare materiale didattico e scientifico in lingua inglese.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

1. Recognition of biological macromolecules
2. Association of scientific demand, experimental approach and instrumentation.
3. Represention of cellular organelles and molecular sorting
4. Localization of synthesis and maturation of biological macromolecules.
5. Association of cell structures and processes
6. Reconstruction of transmembrane transport and cellular communication processes
7. Sorting of the phases of energy metabolism, cell cycle and programmed cell death.
8. Tissue classification on the basis of structural and functional characteristics
9. Recognition of cellular and tissue structures in optical or electronic microscopy preparations.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

1. Ability to select an appropriate experimental approach to answer a scientific question
2. Ability to choose primary, secondary antibody, detection mode and microscope type to set up a specific immunohistochemical reaction
3. Identification and interpretation of morpho-functional cell response induced by spontaneous or experimental mutations.
4. Ability to use an optical microscope for cytological and histological observations
5. Ability to select specific fields in real or virtual histological preparations
6. Appropriate scientific lexicon
7. Understanding of educational and scientific material in English language.

• Lezioni frontali e attività in aula*:  
• Lezioni magistrali supportate da presentazioni (KEYNOTE, ppt o prezi) con illustrazioni grafiche, mappe mentali, fotografie di preparati istologici e di microscopia elettronica, filmati di animazioni  dei processi cellulari;  filmati di registrazione in timelapse di costrutti di fusione con GFP.
• Attività in aula* con partecipazione attiva degli studenti (rappresentazione di processi cellulari, clickers o equivalente, risoluzione di esercizi).
• Attività e materiale online (moodle**):
• Materiale didattico presentato a lezione, compreso dei podcast delle lezioni frontali.
• Videoregistrazioni sostitutive delle lezioni frontali per argomenti erogati in modalità inversa (flipped).
• Videoteca e istoteca virtuali.
• Quiz, forum e workshop per l'apprendimento e l'autoevaluazione
• Materiale opzionale per approfondimento
• N.10 esercitazioni di cui 4 al computer e n.6 al microscopio, in presenza di docente e tutor durante le quali ciascuno studente:
• acquisice nozioni propedeutiche sulle macromolecolare biologiche.
• ricerca e osserva strutture cellulari in microscopia elettronica al computer mediante vetrini scannerizzati e strumenti di navigazione (virtual slide).
• osserva in autonomia preparati istologici con l'uso di microscopi ottici. 

(*) possesso di smartphone, notebook o tablet raccomandato per interrattività in aula via WIFI di Ateneo. (**) le attività su Moodle sono tracciate e l'avanzamento nelle attività soggetto al superamento di specifiche condizioni, quindi personalizzato per ciascuno studente .

• On-site lectures:  
• ppt/prezi presentations , mindmaps, comments on histological micrographs, illustration of cell function with animations and GFP constructs timelapse recordings.
• some classroom activities * with active participation of students (mimed cellular processes, clickers , in class exercises) 
• laboratory practice in the presence of teacher and tutor (10 sessions;  90 min each)
• identification of cellular structures in virtual slides electron microscopy
• use of optical microscope 
• identification of cell and tissue with the optical microscope
• A distanza (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 : news , forum , mind maps , quizzes , workshops

( * )  smartphone, notebook or tablet recommended for in-class activities via university WIFI.

Informazioni 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, è possibile collegarsi a webex via smartphone o tablet e svolgere la prova su pc; rimane valida l’obbligatorietà di inquadramento via fotocamera equivalente a quello di una webcam.
• In tutti i casi, si suggerisce l’uso di cuffie per il collegamento audio.

