Biologia molecolare (2016/2017)



Codice insegnamento
4S00800
Crediti
12
Coordinatore
Massimiliano Perduca
Settore disciplinare
BIO/11 - BIOLOGIA MOLECOLARE
Lingua di erogazione
Italiano
L'insegnamento è organizzato come segue:
Attività Crediti Periodo Docenti Orario
teoria 9 II sem. Massimiliano Perduca
laboratorio [1° turno] 3 II sem. Massimiliano Perduca
laboratorio [2° turno] 3 II sem. Massimiliano Perduca

Orario lezioni

II sem.
Attività Giorno Ora Tipo Luogo Note
teoria lunedì 10.30 - 12.30 lezione Aula F  
teoria mercoledì 9.30 - 11.30 lezione Aula D  
teoria giovedì 9.30 - 11.30 lezione Aula F  
laboratorio [1° turno] martedì 14.30 - 19.30 laboratorio Laboratorio didattico Laboratorio di Biotecnologie genetiche dal 21-mar-2017  al 9-giu-2017
laboratorio [2° turno] venerdì 8.30 - 13.30 laboratorio Laboratorio didattico Laboratorio di Biotecnologie genetiche dal 24-mar-2017  al 9-giu-2017

Obiettivi formativi

Fornire agli studenti le conoscenze di base dei meccanismi molecolari inerenti la trasmissione, la variazione e l’espressione dell’informazione genetica.
Alla fine del corso gli studenti avranno acquisito le nozioni fondamentali per la comprensione dei meccanismi molecolari del funzionamento cellulare in organismi procariotici ed eucariotici.

Programma

Teoria:
-> L’informazione genetica e le molecole informazionali
Introduzione generale e cenni storici. La struttura chimica del DNA e dell’RNA. La struttura fisica del DNA. Proprietà chimico-fisiche del DNA.
->Tecniche di Biologia Molecolare
Elettroforesi in gel di agarosio. L’ibridazione. La reazione a catena della polimerasi (PCR). Le endonucleasi di restrizione. Il clonaggio e il sub-clonaggio. Sistemi per l’espressione genica.
-> DNA, RNA e struttura dei geni
La definizione di gene. Regioni codificanti e regolative. Dai geni alle proteine; RNA messaggero, RNA transfer e RNA ribosomiale.
-> Organizzazione ed evoluzione dei genomi
Contenuto di DNA e numero di geni. Mutazioni, riarrangiamenti del DNA ed evoluzione dei genomi. I genomi degli organelli. I geni interrotti; gli introni. Il cDNA. Famiglie geniche e duplicazione. DNA ripetitivo.
-> Elementi trasponibili
Meccansimi di trasposizione e controllo della trasposizione. Retrovirus e retrotrasposoni. Trasposoni.
-> Cromatina e cromosomi
I nucleosomi; istoni e loro modificazioni. Livelli superiori di organizzazione della cromatina. Eterocromatina ed eucromatina. I cromosomi eucariotici, i telomeri e i centromeri.
-> Replicazione del DNA
Le DNA polimerasi. Attività di proofreading delle DNA polimerasi. Il meccanismo di replicazione nei batteri e negli eucarioti.
-> Introni e RNA splicing
Caratteristiche degli introni spliceosomali. Lo spliceosoma e il meccanismo di splicing. Splicing alternativo e trans-splicing. Altri tipi di introni: introni del gruppo I e II e gli introni dei tRNA. Movimento degli introni. RNA editing. Ribozimi e riboswitch.
-> Mutazione e riparazione del DNA
Mutazioni spontanee e mutazioni causate da agenti mutageni fisici e chimici. Sistemi di riparazione pre-replicativi e post-replicativi. Ricombinazione nelle cellule del sistema immunitario. Cenni sulla ricombinazione omologa.
-> Regolazione dell’espressione genica 1
Promotori batterici. L’operone. Attivatori, repressori, coattivatori. Trasduzione di segnali e sistemi di regolazione a due componenti. Promotori eucariotici. Attivatori, repressori, coattivatori. Espressione genica e modificazioni della cromatina. Meccanismi epigenetici.
-> Gli RNA e la trascrizione
I diversi tipi di RNA: sintesi e maturazione. RNA polimerasi batterica. I fattori sigma. Le RNA polimerasi eucariotiche. mRNA eucariotici: capping, poliadenilazione , trasporto nel citoplasma. Il processo di trascrizione nei batteri e negli eucarioti.
-> Traduzione
I ribosomi. Struttura e funzione del tRNA. Sintesi degli aminoacil-tRNA. Inizio della traduzione nei batteri e negli eucarioti. Sintesi della catena polipeptidica e terminazione della traduzione. Regolazione della traduzione.
-> Localizzazione delle proteine.

Un credito del corso teorico (corrispondente a 8 ore di lezione in aula) sarà riservato alla discussione da parte degli studenti di argomenti di rilevante interesse o ritenuti di frontiera nell’ambito dell’insegnamento.

