Programmi dei corsi

 

60/57/10 - BIOLOGIA MOLECOLARE

Anno Accademico ​2016/2017

Docente
ALESSANDRA ​COIANA (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento




Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/57] ​ ​BIOLOGIA [57/00 - Ord. 2012] ​ ​PERCORSO COMUNE868
Obiettivi

L'obiettivo dell'insegnamento è quello di far acquisire allo studente conoscenze, abilità e competenze di base nell'ambito della biologia molecolare secondo i descrittori di Dublino:
-Conoscenza e capacità di comprensione degli aspetti strutturali degli acidi nucleici e dei meccanismi molecolari che stanno alla base dei processi di replicazione, riparazione, trascrizione e traduzione del DNA negli organismi procarioti ed eucarioti.
-Capacità di applicare le conoscenze acquisite nel corso relativamente all'impiego sperimentale di metodologie biochimiche, biomolecolari, biotecnologiche
-Il raggiungimento di abilità nella comunicazione delle conoscenze acquisite, sia in contesti tecnici che scientifici, che preveda anche un uso appropriato delle terminologie.
-Il corso si propone inoltre di sviluppare nello studente una autonomia di giudizio sulla interpretazione e valutazione dei dati sperimentali.

Prerequisiti

Per una migliore comprensione degli argomenti trattati durante il corso è indispensabile che lo studente conosca i principi di base delle materie biologiche e una buona conoscenza della chimica e della biochimica.

Contenuti

Lezioni frontali : 56 ore (7CFU)
GLI ACIDI NUCLEICI. Struttura chimica dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Struttura del DNA e dell' RNA . Appaiamento delle basi secondo il modello di Watson e Crick. Parametri strutturali del DNA nelle forme A, B, Z. Strutture cruciformi e a forcina. Melting e riassociazione del DNA. Topologia del DNA, Superavvolgimenti del DNA, DNA Topoisomerasi.Caratteristiche strutturali dell'RNA, Basi modificate presenti nell'RNA.
ORGANIZZAZIONE ED EVOLUZIONE DI GENI, CROMOSOMI E GENOMI Caratteristiche strutturali dei genomi procariotici. Organizzazione dei genomi eucariotici. Struttura dei geni eucariotici, ruolo degli introni nella evoluzione dei geni. Pseudogeni, famiglie geniche. Sequenze ripetute dei genomi eucarioti. Minisatelliti, microsatelliti. Organizzazione strutturale del genoma dei mitocondri e cloroplasti. Struttura dei cromosomi, proteine SMC, sequenze SAR, MAR.Organizzazione strutturale della cromatina: istoni e nucleosoma. Compattamento del DNA nel cromosoma in interfase e in metafase.
REPLICAZIONE DEL DNA. Replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. Origini di replicazione in E.Coli e sequenze ARS nel lievito. Regolazione dell'ìnizio e della terminazione della replicazione nei procarioti ed eucarioti. Telomeri e telomerasi.
DANNI A CARICO DEL DNA E MECCANISMI DI RIPARAZIONE. Agenti mutageni. Fotoliasi, DNA glicosilasi. Proteine Mut, Sistema Uvr. Riparazione delle rotture a doppio filamento. Trasposizione (replicativa, conservativa e di retroelementi).
TRASCRIZIONE E REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA NEI PROCARIOTI. RNA Polimerasi, promotori batterici. Biosintesi dell’mRNA policistronico: fasi di inizio, allungamento, terminazione. Elementi di controllo della trascrizione: operone lattosio, operone triptofano, operone arabinosio.
TRASCRIZIONE E REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI. RNA Polimerasi eucariotiche e relative sequenze promotore. Elementi regolatori a medio e lungo raggio. Fattori di trascrizione: apparato basale, attivatori e coattivattori della trascrizione. Principali domini di legame al DNA dei transattivatori. Modificazioni post-traduzionali degli istoni, varianti istoniche, complessi di rimodellamento della cromatina ATP-dipendenti. Metilazione del DNA ed espressione genica. Ricombinazione somatica dei geni delle Immunoglobuline.
PROCESSAMENTO, MATURAZIONE DELL'RNA E REGOLAZIONI POST-TRASCRIZIONALI Processamento degli rRNA e dei tRNA nei procarioti e negli eucarioti. Maturazione dell' hnRNA: capping, poliadenilazione, splicing, splicing alternativo. Introni di classe I e II. Editing, regolazione della stabilità e degradazione degli mRNA. Silenziamento genico post-trascrizionale sequenza-specifico.
LA TRADUZIONE DELL’INFORMAZIONE MOLECOLARE: LA SINTESI PROTEICA. Il codice genetico. Aminoacil-tRNA-sintetasi e tRNA. I ribosomi. Processo di inizio, allungamento della catena polipeptidica e di terminazione della traduzione nei procarioti ed eucarioti.
SMISTAMENTO DELLE PROTEINE. Proteine di secrezione, di membrana e lisosomiali. Proteine destinate al citosol e agli organuli citoplasmatici.
MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI. Ripiegamento delle proteine: chaperones e chaperonine. La glicosilazione delle proteine.
TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE. Estrazione degli acidi nucleici, Sonde molecolari, ibridazione molecolare, Southern blotting, enzimi di restrizione, strategie di clonaggio genico, vettori,genoteche. Reazioni enzimatiche in vitro per lo studio del DNA, Poyimerase Chain Reaction (PCR), mutagenesi sito-specifica, sequenziamento del DNA, cenni di ingegneria genetica applicata alla biologia, alla agricoltura. Gli OGM.
Laboratorio : 12 ore (1CFU)
Estrazione di DNA da materiale biologico, valutazione quantitativa e qualitativa del DNA/RNA, elettroforesi di DNA su gel di agarosio, allestimento di una reazione di PCR .