Modalità di svolgimento della prova:

1. Gli studenti sono suddivisi a gruppi e nell’ora prevista della convocazione si collegano al link Webex ricevuto dal docente.
2. Gli studenti si autenticano sulla piattaforma esami.i-learn.unito.it ed accedono alla pagina del corso per l’a.a. 2019-2020.
3. Gli studenti procedono su moodle con l’autocertificare di comportamento etico ai sensi dell'art. 3 lettera b e dell'art.8 del codice etico di Ateneo e si impegnano a rimanere collegato via webex con la telecamera accesa, per tutta la durata della prova di esame.
4. Si procede all’identificazione dello studente per confronto video con la fotografia della tessera universitaria accessibile al docente su ESSE3.
5. La prova scritta inizia con la comunicazione della parola chiave per accedere al quiz.
6. Il quiz è a domande a risposta chiusa (stesse tipologie del test eseguito in presenza) su argomenti del programma delle lezioni e delle esercitazioni.
7. Per gli studenti che sostengono la prova sull’intero programma (cellula + tessuti), il quiz ha durata 30 minuti e comprende 25 domande, di cui 5 domande su nozioni “fondamentali” imprescindibili impartite durante il corso e che pesano per il 50% nel punteggio finale del quiz.
8. Per gli studenti che si avvalgono del voto dell’esonero*, il quiz sulla biologia dei tessuti ha durata 18 minuti e comprende 15 domande, di cui 3 domande su nozioni “fondamentali” imprescindibili impartite durante il corso che pesano per il 50% nel punteggio finale del quiz.
9. Per tutta la durata del quiz, gli studenti sono sorvegliati a distanza.
10. A chiusura del quiz, gli studenti prendono visione del loro risultato.
11. Viene data facoltà a tutti gli studenti di sostenere una prova orale. Gli studenti comunicano quindi la loro partecipazione o meno alla prova orale.
12. Ad almeno il 20% dei partecipanti viene in ogni caso chiesto dal docente di sostenere una prova orale a conferma del punteggio dello scritto, in particolare per studenti con voti alti al quiz o per i quali sono stati riscontrati problemi tecnici o di comportamento durante il quiz.
13. Agli studenti non coinvolti nella prova orale, viene convalidato il punteggio del quiz quale voto finale dell’esame e possono scollegarsi da Webex
14. A conclusione di ciascuna prova orale, il punteggio del quiz viene confermato o meno. Il voto è comunicato al candidato che può scollegarsi purché rimanga sempre collegato almeno un studente oltre a quello coinvolto nella prova orale.
15. I voti non rifiutati entro 5 giorni dalla comunicazione della verbalizzazione su ESSE3 sono automaticamente considerati come accettati.

(*) il voto dell’esonero decade a chiusura di questo appello

MONITORAGGIO IN ITINERE (ONLINE): le attività tracciate si svolgono sulla piattaforma Moodle e consistono nella visione di video, animazioni, microscopio virtuale e altro materiale didattico, quiz di autoapprendimento e di verifica, forum. Lo stato di avanzamento delle attività di ciascuno studente viene monitorato automaticamente. Le attività online sono propedeutiche alla prova in itinere.

MONITORAGGIO IN ITINERE (LABORATORIO): La capacità di utilizzare un microscopio ottico di routinea per osservazioni citologiche ed istologiche viene monitorata durante le esercitazioni ed è propedeutica per l'accesso alla prova finale.

PROVA IN ITINERE: La prova in itinere verte sul modulo di biologia della cellula ed è riservata agli studenti iscritti per la prima volta al corso di laurea che abbiano svolto tutte le attività tracciate su Moodle relative alla biologia della cellula. La prova in itinere non è obbligatoria e può, a scelta dello studente, essere considerata come "Esonero cellula" (50% del voto finale) oppure dare luogo a "Punteggio aggiuntivo". Il punteggio aggiuntivo è proporzionale al voto della prova in itinere (≤18/30: 0 punti, ≥30/30: 2 punti). La prova in itinere si svolgera al rientro delle vacanze di Natale e sarà valida soltanto per gli appelli della prima sessione di esame (febbraio-marzo 2020).