Teoria Connessa al Laboratorio Didattico:
-> Isolamento di acidi nucleici: concetti base, comparazione di metodi di estrazione, problematiche inerenti all’estrazione.
-> Elettroforesi di acidi nucleici su gel di agarosio e poliacrilammide, gel denaturanti e non denaturanti, elettroforesi pulsata.
-> Quantificazione spettrofotometrica degli acidi nucleici.
-> PCR
1. Definizione.
2. Miscela di reazione: efficienza, specificità, fedeltà.
3. Ciclo di PCR. Numero finale di molecole target.
4. Amplificazione del prodotto corretto: visualizzazione e analisi dei prodotti di PCR, come evitare le contaminazioni (Uracil N-glycosylase; UV; trattamento enzimatico), hot start, nested PCR.
5. Tecniche e applicazioni: 5’RACE-PCR e 3’RACE-PCR, RT-PCR, PCR mutagenesi (delezione di sequenze, sostituzione di basi, inserzione di sequenze), modificazione di prodotti di PCR (aggiunta di promotori, ribosome-binding site, siti di restrizione), unione di prodotti di PCR sovrapposti “overlapping”, PCR quantitativa.

Esperienze Pratiche:
Subclonaggio ed espressione proteica:
PCR
Elettroforesi e purificazione del DNA da gel
Purificazione di DNA plasmidico
Digestione con enzimi di restrizione e ligazione
Trasformazione, colony PCR
Espressione di una proteina ricombinante e analisi mediante SDS PAGE e Western Blot.

Modalità d'esame

Colloquio orale.
La prova d'esame verterà su tre domande riguardanti qualunque argomento sviluppato durante il corso e si intenderà superato per risposta positiva ad entrambe.

Testi di riferimento
Attività Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
teoria Jocelyn E. Krebs, Elliott S. Goldstein, Stephen T. Kilpatrick Lewin's Genes XII (Edizione 12) Jones & Bartlett Pub 2017 1284104494
teoria Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff Molecular Biology of the Cell (Edizione 6) Garland Science 2014 0815344643
teoria Nancy Craig, Rachel Green, Carol Greider, Gisela Storz, Cynthia Wolberger, Orna Cohen-Fix Molecular Biology: Principles of Genome Function (Edizione 2) OUP Oxford 2014 0199658579
teoria Arnold Berk, Chris A. Kaiser, Harvey Lodish, Angelika Amon, Hidde Ploegh, Anthony Bretscher, Monty Krieger, Kelsey C. Martin Molecular Cell Biology (Edizione 8) WH Freeman 2016 1464187444
laboratorio Erik Pierre Molecular Cloning (Edizione 1) Ml Books International 2015 1632394685
laboratorio Michael R. Green e Joseph Sambrook Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Fourth Edition (Edizione 4) CSHL Press 2012 978-1-936113-42-2
laboratorio Erik Pierre Molecular Cloning (Edizione 1) Ml Books International 2015 1632394685
laboratorio Michael R. Green e Joseph Sambrook Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Fourth Edition (Edizione 4) CSHL Press 2012 978-1-936113-42-2
Materiale didattico
Titolo Formato (Lingua, Dimensione, Data pubblicazione)
10-ProQ-dependent small RNA  pdfpdf (en, 4898 KB, 03/04/17)
11-RdRP-synthesized antisense ribosomal siRNAs  pdfpdf (en, 2245 KB, 03/04/17)
12-Genome maintenance in Saccharomyces cerevisiae  pdfpdf (en, 3166 KB, 03/04/17)
13-TLR4-induced NF-kB and MAPK  pdfpdf (en, 8660 KB, 03/04/17)
14-Folate deficiency facilitates recruitment of binding factors  pdfpdf (en, 8876 KB, 03/04/17)
15-SIRT7-dependent deacetylation of CDK9  pdfpdf (en, 2277 KB, 03/04/17)
16-Mcm2–7 replicative helicase loading  pdfpdf (en, 4137 KB, 03/04/17)
1-STAT2  pdfpdf (en, 2591 KB, 03/04/17)
2-The evolutionary capacitor HSP90  pdfpdf (en, 1559 KB, 03/04/17)
3-Cdt1–Mcm2–7 complex  pdfpdf (en, 3655 KB, 03/04/17)
4-Mcm2–7 ring closure  pdfpdf (en, 1098 KB, 03/04/17)
5-Novel players in X inactivation  pdfpdf (en, 5939 KB, 03/04/17)
6-Signal Recognition Particle Targeting Complex  pdfpdf (en, 3525 KB, 03/04/17)
7-Sub1 contacts the RNA polymerase II  pdfpdf (en, 1861 KB, 03/04/17)
8-Cullin E3 Ligase Activity  pdfpdf (en, 3229 KB, 03/04/17)
9-G-quadruplex structures within the 3 UTR of LINE-1  pdfpdf (en, 777 KB, 03/04/17)
Gruppi Esposizione Articolo Biotecnologie 2016-17  pdfpdf (it, 11 KB, 09/03/17)
Laboratorio Didattico Biologia Molecolare I Turno 16-17  pdfpdf (it, 8 KB, 14/03/17)
Laboratorio Didattico Biologia Molecolare II Turno 16-17  pdfpdf (it, 8 KB, 14/03/17)

Opinione studenti frequentanti - 2016/2017