Modulo di BIOLOGIA MOLECOLARE

Insegnamento integrato di ISTOLOGIA E BIOLOGIA MOLECOLARE

Responsabile: Prof.ssa SIMONA PANNI

Anno di corso: 1

CFU: 4

Settore: BIO/11 – Biologia Molecolare

1. Obiettivi formativi e programma dettagliato

Gli obiettivi formativi del corso sono coerenti con quelli del percorso formativo del CdS.

Competenze specifiche: il corso fornisce le basi per la comprensione dei meccanismi molecolari alla base dei processi della replicazione, trascrizione e traduzione nei sistemi procariotici ed eucariotici. Consente di comprendere le basi molecolari delle principali patologie genetiche e multifattoriali nonché la regolazione dell’espressione genica, dalla trascrizione del gene fino al controllo traduzionale operato da RNA (D1). Lo studente sarà in grado di affrontare e risolvere semplici problematiche di biologia molecolare anche attraverso l’ utilizzo delle banche dati biologiche (D2)

Competenze trasversali: lo studente acquisirà la capacità di valutare criticamente la letteratura scientifica inerente alle tematiche affrontate ed interpretare dati sperimentali riconoscendone i limiti metodologici (D3). Inoltre sarà in grado di: esporre in modo rigoroso concetti avanzati di biologia molecolare ed utilizzare correttamente il linguaggio scientifico specialistico (D4). Lo studente sarà in grado di aggiornarsi attraverso la consultazione critica della letteratura scientifica internazionale e di integrare conoscenze di biologia molecolare con discipline affini (D5).

Programma del Corso

Struttura del DNA:

La struttura degli acidi nucleici. Basi puriniche e pirimidiniche, deossinucleosidi e deossinucleotidi. Struttura della doppia elica: conformazione  B  e curvatura del DNA.

Superavvolgimento del DNA.

Il genoma procariotico ed eucariotico: principali differenze nella struttura e nella complessità. Il nucleosoma. La fibra cromatinica. Eucromatina ed eterocromatina. Modificazioni post-traduzionali degli istoni e implicazioni sul compattamento della fibra. Il genoma mitocondriale.

La Replicazione del DNA:

Il meccanismo della replicazione. Le DNA polimerasi procariotiche ed eucariotiche. Concetto di filamento guida e filamento rallentato. La DNA polimerasi III di E. coli, subunità di tipo gamma, beta e tau. Funzione della pinza scorrevole. Le elicasi e i caricatori di elicasi. Le origini di replicazione in E. coli. Il modello “a trombone”. Attività di correzione di bozze. La replicazione negli eucarioti: il ciclo cellulare. La funzione della telomerasi

La Riparazione del DNA

Le mutazioni del DNA. Sistemi di Riparazione: MMR, BER, NER.

La riparazione delle lesioni DSB

La Ricombinazione del DNA 

Il modello di Holliday e il modello di riparazione delle rotture a doppio filamento (DSB). Ricombinazione omologa in E. coli: funzione di RecBCD e siti Chi. Funzione di RecA. La risoluzione della giunzione. Gli enzimi coinvolti nella ricombinazione negli eucarioti.

La Trasposizione del DNA

Trasposoni semplici e complessi. Trasposoni a DNA. Meccanismo di trasposizione “taglia e incolla”. Trasposoni a DNA batterici: il trasposone complesso Tn10.

Trasposoni a RNA. Meccanismo di trasposizione dei retrotrasposoni simili a virus.

Analogie e differenze con i retrovirus. La trascrittasi inversa e il cDNA.

La Trascrizione  

Le RNA polimerasi procariotiche ed eucariotiche. La trascrizione nei procarioti: il promotore nei geni di E.coli. Il fattore sigma e il riconoscimento del promotore. Funzione del dominio detto “dominio elica-giro-elica”.

Il promotore eucariotico per la RNA Pol II.

Fase di allungamento e di terminazione della trascrizione.

La regolazione della trascrizione nei procarioti: operone Lac.

La regolazione negli eucarioti: il complesso mediatore, attivatori e repressori. Le sequenze enhancer. Le modificazioni istoniche e la regolazione genica.

La maturazione dell’ mRNA

mRNA policistronici e monocistronici. La maturazione dell’ mRNA eucariotico.

Cenni sul significato del capping e della poliadenilazione dell’ mRNA. L’ eliminazione delle regioni introniche per mezzo dello splicing. Lo spliceosoma e il meccanismo dello splicing.

La traduzione 

Struttura e funzione del ribosoma. Le forme di RNA ribosomale.

Struttura dei tRNA.

Le aminoacil tRNA sintetasi ed il caricamento del tRNA.

L’ RNA messaggero nei procarioti e negli eucarioti. Il codice genetico.

La sintesi proteica nei procarioti. Fase di inizio. Fase di allungamento: la formazione del legame peptidico. Fase di terminazione e rilascio del ribosoma.

MicroRNA e la regolazione della traduzione negli eucarioti.

2. Modalità di verifica dell'apprendimento

L’ esame è orale e prevede domande su almeno tre diversi argomenti del corso. Il voto è in trentesimi e viene stabilito in base alla comprensione dell’argomento esposto, alla quantità di particolari appresi, alla capacità di fare collegamenti con altri argomenti dello stesso corso o di altri corsi. La durata dell’esame è di circa 15-20 minuti.

Le modalità d'esame saranno adeguate alle particolari esigenze degli studenti e delle studentesse con disabilità certificate ai sensi delle leggi 104/1992 e 118/1971 o con disturbi specifici di apprendimento (DSA) certificati ai sensi della legge 170/2010.

3. Prerequisiti e propedeuticità:

Questo corso presuppone una conoscenza base della biologia cellulare e della chimica organica
Non vi sono propedeuticità.

4. Testi di riferimento e materiale didattico: 

-          Amaldi, Benedetti, Pesole, Plevani, BIOLOGIA MOLECOLARE, terza edizione, Ed. Ambrosiana.

-          Watson et al. Biologia Molecolare del Gene.  Ed. Zanichelli

5. Metodi didattici: 

Per le lezioni frontali viene utilizzato un videoproiettore per presentare immagini, schemi, tabelle e figure che aiutino rendere chiari i concetti spiegati. Le metodologie prevedono l’utilizzo di piattaforme informatiche tipo wooclap (https://www.wooclap.com/it/) al fine di stimolare la partecipazione attiva degli studenti.