Il corso si propone di introdurre gli studenti alla Biologia Molecolare classica, ovvero alla scienza che studia i geni e le loro attività a livello molecolare, con particolare riferimento a: duplicazione, riparo e trascrizione del DNA, sintesi proteica e ricombinazione genetica. Ampio spazio verrà dedicato ai molteplici meccanismi che regolano l'espressione genica, in procarioti ed eucarioti, focalizzandosi su alcuni aspetti in continua evoluzione, come le regolazioni epigenetiche e il ruolo di diversi tipi di RNA non codificanti. Infine, le lezioni tratteranno le basi teoriche delle principali tecniche usate in biologia molecolare per l'analisi dell'espressione genica.

1. Acidi nucleici: DNA e RNA
1.1 Dall'identificazione del DNA come materiale genetico al "Progetto Genoma Umano".
1.2 Chimica degli acidi nucleici.
1.3 Strutture primaria, secondaria, terziaria del DNA e relative proprietà.
1.4 Topologia del DNA.
1.5 RNA: struttura e funzioni (ribozimi).
2. Replicazione del DNA
2.1 Caratteristiche ed enzimologia della replicazione del DNA.
2.2 Replicazione del genoma batterico.
2.3 Replicazione del genoma mitocondriale.
2.4 Replicazione dei genomi virali.
2.5 Replicazione del genoma delle cellule eucariotiche e ciclo cellulare.
3. Danni al DNA e meccanismi di riparo
3.1 Tipi di danno al DNA e loro conseguenze.
3.2 Danni causati da agenti endogeni ed esogeni.
3.3 Meccanismi di riparo del DNA: riparazione tramite inversione diretta del danno; riparazione per escissione (BER, NER); riparazione tramite ricombinazione; riparazione degli appaiamenti errati (MMR); riparazione delle rotture della doppia elica.
4. Riarrangiamenti del DNA (meccanismi molecolari)
4.1 Ricombinazione omologa.
4.2 Ricombinazione sito-specifica.
4.3 Trasposizione.
5. Sintesi di RNA da stampi di DNA: trascrizione
5.1 Caratteristiche generali e componenti chiave della trascrizione: RNA polimerasi; promotori.
5.2 Il meccanismo della trascrizione nei procarioti: inizio, allungamento, terminazione.
5.3 Trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi e relativi promotori; fattori di trascrizione.
5.4 Maturazione dell'RNA messaggero: splicing; capping; poliadenilazione; editing.
5.5 Maturazione dei precursori di rRNA e tRNA.
6. Dall'RNA alle proteine: traduzione
6.1 Codice genetico.
6.2 Struttura e funzione dei maggiori attori della traduzione: mRNA; tRNA; ribosomi.
6.3 Il meccanismo della traduzione nei procarioti: inizio, allungamento, terminazione.
6.4 Traduzione negli eucarioti.
6.5 Folding, modificazioni post-traduzionali e smistamento delle proteine.
7. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti
7.1 Il modello dell'operon: Lac operon; Trp operon. Controllo negativo e positivo della trascrizione; attenuazione trascrizionale.
7.2 Regolazione genica del fago lambda durante il ciclo litico e lisogenico.
7.3 Regolazione a livello traduzionale.
7.4 Ribointerruttori.
7.5 Il sistema CRISPR cas.
8.  Regolazione dell'espressione genica negli eucarioti superiori
8.1 I diversi livelli di regolazione dell'espressione genica.
8.2 Regolazione a livello genomico: alterazioni selettive del DNA; rimodellamento della cromatina; modificazioni covalenti degli istoni ("codice istonico").
8.3 Regolazione trascrizionale: enhancer; silencer; fattori di trascrizione gene-specifici.
8.4 Regolazione post-trascrizionale: maturazione, esportazione dal nucleo, traduzione e stabilità dell'RNA messaggero.
8.5 Regolazione ad opera di RNA non codificanti (ncRNA): microRNA; siRNA; PIWI-interacting RNA (piRNA); lunghi RNA non codificanti (lncRNA).
9. Tecniche di analisi dell'espressione genica
9.1 Ibridazione in situ.
9.2 Northern blotting.
9.3 Ribonuclease protection assay (RPA).
9.4 Reverse transcription (RT)-PCR.
9.5 Microarrays.

