Obiettivi Formativi

L’insegnamento si pone come obiettivo il raggiungimento di una conoscenza approfondita dei meccanismi biomolecolari che sono alla base della vita, mediante l’utilizzo di testi di recente pubblicazione integrati con bibliografia necessaria per approfondire alcuni aspetti in maniera dettagliata e supporti video che permettono di comprendere meglio gli argomenti trattati. Le conoscenze raggiunte vanno ad integrarsi e a completare le conoscenze che lo studente ha già acquisito nel suo percorso di studi. Un altro obiettivo è fornire loro gli strumenti che gli consentano di comprendere ed applicare, in maniera professionale, le conoscenze acquisite nell’ambito delle biotecnologie, settore in rapido e continuo sviluppo; inoltre, il metodo utilizzato durante il corso di insegnamento, ha lo scopo di incentivare la loro capacità di affrontare argomenti che riguardano le conoscenze acquisite in maniera autonoma, sia da un punto di vista teorico che pratico.

Metodi didattici

Le lezioni vengono svolte in aula con il supporto di proiettore e computer. Durante le lezioni, vengono anche utilizzati dei video che hanno la funzione di chiarire ulteriormente i meccanismi molecolari. Le esercitazioni vengono svolte in aula con l'ausilio di computer personali e si basano sull'analisi di sequenze nucleotidiche, oligonucleotidiche e amminoacidiche mediante l'utilizzo di software gratuiti. Durante il corso vengono svolte esercitazioni in laboratorio.

Prerequisiti

La frequenza al corso richiede delle buone conoscenze di tutte le discipline incontrate dallo studente durante il suo percorso di studi.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale. La prima domanda serve a vagliare le conoscenze di base e qualora lo studente dovesse rispondere in maniera insufficiente, allo stesso viene consigliato di ritirarsi. Il resto dell'esame viene condotto formulando, in linea generale, altre quattro domande basate sui quattro argomenti principali del programma in modo da verificare la conoscenza di tutti gli argomenti trattati. Il superamento dell'esame e la votazione vengono stabiliti in funzione del livello di conoscenza di ciascun argomento.

Programma del Corso

Struttura degli acidi nucleici e descrizione delle caratteristiche strutturali delle diverse conformazioni (A, B e Z). Caratteristiche chimico-fisiche del DNA. Topologia del DNA. Supereliche. Topoisomerasi. Denaturazione e rinaturazione. Organizzazione del genoma e parodosso del valore C. Interazione proteine e DNA. Istoni. Organizzazione primaria, secondaria e di ordine superiore della cromatina. Struttura e caratteristiche chimico-fisiche degli RNA. I ribozimi. Modelli molecolari di replicazione. Prospettiva storica. Replicazione semiconservativa. Origine di replicazione e suo controllo. Repliconi. Forca replicativa. Enzimi coinvolti nella replicazione del DNA. Meccanismo di replicazione in procarioti ed eucarioti. Meccanismi di riparazione del DNA in procarioti ed eucarioti. Riparazione diretta. Riparazione indiretta mediante il sistema Mut, NER, BER, ricombinazione non omologa. DNA polimerasi traslesione. Modelli molecolari della trascrizione Reazioni e meccanismi generali della trascrizione. Struttura e proprietà della RNA polimerasi dei procarioti. Identificazione ed analisi dei promotori in procarioti. Reazioni topologiche della bolla di trascrizione. Struttura dei terminatori. Farmaci inibenti la trascrizione. RNA polimerasi eucariotiche (I, II, III). Promotori eucariotici. Fattori di trascrizione per i geni di classe I, II, III. Enhancer. Regolazione della trascrizione negli eucarioti. Maturazione dell’RNA. Trascritti primari dei geni per il tRNA. Ribonucleasi P. Estremità 5’ e 3’ dei precursori dei tRNA. Introni. Esoni. Reazione di rimozione degli introni. Modificazioni covalenti dei nucleotidi. Geni codificanti per l’rRNA e loro spaziatori. Reazioni autocatalitiche di rimozione degli introni di classe I e II. Struttura dei geni trascritti in mRNA. Processi di maturazione degli RNA messaggeri negli eucarioti: Capping. Coda di poliA. Complesso di montaggio. Splicing alternativo. Editing dell’RNA. Rimescolamento degli esoni. Pseudogeni. Trasporto dell’ mRNA. Controllo post-trascrizionale; sistemi ARE, IRE e mediati da microRNA e Long Non Coding RNA. Interazione dell’mRNA, degli rRNA e dei tRNA nella sintesi proteica. Organizzazione strutturale e funzionale delle proteine e degli rRNA nel ribosoma. Codice genetico. Struttura secondaria e terziaria dei tRNA. Struttura e funzione della Aminoacil tRNA Sintetasi. Ruolo dei fattori di inizio, di allungamento e di rilascio nel processo. Modelli e meccanismi molecolari durante il processo di traduzione. Meccanismi di regolazione del processo della traduzione. Proteine. Modificazioni post-traduzionali. Interazione proteine e DNA. Enzimi di restrizione. Vettori plasmidici e fagici. PCR. elettroforesi in gel di agarosio. Clonaggio e metodi di screening. Sequenziamento nucleotidico, Next Generation Sequencing, Ibridazione degli acidi nucleici. Editing del DNA tramite sistema CRISPR/CAS.