PROVA FINALE: La prova finale verte, per tutti gli studenti, sull'ultima edizione dell'intero programma di Biologia della Cellula e dei Tessuti, compreso il programma delle esercitazioni. Le domande sono equamente distribuite tra biologia della cellula e biologia dei tessuti. Lo svolgimento delle attività online non è obbligatorio per l'accesso alla prova finale. 
Alla prima sessione di esame, lo studente che intende fare valere la prova in itinere come 

• "Esonero Cellula" sostiene una prova finale "Tessuti".  
• "Punteggio aggiuntivo" sostiene una prova finale "Cellula e Tessuti". 
  
  

VOTO FINALE: 

Prima sessione di esame (appelli febbraio-marzo 2020)

• Voto prova finale "Cellula e Tessuti", arrotondato per eccesso
• Somma arrotondata per eccesso: voto prova finale "Cellula e Tessuti" + "Punteggio aggiuntivo"
• Media aritmetica arrotondata per eccesso:  voto prova itinere "Cellula" e voto prova finale "Tessuti" 

Sessioni successive:

• Voto prova finale "Cellula e Tessuti", arrotondato per eccesso

MODALITA' DI SVOLGIMENTO DELLE PROVE IN ITINERE E FINALI:
La prova in itinere e l'esame finale sono prove scritte, della durata rispettiva di 30 e 60 min per un totale di 20 e 40 domande, svolte in aula informatica sulla piattaforma moodle (i-learn) e vertono 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. Si attira l'attenzione degli studenti sul fatto che l'iscrizione alla prova in itinere e agli appelli chiude entro la data prestabilità indicata sul portale e per quanto riguarda l'iscrizione alle prove finali, è subordinata alla compilato del questionario opinione studenti.

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

Ongoing activities and final quiz on the e-learning platform with multiple choice and short text questions. Recognition of histological and electron micrography.
IMPORTANT:
Early registration to the e-learning platform (moodle) is mandatory !

 Progress test and final exam quiz are held in a computer room on the platform moodle ( i- learn) and cover topics of both lectures and practice. Enrolment for the progress test and final exam through the University website . 

The questions are the following types : multiple choice or matching , completion of legends or texts, recognition of cell and tissue structures in light and electron microscopy, resolution of exercises, interpretation of information from nucleotide databases. Examples of exam quiz are provided in the learning material on Moodle .
- The progress test focuses on the biology of the cell and is recommended but not mandatory.
- Access to the progress test is restricted to students who attend this training for the first time and is subject to the completion of the ongoing activities on the platform Moodle .
- Gain points from the progress test will be added to the final vote of the first final exam in the first session available (January-February) . The mode of assignment of gain points is as follows :
vote of the test in progress :
< 22 : 0 points
22-23 : 0.5 points
24-25 : 1 point
26-27 : 1.5 point
28-30 : 2 points
Program of the progress test: Cell Biology
Program of the final exam: Cell and Tissue Biology
The exam takes place on the platform Moodle , so to avoid technical problems on the day of the appeal , all students must be enrolled in the course on the platform moodle early enough. In the event of a problem contact the manager of the teaching degree program.

STUDENTE ESERCITATORE: Alle attività in laboratorio partecipa 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 oltre al docente. Gi studenti possono porre domande e trovare un sostegno allo studio attraverso il forum dell'insegnamento su moodle Esempi di prove di esame sono forniti nelle attività online su moodle.

STUDENTI PROVENIENTI DA ALTRI CDS O ALTRE UNIVERSITÀ:Studenti provenienti da altri corsi di studio o altri Atenei che devono integrare i crediti riconosciuti sono invitati a contattare i docenti appena possibile per conoscere il programma integrativo richiesto. Le modalità di verifica dell'integrazione sono identiche a quanto indicato per gli studenti regolari che seguono il corso, proporzionalmente al numero di crediti da integrare. Le date per sostenere l'integrazione sono quelle degli appelli del corso, compresa la data dell'esonero che in questo caso corrisponde ad un appello vero e proprio. 

STUDENTI DSA: Studenti con disturbi che possono condizionare l'apprendimento (ad esempio studenti daltonici, ipovedenti, ipoudenti, dislessici o con disabilità fisica) 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 NON FREQUENTANTI: Studenti lavoratori o comunque non frequentanti sono invitati a contattare i docenti per determinare le modalità di raggiungimento delle competenze attese.