Metodi Didattici

Il corso ha una durata di 68 ore, (6 ore alla settimana). Sono previste 56 ore di lezione in aula, in cui vengono affrontati tutti gli argomenti di biologia molecolare previsti dal programma. Le ultime lezioni sono dedicate alla introduzione teorica delle metodologie di biologia molecolare. Tutti gli argomenti sono presentati con l'ausilio di immagini e animazioni multimediali.
Al termine del corso, nel periodo i cui vengono svolte le lezioni teoriche relative alle metodologie, sono previste per ogni studente 12 ore di attività di laboratorio in cui si esegue una estrazione del DNA con quantificazione allo spettrofotometro, l'allestimento di una reazione di PCR, la preparazione di un gel di agaroso e corsa elettroforetica di campioni di DNA amplificato, esercizi interattivi sul disegno di primers per allestimento di PCR e lettura di sequenze di DNA con elettroferogramma.

Verifica dell'apprendimento

L’esame prevede una prova orale: lo studente dovrà discutere alcuni argomenti proposti dal docente avvalendosi, se necessario, di schemi e/o rappresentazioni grafiche.
Verranno valutate la conoscenza acquisite sugli argomenti previsti nel programma, la capacità di collegamento tra i diversi argomenti e la capacità di sintesi, la capacità espressiva e l'uso di una terminologia appropriata

Testi

B.Lewin - Il gene X, Ed.Zanichelli
T.A. Brown -Genomi 3 Ed.EdiSES
J.D.Watson-Biologia Molecolare del Gene, Ed.Zanichelli
F.Amaldi-Biologia Molecolare, Ed Casa Editrice Ambrosiana

Per consultazione:
N.L.Craig-Biologia molecolare,principi di funzionamento del genoma, Ed. Pearson

Altre Informazioni

Le lezioni frontali sono supportate da slide e animazioni, le esercitazioni dimostrative da animazioni interattive ed argomenti con traccia per la soluzione . Presso la Biblioteca Centrale dell'Area Biomedica dell'Università di Cagliari.sono disponibili per numerosi testi di Biologia Molecolare.