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Anno Accademico 2010-2011
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO
Facoltà di Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia
Biologia Molecolare e Cellulare
Docenti del corso: Prof.ssa Rosanna Martinelli, Prof. Paolo REMONDELLI, Prof. Nicola
Zambrano,
Modulo di Biologia Molecolare: Prof.ssa Rosanna Martinelli [email protected]
Prof. Nicola Zambrano [email protected]
Settore Scientifico-Disciplinare: BIO/11 (Biologia molecolare)
CFU tot.: 5
Pertinenza crediti per S.S.D.: BIO/11
ADF(attività didattica frontale): 30 ore
ADI(attività didattica interattiva):10 ore
Tipologia: base
Modulo di Biologia cellulare Prof. Paolo Remondelli [email protected]
Settore Scientifico-Disciplinare: BIO/13 (Biologia applicata)
CFU tot.: 5
Pertinenza crediti per S.S.D.: BIO/13
ADF(attività didattica frontale): 30 ore
ADI(attività didattica interattiva):10 ore
Tipologia: base
Codice identificativo di ateneo:
Anno di corso: 1
Semestre: secondo
Obiettivi formativi del corso
Conoscere la struttura e le funzioni delle macromolecole biologiche e delle loro interazioni.
Conoscere i meccanismi molecolari fondamentali legati alla propagazione ed al mantenimento
dell’informazione genetica.
Conoscere i meccanismi molecolari fondamentali dell’espressione genica e delle sue regolazioni.
Saper descrivere e selezionare appropriate tecnologie per l’analisi di meccanismi biomolecolari.
Conoscere la funzione dei compartimenti cellulari ed i processi che regolano la loro biogenesi e
mantenimento.
Individuare l’origine molecolare e cellulare delle patologie.
Conoscere i processi della divisione cellulare e della riproduzione degli organismi
Conoscere i processi generali attraverso i quali l'informazione genetica viene trasmessa ed espressa
Contenuto del corso
- Struttura di acidi nucleici e delle loro interazioni con proteine – Meccanismi della replicazione, del
Anno Accademico 2010-2011
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO
Facoltà di Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia
riparo di danni al DNA – Trascrizione e modifiche post-trascrizionali – Traduzione – Regolazione
dell’espressione genica – Tecnologie del DNA ricombinante ed analisi dell’espressione genica
-Biogenesi e mantenimento dei compartimenti cellulari - Organizzazione e funzioni dei compartimenti
cellulari della via secretoria – Organizzazione e funzioni delle componenti cellulari della via endocitica
– Organizzazione molecolare e funzioni delle componenti del citoscheletro –– Meccanismi di
riproduzione degli organismi - Principi di genetica formale – Analisi degli alberi genealogici
Organizzazione didattica
Lezioni frontali, ed esercitazioni: utilizzo di banche dati e lettura critica e presentazione di lavori
scientifici esemplari, laboratorio di colture cellulari e analisi microscopica delle cellule, laboratorio di
Biologia Molecolare, amplificazione del DNA, separazione ed analisi di acidi nucleici
Modalità di frequenza - Percentuale minima di ore di frequenza obbligatoria
Frequenza obbligatoria – Percentuale minima di frequenza obbligatoria 75%
Prerequisiti
Conoscenze di base di Chimica Generale, Chimica Organica, Fisica secondo i programmi didattici
degli Istituti di Istruzione Secondaria Superiore
Propedeuticità
Chimica e Propedeutica Biochimica
Modalità di accertamento del profitto
Prova finale scritta e colloquio orale
Core curriculum - Programma di esame
Struttura e topologia del DNA, organizzazione della cromatina
Struttura degli acidi nucleici; superavvolgimenti e parametri topologici; ruolo funzionale dei
superavvolgimenti; le topoisomerasi e loro meccanismo di azione; inibitori delle topoisomerasi; istoni
e nucleosomi; livelli di organizzazione della cromatina.
Replicazione del DNA
L’inizio della replicazione; origini di replicazione (oriC, ARS); proteine del complesso di inizio; enzimi
e proteine della replicazione; assemblaggio del replisoma; struttura e funzioni delle DNA polimerasi;
attività enzimatiche delle polimerasi e loro significato; sintesi coordinata sui due stampi; la
terminazione della replicazione. replicazione alle estremità dei cromosomi: telomeri e telomerasi.
Riparo di danni al DNA e ricombinazione
Sistema di riparo di appaiamenti errati; danni al DNA; riparo diretto dei danni; meccanismi di riparo
per escissione della base ed escissione dei nucleotidi; lo Xeroderma pigmentosum; riparo di
interruzioni a doppio filamento
Trascrizione
Struttura e funzioni delle RNA polimerasi procariotiche ed eucariotiche; promotori e formazione dei
complessi di inizio; fattori basali della trascrizione dei geni di classe II; assemblaggio del complesso
di inizio; elementi distali ed enhancers; organizzazione modulare dei fattori trascrizionali; esempi di
domini di legame al DNA; regioni di dimerizzazione dei fattori trascrizionali; regioni di transattivazione;
interazioni con l’apparato basale; il complesso del mediatore; modificazioni della cromatina e
trascrizione; istone acetilasi e deacetilasi; complessi di rimodellamento della cromatina; il codice
istonico; bromodomìni; fattori architetturali; enhanceosoma; schema di regolazione del promotore
dell’interferone beta.
