Anno di corso: 1

Anno di corso: 2

Crediti: 6
Crediti: 6
Crediti: 6
Crediti: 2
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 4
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 6
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 16
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 23
Tipo: Lingua/Prova Finale

BIOLOGIA AMBIENTALE APPLICATA

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2018/2019
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2018/2019
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
8
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
68
Prerequisiti: 

Conoscenze di base di Biologia cellulare e animale-

Moduli

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Modalità di verifica del profitto e valutazione

Esame orale.

Durante il colloquio verrà valutata la capacità del candidato di comprendere ed elaborare criticamente un lavoro scientifico e verranno valutate, attraverso domande specifiche, le conoscenze acquisite per i diversi argomenti del corso. L’esame si intende superato con una valutazione di 18-30/30.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Obiettivi

Il corso intende sviluppare le conoscenze delle influenze ambientali sulla biologia degli organismi viventi e sull’uomo. Fornire conoscenza dei principi di tossicologia e dei principali meccanismi dell’azione tossica degli inquinanti. Fornire strumenti concettuali per comprendere i metodi per lo studio degli effetti degli inquinanti sulla salute dell’uomo e dell’ambiente e per la valutazione del rischio tossicologico. Aggiornamenti sulle linee di ricerca di frontiera in biologia e tossicologia ambientale

Contenuti

Contenuti sintetici

Durante il corso verranno sviluppati i seguenti contenuti:

-sviluppo di un organismo animale: strutture e funzioni a livello di tessuti, organi e sistemi d’organo;

-principi di tossicologia generale e ambientale: definizione di agenti tossici, esposizione, risposte biologiche e relazioni dose-risposta;

-fattori biotici e abiotici, anche di origine antropogenica, in grado di influenzare la biologia degli organismi;

-meccanismi di tossicità molecolare e cellulare, con particolare riguardo ai meccanismi di assorbimento, distribuzione e biotrasformazione degli xenobiotici;

-sviluppo del danno cellulare e a livello di tessuti e organi;

-normative, modelli e metodi in tossicologia ambientale e umana;

-principi per la valutazione del rischio tossicologico;

-esempi storici e attuali di tossicologia ambientale applicata, mediante lo studio degli effetti di inquinanti ambientali di origine domestica, industriale e agricola (es. particolato atmosferico e pesticidi);
-Frontiere della biologia e tossicologia ambientale: la nanotossicologia e le sue applicazioni per lo sviluppo di nanotecnologie sicure per la salute dell’uomo e dell’ambiente.

Programma esteso

Parte I - Dalla cellula all’organismo: lo sviluppo della complessità animale e i rapporti con l’ambiente

Cenni di biologia della riproduzione e dello sviluppo (fecondazione, sviluppo embrionale, crescita e differenziamento, rigenerazione).

Cenni di anatomia comparata ed evolutiva (struttura e funzione dei principali organi e apparati: tegumentario, respiratorio, digestivo, urogenitale e nervoso).

Interazioni con l’ambiente: le barriere primarie (cutanea, respiratoria e intestinale) e secondarie (cerebrale, placentare, emato-testicolare).

Risposte ed adattamenti fisiologici ed evolutivi alle modificazioni ambientali.

Uno sguardo sull’uomo.

Parte II – Elementi di tossicologia generale e ambientale

I determinanti ambientali della salute.

Esposizione a fattori biotici e abiotici che possono determinare effetti sugli organismi.

Principi di tossicologia

Caratteristiche dell’esposizione. Classificazione degli effetti tossici. Tossicità acuta e cronica. Relazione dose-effetto e dose-risposta. Definizione delle dosi (concentrazioni) di effetto e di non effetto, LC50, NOAEL, LOAEL. I modelli sperimentali di studio in vitro e in vivo; test di tossicità classici e “highthroughput”; rappresentatività dei modelli e standardizzazione dei test tossicologici.

Dalle bio-interazioni con il tossico allo sviluppo del danno biologico

Assorbimento, distribuzione, accumulo ed eliminazione di tossici negli organismi animali. Principali biotrasformazioni degli xenobiotici: ossidazioni, riduzioni, idrolisi, coniugazioni. I sistemi del citocromo P450 e del glutatione. Induzioni e inibizioni enzimatiche e conseguenze tossicologiche. Cenni di tossicocinetica. Formazione di prodotti reattivi – radicali liberi e agenti redox. Meccanismi di tossicità molecolare e cellulare e sviluppo del danno cellulare e tissutale. Perturbazioni della omeostasi cellulare: effetti sulla respirazione cellulare, inibizione della sintesi di ATP e di altre biosintesi; stress e danno ossidativo a carico di membrane e altre strutture cellulari.

Sviluppo e conseguenze del danno genetico

Danni al DNA, meccanismi di riparazione del danno e conseguenze della mancata riparazione. Processi di apoptosi, necrosi e autofagia. Cancerogenesi. Il cancro; meccanismi d’azione dei cancerogeni chimici, modelli sperimentali per la valutazione degli agenti cancerogeni

Principi di tossicologia della riproduzione e dello sviluppo.

Meccanismi d’azione di interferenti endocrini sullo sviluppo e funzionalità delle gonadi, meccanismi e patogenesi delle alterazioni dello sviluppo, cenni di teratogenesi; rapporti tra fattori materni e tossicità dello sviluppo embrio-fetale.

Effetti diretti ad organi specifici

Risposte tossiche del fegato, del rene, dell’apparato respiratorio, del sistema cardio-vascolare, del sistema nervoso

Parte III – Biologia e Tossicologia Ambientale Applicata

Bio-interazioni, effetti e meccanismi d’azione di: metalli pesanti, PCB e diossine, pesticidi, effetti tossici di miscele, particelle e fibre (dall’asbesto alle nanoparticelle). Nanobiologia e nanotossicologia: principi e applicazioni. “Environmental and Health Safety” (EHS) e Safety-by-Design (SbD): principi e strumenti per lo sviluppo sostenibile di nuove tecnologie. Concetti e metodi per la valutazione del rischio tossicologico per l’uomo.

Approfondimenti di ricerca: Effetti di pesticidi su organismi acquatici; effetti di particolato atmosferico sulla salute umana; modalità di interazione ed effetti di materiali nanostrutturati

Verranno condotti laboratori ed esercitazioni per la comprensione dell’utilizzo di modelli in vitro e in vivo nello studio degli effetti di inquinanti ambientali e per il calcolo delle concentrazioni di effetto.
Durante il corso si terranno seminari di approfondimento da parte di esperti di settore

Bibliografia consigliata

Materiale didattico, slide del corso e articoli scientifici forniti direttamente dal docente

Per consultazione

-Struttura e processi vitali negli animali (Solomon, Martin, Berg), EdiSES

-Elementi di Tossicologia (Caserett & Doull’s) CEA

-Tossicologia (Galli, Corsini, Marinovich) Piccin

-Eco-Devo: Ambiente e Biologia dello Sviluppo (Gilbert, Hepel), Piccin

- Environmental Toxicology: Biological and Health Effects of Pollutants (Ming-Ho Yu), CRC Press

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni frontali, 6 cfu

- Esercitazioni, 1 cfu

- Laboratorio, 1 cfu