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

Example of test are available on moodle

Additional online risorses to support student learning:

• Molecular Workbench: useful to study macromolecules
• Atlas for cytology and histology

Students from other degree programs or other universities that have to integrate the missing ECTS are encouraged to contact teachers as soon as possible to learn about the integrative required program. Procedures and calendar for verification of the integration are the same as described for the regular students who attend the course.

Students with disorders that may affect learning (eg 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.

BIOLOGIA DELLA CELLULA: Microscopio ottico (in campo chiaro e in campo scuro, a contrasto di fase, a fluorescenza) ed elettronico (TEM e SEM), microscopia confocale, immunocitochimica, ibridazione in situ. Western, Southern e Northern blotting. Colture cellulari e tecnologie ricombinanti (GFP). Principali caratteristiche delle macromolecole biologiche utili alla comprensione dell'organizzazione e del funzionamento cellulare. Teoria cellulare. Procarioti ed eucarioti. Dimensioni delle cellule animali. Legge di Driesch. Diploidia, poliploidia, plasmodi, sincizi.  Citosol e organuli cellulari. Le membrane: composizione chimica, ultrastruttura, organizzazione molecolare. Nucleo interfasico: involucro nucleare, complesso del poro nucleare, cromatina, nucleolo, cenni sulla trascrizione, trasporto nucleo citoplasma.  Ribosomi e traduzione delle proteine. Indirizzamento molecolare. Trasporto citoplasma-nucleo. Via secretoria. Reticolo endoplasmatico granulare.  Reticolo endoplasmatico liscio e sintesi dei lipidi di membrana. Complesso del Golgi. Trasporto, smistamento e fusione delle vescicole. Esocitosi: secrezioni e turnover della membrana plasmatica, Mantello cellulare (glicocalice).  Recettori di membrana: trasporti, adesione e comunicazione cellulare. Cenni di trasduzione del segnale: tipologie recettoriali e principali vie di trasduzione.  Endocitosi. Endosomi. Lisosomi. Autofagosomi e turnover degli organelli cellulari. Perossisomi. Citoscheletro. Specializzazioni della superficie cellulare: microvilli, ciglia e flagelli. Sistemi di giunzione fra cellule e fra cellule e matrice.   Citologia dei mitocondri. Metabolismo chemiotrofo. 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. ESERCITAZIONI CELLULA: Microscopio ottico (in campo chiaro e in campo scuro, a contrasto di fase, a fluorescenza) ed elettronico (TEM e SEM), microscopia confocale. Piani di sezione e ricostruzione tridimensionale da sezioni sottili.  Preparati stabili; colorazioni istologiche; In laboratorio morfologico al computer (N.1 esercitazione, posto singolo): identificazione di organelli cellulari in microscopia elettronica a partire da preparati scannerizzati, in autonomia da parte di ciascuno studente. Ricostruzioni tridimensionali e misurazione degli organelli cellulari.

