AREA DI APPRENDIMENTO
Discipline biotecnologiche comuni (BIO/11)
OBIETTIVI FORMATIVI
Conoscenza e capacità di comprensione:
Alla fine di questo corso gli studenti dovrebbero conoscere in un certo dettaglioi principali meccanismi molecolari che sono alla base della vita di una cellula, quali duplicazione, trascrizione, traduzione e loro regolazione. Inoltre, dovrebbero acquisire nozioni sui principali meccanismi molecolari che regolano il ciclo cellulare, l’ apoptosi e l’azione di oncogeni ed oncosoppressori.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Il background di conoscenze acquistatecon questo corso dovrebbero costituire una buona base per lo sviluppo nello studente della capacità di approfondire ulteriormente i vari argomenti trattati, e al contempo fornire la consapevolezza che, per molti dei temi trattati, il grado di conoscenza raggiunto dalla ricerca scientifica è molto più approfondito.
Watson et al.: Biologia molecolare del gene (Zanichelli)
Alberts et al.: Biologia molecolare della cellula (Zanichelli)
Brown: Genomi (EdiSES)
Obiettivi Formativi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Alla fine di questo corso gli studenti dovrebbero conoscere in un certo dettaglioi principali meccanismi molecolari che sono alla base della vita di una cellula, quali duplicazione, trascrizione, traduzione e loro regolazione. Inoltre, dovrebbero acquisire nozioni sui principali meccanismi molecolari che regolano il ciclo cellulare, l’ apoptosi e l’azione di oncogeni ed oncosoppressori.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Il background di conoscenze acquistatecon questo corso dovrebbero costituire una buona base per lo sviluppo nello studente della capacità di approfondire ulteriormente i vari argomenti trattati, e al contempo fornire la consapevolezza che, per molti dei temi trattati, il grado di conoscenza raggiunto dalla ricerca scientifica è molto più approfondito.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Modalità di verifica apprendimento
Esame di profitto orale
Programma del corso
Processi a carico del DNA: duplicazione, mutazione, riparazione.
Struttura degli acidi nucleici. Denaturazione e rinaturazione della doppia elica. DNA A, B e Z. Proteine che interagiscono con il DNA. Plasmidi ed elettroforesi. Superavvolgimento del DNA e topoisomerasi. Le DNAsi. Enzimi di restrizione e modificazione. Cenni sui plasmidi e sull’esperimento di clonaggio.
Duplicazione del DNA: struttura e attività della DNA polimerasi (attività esonucleasica e polimerasica, processività). Inizio della duplicazione. Caratteristiche delle DNA polimerasi. Slidingclamp. Sintesi dipendente da Pol III. Enzimi della duplicazione alla forca di replicazione. Azione della Pol I. Ligasi. Telomerasi.
Meccanismi di correzione degli errori di duplicazione: varie modalità di proof-reading, legati alla duplicazione o post-replicativi. Danni al DNA (dimeri di timina, deaminazione, alchilazione ed altre modificazione di basi) e meccanismi di riparazione (eliminazione di nucleotidi o di basi). Mutageni: loro ruolo in malattie genetiche e tumori. Test di Ames.
Giunzioni di Holloway e meccanismo molecolare della ricombinazione meiotica.
Struttura dei genomi e della cromatina.
Struttura dei genomi: paradosso del valore C, numero di geni, densità genica, sequenze uniche, sequenze ripetitive. Evoluzione genomi: duplicazione genica. Geni ortologhi e paraloghi. Esempio del cluster delle globine: ricombinazione omologa e non omologa. Pseudogeni da duplicazione genica e da retro trascrizione. Geni ripetuti in tandem (rRNA, tRNA, istoni). Sequenze altamente ripetitive: minisatellite. Sequenze mediamente ripetitive: trasposoni e retrotrasposoni di tipo virale e non virale. Struttura e ciclo vitale dei retrovirus.
Struttura della cromatina: interazioni DNA-proteine. Plasticità della cromatina: modificazioni degli istoni. Le topoisomerasi e la loro azione sul DNA.
Trascrizione e traduzione: meccanismi e regolazione.
Generalità sulla trascrizione. Promotore procariotico. RNA polprocariotica.
Trascrizione negli eucarioti. Regolazione della trascrizione in eucarioti: fattori generali e attivatori prossimali. Enhancers. Il "complesso del mediatore". Rimodellamento cromatinico, strutture dei fattori trascrizionali, inibitori. Poliadenilazione e terminazione. Splicing e splicing alternativo.
Mutazioni sul promotore e su sequenze che regolano lo splicing: le talassemie.
Esportazione dell'mRNA. La traduzione: tRNA e AA-tRNAsintetasi. Ribosomi. Inizio traduzione. Allungamento e terminazione della traduzione. Regolazione della traduzione. Antibiotici traduzionali.
Il codice genetico e il fenomeno dello "wobbing" (dondolamento). Numero codoni. Codonpreference. ORF e mutazioni puntiformi.
RNAi (interferenza a RNA): generazione di siRNA e miRNA.
Proteine di secrezione e di membrana. Proteine di mitocondri e cloroplasti. Genomi di mitocondri e cloroplasti.
Le immunoglobuline
Struttura delle immunoglobuline e interazione antigene-anticorpo. Ricombinazione somatica, generazione della diversità anticorpale e selezione clonale degli anticorpi. Risposta immunitaria umorale. Fenomeno dell’adattamento. Topi SCID. Cenni sui vaccini.
Biologia molecolare della cellula
Ciclo cellulare: cicline e CDK. Checkpoints e regolazione del ciclo.
Apoptosi: via intrinseca ed estrinseca, geni pro- e anti-apoptotici.
Regolazione epigenetica. CpGislands e metilazione del DNA. Imprinting. Modificazione degli istoni e della cromatina. I miRNA.
Proto-oncogeni e oncogeni (dominanti). Oncosoppressori (recessivi). Oncogeni retrovirali. Esempi di differenti meccanismi molecolari, dipendenti da mutazioni, che portano alla attivazione di proto-oncogeni o alla inattivazione di oncosoppressori.