Dipartimento di Scienze della Vita e dell'Ambiente - Guida degli insegnamenti (Syllabus)

Programma

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BIOLOGIA MOLECOLARE (A-L)
ANNA LA TEANA

Sede Scienze
A.A. 2016/2017
Crediti 8
Ore 64
Periodo 2^ semestre
Lingua ITA
Codice U-gov ST01 3S038

Prerequisiti

E' richiesta la conoscenza delle seguenti discipline: Chimica Generale ed Inorganica, Citologia e Istologia, Chimica Organica, Chimica Biologica.



Modalità di svolgimento del corso

Sono previste sia lezioni teoriche in aula (7 CFU, 56 ore) che esercitazioni pratiche in laboratorio svolte (1 CFU, 8 ore). A supporto delle lezioni teoriche, nella piattaforma Moodle di Scienze vengono inseriti: materiale didattico, istruzioni e protocolli delle esercitazioni di laboratorio e schede di prenotazione per le esercitazioni di laboratorio



Risultati di apprendimento attesi

Conoscenze:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze relative alla struttura e alla funzione degli acidi nucleici e delle proteine che con essi interagiscono, ai meccanismi molecolari alla base dei processi di duplicazione del DNA, trascrizione e maturazione dei diversi tipi di RNA, traduzione e regolazione dell’espressione genica, anche attraverso la comprensione delle procedure sperimentali che hanno portato alle attuali conoscenze.

Capacità di applicare le conoscenze:
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite allo studio di altre materie quali la Genetica, la Biologia dello Sviluppo, la Biologia Cellulare per le quali è necessario conoscere i meccanismi di funzionamento e di regolazione dell’espressione del materiale genetico. Sarà in grado, inoltre, di applicare alcune tecniche di base di manipolazione e analisi degli acidi nucleici, di ricercare sequenze di acidi nucleici e proteine in database presenti nel web, nonché di utilizzare specifici software per l’analisi di restrizione e la mutagenesi sito-diretta di frammenti di DNA

Competenze trasversali:
Le esercitazioni di laboratorio nonché le discussioni sulle attività pratiche eseguite e sui risultati conseguiti contribuiranno a migliorare il grado di autonomia dello studente e la sua capacità di valutare criticamente dati scientifici. Inoltre l’esecuzione delle suddette esercitazioni in piccoli gruppi promuoverà le attività di coordinamento e la capacità comunicativa.



Programma

Contenuti (lezioni frontali, 7 CFU, 56 ore):
Gli acidi nucleici come materiale genetico. Struttura e proprietà chimico-fisiche. Topologia del DNA. Organizzazione strutturale di genomi virali, procariotici ed eucariotici. Cromosomi, cromatina, nucleosomi.
La replicazione del DNA. Esperimento di Meselson e Stahl. Formazione delle forche di replicazione. Sintesi semidiscontinua del DNA. Sintesi coordinata del filamento guida e del filamento copia. Le DNA Polimerasi procariotiche ed eucariotiche. Le origini di replicazione. Regolazione dell’inizio della replicazione nei procarioti e negli eucarioti. Replicazione e ciclo cellulare nei procarioti e negli eucarioti.
La ricombinazione del DNA. Ricombinazione omologa e sito-specifica. La trasposizione.
Organizzazione dei geni procariotici ed eucariotici.
La trascrizione. Le diverse classi di RNA: RNA messaggero, RNA transfer, RNA ribosomale, piccoli RNA nucleari, piccoli RNA citoplasmatici.
Trascrizione dei geni procariotici. Inizio della trascrizione: promotori e RNA Polimerasi. Terminazione intrinseca e rho-dipendente. Antiterminazione.
Trascrizione dei geni eucariotici. Inizio della trascrizione: promotori e sequenze consenso. RNA Polimerasi I, II e III. Fattori di trascrizione dell´apparato basale. Enhancers e silencers. Terminazione della trascrizione.
La maturazione dell’RNA. Maturazione di RNA ribosomali e transfer. Maturazione di RNA messaggeri. Lo splicing nucleare: spliceosoma, snRNA e snRNP. RNA autocatalitico: introni di tipo I e II. Editing.
La traduzione. Il tRNA come adattatore: struttura secondaria e terziaria. Le basi modificate. Il codice genetico. Le aminoacil-tRNA sintetasi e le regole d’identità.
L’organizzazione del ribosoma. Le fasi della sintesi proteica. I fattori d’inizio, di allungamento e di terminazione procariotici ed eucariotici. Il ruolo dell’RNA ribosomale nella sintesi proteica. Antibiotici e sintesi proteica.
Regolazione dell´espressione genica nei procarioti. L’operone. Geni strutturali e geni regolatori. Induzione e Repressione: l’operone lac, l’operone trp. La repressione da cataboliti. L’attenuazione. Esempi di meccanismi di regolazione a livello post-trascrizionale.
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti. Elementi di risposta. Dominî proteici che legano il DNA. Vari modelli per l’attivazione genica. Espressione genica e metilazione. Struttura della cromatina e trascrizione.
Metodologie
Metodi di studio del DNA: digestione con enzimi di restrizione, mappe di restrizione, vettori, clonazione, sequenziamento del DNA, reazione a catena della polimerasi (PCR), Southern blotting, mutagenesi sito-diretta. Analisi di promotori: "footprinting" e "band-shift", geni reporter, analisi di mutazioni. Analisi di trascritti: Northern blotting, metodi della 5’-race. Purificazione di RNA messaggeri mediante cromatografia di affinità su oligo-dT cellulosa e costruzione di librerie di cDNA. Sistemi cell-free. Western blot.

Esercitazioni in laboratorio (1 CFU, 8 ore):
Gli studenti eseguiranno le seguenti attività: Estrazione di DNA plasmidico da cellule batteriche; purificazione del DNA plasmidico mediante cromatografia di affinità; determinazione della concentrazione del DNA plasmidico purificato mediante analisi spettrofotometrica; digestione del plasmide con enzimi di restrizione; separazione dei frammenti di DNA mediante elettroforesi su gel di agarosio; analisi dei risultati. Consultazione dei database di sequenze nucleotidiche e amminoacidiche presenti nel portale NCBI. Identificazione della sequenza codificante un gene strutturale. Mappa di restrizione e mutagenesi sito-diretta mediante analisi in silico. Allineamento di sequenze mediante BLAST.



Modalità di svolgimento dell'esame

Metodi di valutazione dell’apprendimento:
Il livello di apprendimento è valutato attraverso una prova orale durante la quale vengono poste allo studente tre domande. 

Criteri di valutazione dell’apprendimento:
Le domande sono volte ad accertare la conoscenza e la comprensione da parte dello studente degli argomenti trattati durante le lezioni frontali e durante le esercitazioni di laboratorio.

Criteri di misurazione dell’apprendimento:
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto finale è uguale o maggiore a 18. È possibile l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Criteri di attribuzione del voto finale:
Ogni risposta viene valutata con un punteggio compreso tra zero e dieci. Il risultato è calcolato come somma dei punteggi ottenuti alle singole domande. La lode può essere attribuita quando il punteggio ottenuto dalla precedente somma raggiunga il valore di 30 e contemporaneamente lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia e un’ottima capacità di esposizione.



Testi consigliati

Biologia molecolare del gene. J.D. Watson, T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. Casa Editrice Zanichelli. VII edizione. 2015.
Biologia Molecolare. F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani. Casa Editrice Ambrosiana. II edizione. 2014.



Corsi di laurea
  • Scienze biologiche




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