Modificazioni e maturazione dei trascritti
Processing dell’RNA messaggero: capping e poliadenilazione; lo splicing dei precursori nucleari
dell’mRNA; splicing alternativo; controllo post trascrizionale dell’espressione genica: stabilità e
degradazione dei trascritti, RNA interference, microRNA.
La traduzione
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Struttura e funzione dei tRNA; le amminoacil-tRNA sintetasi; ribosomi ed RNA ribosomali; l’inizio della
traduzione; cis-elements dell’inizio; fattori di inizio; controllo dell’inizio; il codice genetico;
allungamento della catena polipeptidica e fattori di allungamento; terminazione della traduzione.
Laboratorio di Biologia Molecolare
Elettroforesi di acidi nucleici; endonucleasi di restrizione; vettori e strategie di clonaggio;
denaturazione e rinaturazione del DNA; temperatura di fusione; ibridazione di acidi nucleici su
membrana: Southern e Northern blot; sintesi di cDNA; amplificazione del DNA mediante PCR; RTPCR; PCR “Real-Time”; sequenziamento del DNA
Metodi per l’analisi della trascrizione: primer extension, trascrizione in vitro, interazioni DNA-proteina
(EMSA, footprinting), Sintesi di proteine in vitro
Organizzazione generale delle cellule. Membrane biologiche.
Composizione e proprietà chimico-fisiche delle membrane;
proteine intrinseche ed estrinseche di membrana; fluidità di membrana; modalità di trasporto di
membrana per diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo..
I mitocondri - Organizzazione generale del metabolismo cellulare - I mitocondri e la evoluzione della
cellula eucariotica – Organizzazione delle membrane mitocondriali
Biogenesi e mantenimento dei compartimenti cellulari - Meccanismi generali di trasporto di
proteine ai differenti compartimenti cellulari: ruolo dei segnali di smistamento - Trasporto di molecole
tra nucleo e citoplasma - Traslocazione di proteine nei mitocondri e perossisomi- Traslocazione di
proteine nel reticolo endoplasmatico.
Organizzazione e funzioni della via secretoria – Organizzazione e funzioni del reticolo
endoplasmatico - Modifiche post-traduzionali e controllo dell’omeostasi proteica - Modalità di
trasporto vescicolare di proteine e lipidi tra i compartimenti della via secretoria- Struttura e funzioni
dell’apparato di Golgi - Secrezione costitutiva e secrezione regolata - Esocitosi.
Organizzazione e funzioni della via endocitica - Organizzazione e mantenimento del
compartimento endosomiale - Meccanismi molecolari della fagocitosi ed endocitosi mediata da
recettore - Transcitosi – Endosomi reciclanti.
Il citoscheletro e le interazioni tra cellule – Organizzazione strutturale e ruolo funzionale delle
diverse componenti del citoscheletro - Regolazione dell'assemblaggio e disassemblaggio delle
diverse componenti del citoscheletro – Proteine motrici: caratteristiche molecolari e ruolo funzionale Le principali molecole coinvolte nell'interazione cellula-cellula e loro ruolo funzionale
Divisione cellulare e riproduzione degli organismi
Il ciclo cellulare e le sue fasi – Complessi cicline-CDK e loro regolazione – Punti di controllo del ciclo
cellulare – Proliferazione, sopravvivenza e morte cellulare – Significato biologico e stadi della mitosi Modificazioni strutturali della cellula durante la mitosi - Stadi della meiosi e loro significato biologico Meccanismo e significato biologico della ricombinazione genetica – Ovogenesi e spermatogenesi –
Fecondazione.
Principi di genetica - Trasmissione mendeliana dei caratteri ereditari – Ereditarietà autosomica ed
eterocromosomica - Ereditarietà mitocondriale - Alberi genealogici - Interazione fra geni e fra geni e
ambiente: relazioni di dominanza, alleli multipli, epistasi, penetranza ed espressività, caratteri
poligenici - Tipologia delle mutazioni: aberrazioni cromosomiche, aneuploidie autosomiche ed
eterocromosomiche.
Testi consigliati
Weaver, Biologia Molecolare, Casa Ed. McGraw-Hill; Lewin et al., Cellule, Casa Ed. Zanichelli;
Russel et Al., “Fondamenti di Genetica”, Casa Ed. Edises
Materiale didattico fornito dai docenti
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Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia
Testi utili per la consultazione
Alberts et Al., “Biologia Molecolare della Cellula”, V Edizione, Casa Ed. Zanichelli;
Watson, Biologia Molecolare del Gene, Casa Ed. Zanichelli.