Nessuna.

D1 - Conoscenza e capacità di comprensione.  Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza dei principi chiave e meccanismi di base della biologia molecolare. Dovrà dimostrare di saper discutere di argomenti inerenti a espressione genica, replicazione e riparo del DNA, struttura del genoma e della cromatina, RNA regolatori; conoscere i molteplici meccanismi di regolazione che stanno alla base dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti; avere familiarità con le più comuni tecniche di biologia molecolare di analisi dell’espressione genica e con la loro applicazione.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di implementare/utilizzare tali conoscenze in ambito biotecnologico, e di comprendere argomenti più complessi inerenti ad altre discipline affini del percorso formativo.

D3 - Autonomia di giudizio. Lo studente saprà valutare in modo critico le nozioni teoriche acquisite e le principali tecniche di biologia molecolare che sono alla base delle conoscenze attuali.

D4 - Abilità comunicative. Lo studente dovrà acquisire una proprietà di linguaggio scientifico adeguata assumendo un atteggiamento partecipativo e critico agli argomenti delle lezioni.

D5 - Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di incrementare autonomamente la conoscenza di nuovi aspetti emergenti nell’ambito della biologia molecolare.

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Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Una esperienza di laboratorio (focalizzata su una tecnica di analisi dell'espressione genica) sarà programmata durante lo svolgimento del corso.

Modalità didattiche

Lezioni frontali.

Obblighi

Agli studenti si consiglia fortemente di frequentare l’esperienza pratica di laboratorio.

Testi di studio

-     J.D. Watson, T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE, Zanichelli, 2022.

-     J. Zlatanova, K. E. van Holde. BIOLOGIA MOLECOLARE, Struttura e dinamica di genomi e proteomi, Zanichelli, 2018.

Per approfondimento:

-     F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani. BIOLOGIA MOLECOLARE, Terza edizione, Casa Editrice Ambrosiana, 2018.

-     N. L. Craig, O. Cohen-Fix, R. Green, C. W. Greider, G. Storz, C. Wolberger. BIOLOGIA MOLECOLARE, Principi di funzionamento del genoma, Pearson, 2013.

-     D. Clark, N. Pazdernik. MOLECULAR BIOLOGY, 2nd Ed. Elsevier Science & Technology, 2012.

Articoli scientifici (reviews) saranno indicati durante il corso.

Modalità di
accertamento

Esame orale. L’esame, che consta di almeno tre domande su diversi argomenti del programma svolti a lezione, è volto a determinare le conoscenze acquisite, il loro grado di approfondimento e la capacità dello studente di collegare diverse tematiche fra di loro. Sarà valutata anche la capacità di esporre gli argomenti con un linguaggio scientifico appropriato.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Lezioni frontali.

Obblighi

Agli studenti si consiglia fortemente di frequentare l’esperienza pratica di laboratorio.

Testi di studio

-     J.D. Watson, T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE, Zanichelli, 2022.

-     J. Zlatanova, K. E. van Holde. BIOLOGIA MOLECOLARE, Struttura e dinamica di genomi e proteomi, Zanichelli, 2018.

Per approfondimento:

-     F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani. BIOLOGIA MOLECOLARE, Terza edizione, Casa Editrice Ambrosiana, 2018.

-     N. L. Craig, O. Cohen-Fix, R. Green, C. W. Greider, G. Storz, C. Wolberger. BIOLOGIA MOLECOLARE, Principi di funzionamento del genoma, Pearson, 2013.

-     D. Clark, N. Pazdernik. MOLECULAR BIOLOGY, 2nd Ed. Elsevier Science & Technology, 2012.

Articoli scientifici (reviews) saranno indicati durante il corso.

  

Modalità di
accertamento

Esame orale. L’esame, che consta di almeno tre domande su diversi argomenti del programma svolti a lezione, è volto a determinare le conoscenze acquisite, il loro grado di approfondimento e la capacità dello studente di collegare diverse tematiche fra di loro. Sarà valutata anche la capacità di esporre gli argomenti con un linguaggio scientifico appropriato.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

L'esame e la bibliografia potranno essere in lingua inglese su richiesta dello studente.