BIOLOGIA DEI TESSUTI

Cellule staminali e cellule differenziate. Tessuti ad elementi labili, stabili, perenni. Derivazione dei diversi tessuti dai tre foglietti embrionali. Caratteristiche morfologiche e classificazioni dei tessuti:  Tessuto epiteliale: Organizzazione strutturale e funzionale, epiteli di rivestimento, epiteli secernenti, epiteli sensoriali. Rinnovamento degli epiteli. Tessuti connettivi: tipi cellulari, sostanza fondamentale anista, fibre. Giunzioni cellulari. Classificazione e descrizione dei vari tipi di tessuto connettivo. Tessuto connettivo propriamente detto. Tessuto adiposo. Tessuto cordoide. Tessuto cartilagineo: classificazione e descrizione dei vari tipi.  Tessuto osseo: costituzione, criteri di classificazione, processi di ossificazione.  Il sangue: caratteristiche morfologiche e funzionali dei vari tipi cellulari e cenni al processo di emopoiesi. Tessuto muscolare: classificazione e descrizione dei vari tipi,  tessuto muscolare liscio, scheletrico e cardiaco.  Cenni al processo di contrazione muscolare.  Tessuto nervoso: sistema nervoso centrale e periferico. Il neurone. Le fibre nervose. Processo di mielinizzazione e funzione della mielina. I principi della trasmissione dell'impulso nervoso. Sinapsi. Giunzione mioneurale. Neuroglia. ESERCITAZIONI TESSUTI: In laboratorio morfologico al microscopio ottico (N.6 esercitazioni, posto singolo, 90 min ca.): ciascun studente impara l'uso del microscopio ottico, ingrandimento e limite di risoluzione, ingrandimento utile e osserva tessuti epiteliali di rivestimento e secernenti, tessuti connettivi propriamente detti, tessuto elastico, adiposo e coroide, sangue, cartilagine, osso e processo di ossificazione, tessuto muscolare scheletrico, cardiaco e liscio, tessuto nervoso, gameti e gonadi.

Il programma è coerente con il syllabus del Collegio dei Biologi delle Università Italiane (CBUI), settore BIO/06 - biologia della cellula e biologia dei tessuti : pdf

Basic characteristics of biological macromolecules useful for the understanding of cell function. Introduction to the study of cell biology: procaryotic and eucaryotic cells; diploidy, polyploidy; plasmodia, syncitia.
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.
Preparation of permanent tissue samples: fixation, embedding, sectioning, staining. Histochemistry, histoenzymology, , immunocytochemistry, autoradiography.
Cell culture; green fluorescent protein (GFP) and recombinant technology.
Biomembranes: structural organization and basic functions; the plasma membrane; transport across cell membranes; cell signalling.
The cell nucleus: nuclear envelope, pores, chromatin structure; nucleolus structure and function.
Cytoplasmic membrane systems: structure and function of smooth and rough endoplasmic reticulum, translation, protein sorting; structure and function of the Golgi complex, intracellular vesicular traffic, exocytosis, cell coat; endocytosis, endosomes, lysosomes, peroxisomes. 
The cytoskeleton. Cell surface specializations: microvilli, cilia and flagella. Cell junctions, cell adhesion and the extracellular matrix. 
Chemotrophic energy metabolism: glycolysis and fermentation; aerobic respiration ; structure and functions of mitochondria.
Somatic cell renewal: from DNA replication to mitosis; the cell cycle.
Sexual reproduction: meiosis, germ cell differentiation.
What is a tissue? Cell renewal: nonrenewing, continuously renewing, potentially renewable populations.
Epithelial tissue: Epithelial membranes. Glands: exocrine glands, endocrine glands. Sensory epithelia. Cell renewal in epithelia.
Connective tissue: cells; intercellular components: fibers, amorphous component. Classification.
Adipose tissue: white fat and brown fat. Notochord tissue.
Cartilage: hyaline, elastic, fibrocartilage.
Bone: bone cells, bone matrix composition; macroscopic and microscopic structure: cancellous and compact bone. Intramembranous ossification, perichondral and endochondral ossification. The teeth.
Blood: blood cells, bone marrow, hematopoiesis.
Muscle tissue: skeletal muscle, cardiac muscle, smooth muscle. The ultrastructural basis of contraction.
Nervous tissue: central and peripheral nervous system. The structure of neurons and neuroglial cells. Central and peripheral nerve fibres; myelination; nerve impulses; synapses; the neuromuscular junction.

Laboratory practice:
eading of eletronic micrography, optical microscopic observations, computer assisted esercizes on virtual slides.
Constructive learning activities on Molecular Workbench and Moodle.

Text books
ALBERTS et al: "Essential Cell Biology,Fourth Edition, Garland 2013 (kindle edition available)
ROSS M.H., PAWLINA W. Histology: A text and atlas, sixth edition, Lippincott Williams & Wilkins, 2014 (kindle edition available)

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