Biologia molecolare

A.A. 2014/2015
7
Crediti massimi
75
Ore totali
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'obiettivo principale del corso è approfondire le conoscenze degli studenti sulla struttura e sulla funzione delle macromolecole informazionali con particolare riferimento ai processi di replicazione del DNA, trascrizione e maturazione degli RNA, traduzione e modificazione post-traduzionale delle proteine. Lo studente alla fine del corso dovrà conoscere in modo approfondito le proprietà chimico fisiche e topologiche degli acidi nucleici, la struttura della cromatina e le sue implicazioni nella regolazione epigenetica, le interazioni proteine-acidi nucleici, il destino post-sintetico delle proteine e il significato delle principali modificazioni post-trascrizionali. Infine, il corso si prefigge di condurre lo studente a comprendere, in modo integrato, i diversi livelli di regolazione dell'espressione genica.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Didattica frontale:
Acidi nucleici
Struttura degli acidi nucleici
Principali tappe che hanno portato alla dimostrazione che il DNA è il materiale genetico
Struttura secondaria del DNA (B, A e Z)
Forze che stabilizzano e destabilizzano la doppia elica
Proprietà chimico-fisiche degli acidi nucleici:
Caratteristiche chimico-fisiche del DNA: densità, viscosità, denaturazione. Interazione con sostanze intercalanti. Cinetiche di rinaturazione
Struttura terziaria del DNA
Elementi di topologia del DNA, le topoisomerasi
Organizzazione gerarchica della cromatina e dei cromosomi
Compattamento e plasticità degli acidi nucleici
Nucleosomi, istoni e modificazioni istoniche
Replicazione del DNA e suo controllo:
Forca replicativa e repliconi
Enzimi coinvolti nella replicazione del DNA
Origini di replicazione
II problema della replicazione dei telomeri
Struttura di geni e famiglie geniche
Caratteristiche dei geni eucariotici e procariotici
Principali elementi costitutivi di un gene eucariotico
Definizione di esone
Geni ortologhi e paraloghi
Trascrizione
Le RNA polimerasi
Struttura dei promotori procariotici ed eucariotici
La trascrizione (inizio, allungamento, terminazione) nei procarioti e negli eucarioti
RNA
Classificazione degli RNA cellulari
Struttura e funzione delle principali classi di RNA
Maturazione degli RNA
Modificazioni terminali (capping, poliadenilazione)
Maturazione a seguito di splicing(introni GT-AG, AT-AC, splicing autocatalitico)
Maturazione a seguito di taglio (rRNA, tRNA)
Maturazione per modificazione chimica (RNA editing)
Analisi delle sequenze nucleotidiche e aminoacidiche al computer
Regolazione dell'espressione genica negli eucarioti
Controllo trascrizionale:
controllo legato alla struttura della cromatina; metilazione del DNA
regolazione della trascrizione: fattori trascrizionali, domini di interazione DNA-proteine
Controllo post-trascrizionale:
Controllo della stabilità degli mRNA
Principali vie degradative degli mRNA
L'esosoma
Proteine
Struttura e funzione delle proteine
-ammino acidi: struttura e classificazione
Formazione del legame peptidico e sue caratteristiche strutturali
Livelli di organizzazione strutturale delle proteine:
struttura primaria
struttura secondaria: principali tipi di struttura secondaria ed interazioni che le stabilizzano; modalità di rappresentazione
struttura terziaria: forze che guidano e stabilizzano il folding proteico; proprietà delle proteine in soluzione: esempi di alcune categorie di proteine (globulari, fibrose, di membrana); modalità di rappresentazione;
struttura quaternaria
Domini strutturali-funzionali
Protein folding: energetica e cinetica del processo di folding; chaperoni molecolari
Sintesi proteica
Il ribosoma: aspetti strutturali e funzionali
Attivazione degli aminoacidi: reazione della t-RNA-aminoacil transferasi e caratteristiche strutturali-funzionali dell'enzima
Descrizione delle tre fasi della sintesi proteica con indicazione delle differenze tra procarioti ed eucarioti
Aspetti generali della regolazione della sintesi nei procarioti e negli eucarioti
Modifiche post-traduzionali (PTM) delle proteine
Principali PTM che comportano l'aggiunta di gruppi funzionali: fosfoilazione, acilazione, alchilazione, glicosilazione, ossidazione, ecc.
PTM che comportano l'aggiunta di altre proteine o peptidi: ubiquitilazione; sumoilazione; ecc.
PTM che comportano il cambiamento della natura chimica di un aminoacido: citrullinazione, deamidazione
PTM che comportano variazioni strutturali: proteolisi, autosplicing

Esercitazioni:
16 ore di esercitazioni (4 pomeriggi di 4 ore) che verranno svolte in aula computer sotto la guida di esperti tutor.
Obiettivo delle esercitazioni è quello di familiarizzare gli studenti con le principali banche dati di interesse biomedico e di sperimentare l'utilizzo di alcuni strumenti bioinformatici disponibili in rete. Sarà così possibile "applicare" le conoscenze teoriche apprese durante il corso per analizzare in silico un gene, il suo trascritto e il suo prodotto proteico, contestualizzandolo all'interno del suo pathway funzionale e valutandone le eventuali implicazioni in patologie genetiche umane.
Prerequisiti e modalità di esame
L'esame verrà articolato in una prova scritta e una prova orale a fine corso. Per sostenere la prova orale è necessario avere superato la prova scritta
Prova scritta
La prova sarà costituita da 30 domande a scelta multipla che comprenderanno in prevalenza quesiti teorici volti a valutare la comprensione dei concetti appresi durante il corso più alcuni esercizi la cui soluzione richiederà l'applicazione delle conoscenze acquisite. Ciascuna risposta corretta verrà valutata un punto, per ogni risposta sbagliata verrà applicata una penalità di -0,25 punti e per ogni risposta non data verranno attribuiti 0 punti.
Al voto della prova scritta si sommerà un voto (da 0 a 3) conseguito nella discussione di una relazione sul lavoro svolto durante le ore di esercitazione del corso, la valutazione di queste presentazioni sarà effettuata collegialmente dai docenti del corso e per ogni singolo studente.
Prova orale
Consisterà in un colloquio che verterà su tutti gli argomenti trattati durante il corso e le esercitazioni.
La votazione finale risulterà dalla valutazione del punteggio ottenuto nella prova scritta e del risultato della prova orale, che potrà determinare un miglioramento o un peggioramento del voto ottenuto nello scritto, ed eventualmente il non superamento dell'intero esame qualora lo studente rivelasse una preparazione insufficiente. In tal caso lo studente dovrà risostenere interamente l'esame (sia la prova scritta che quella orale) in un appello successivo.
Materiale didattico e bibliografia
Biologia molecolare del gene V edizione, Watson et al., Zanichelli, 2005
Si consigliano inoltre i seguenti testi di approfondimento:
Biologia molecolare della cellula V edizione, Alberts et al., Zanichelli, 2009
Biologia molecolare della cellula II edizione italiana (condotta sulla IV edizione americana), Lodish et al., Zanichelli 2002
Didattica non formale: 15 ore
Lezioni: 60 ore
Turni:
I° GRUPPO
Docenti: Battaglia Cristina, Caccia Sonia
II° GRUPPO
Docenti: Battaglia Cristina, Caccia Sonia
Docente/i
Ricevimento:
previo appuntamento da concordare via e-mail
via Fratelli Cervi 93, Segrate
Ricevimento:
tutti i giorni previo appuntamento via e-mail
LITA (Vialba) -2° piano- stanza 2017