Biologia molecolare (2017/2018)



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

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laboratorio [1° turno] 3 II sem. Massimiliano Perduca

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laboratorio [2° turno] 3 II sem. Massimiliano Perduca

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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.
> 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.
5. Tecniche e applicazioni.

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
teoria Geoffrey M. Cooper, Robert E. Hausman The cell: a molecular approach (Edizione 6) Sinauer Associates, Inc 2013 978-1-60535-155-1
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-The ribosomal A-site finger  pdfpdf (en, 2412 KB, 10/04/18)
11-Structure and function of the N-terminal domain of the yeast telomerase reverse transcriptase  pdfpdf (en, 3515 KB, 10/04/18)
12-End resection by RecBCD during double-stranded DNA break repair  pdfpdf (en, 4416 KB, 10/04/18)
13-APE2 promotes DNA damage response pathway  pdfpdf (en, 4389 KB, 10/04/18)
14-RecA requires two molecules of Mg2+ ions  pdfpdf (en, 2355 KB, 10/04/18)
15-Genome-wide dose-dependent inhibition of histone deacetylases  pdfpdf (en, 10234 KB, 10/04/18)
16-Mechanisms of improved specificity of engineered Cas9s  pdfpdf (en, 3291 KB, 10/04/18)
17-Recognition of DNA binding site by Integration Host Factor  pdfpdf (en, 2905 KB, 10/04/18)
1-BCL11A Controls the Fetal to Adult Hemoglobin Switch  pdfpdf (en, 5588 KB, 10/04/18)
2-Ribothrypsis, a novel process of canonical mRNA decay  pdfpdf (en, 1716 KB, 10/04/18)
3-I-Motif of cytosine-rich human telomere DNA  pdfpdf (en, 4476 KB, 10/04/18)
4-Structure of a eukaryotic cytoplasmic pre‐40S ribosomal subunit  pdfpdf (en, 2304 KB, 10/04/18)
5-Structural and functional analysis of ribosome assembly factor Efg1  pdfpdf (en, 8093 KB, 10/04/18)
6-Spliceosomal protein U1A is involved in alternative splicing  pdfpdf (en, 6006 KB, 10/04/18)
7-Recruitment of UvrBC complexes to UV-induced damage  pdfpdf (en, 1721 KB, 10/04/18)
8-RNA polymerase II-associated TFIIF-like complex  pdfpdf (en, 5027 KB, 10/04/18)
9-Global delay in nascent strand DNA methylation  pdfpdf (en, 2214 KB, 10/04/18)
Gruppi Esposizione Articolo Biotecnologie 17-18  pdfpdf (it, 14 KB, 08/03/18)
Laboratorio Didattico Biologia Molecolare I Turno 17-18  pdfpdf (it, 10 KB, 08/03/18)
Laboratorio Didattico Biologia Molecolare II Turno 17-18  pdfpdf (it, 9 KB, 08/03/18)

Opinione studenti frequentanti - 2017/2018