BIOLOGIA e GENETICA - Canale C - Prof. M. Ragusa

PROGRAMMA
BIOLOGIA E GENETICA
BASI CHIMICHE E ORGANIZZAZIONE MOLECOLARE DELLA VITA
Acqua
Carboidrati
Lipidi
Proteine: organizzazione strutturale delle proteine; regolazione dell’attività biologica delle proteine.
Acidi Nucleici: esperimenti di Griffith, Avery, Hershey e Chase, Watson e Crick, Franklin.
Struttura chimica degli acidi nucleici (RNA e DNA). Struttura della cromatina e dei cromosomi.
LE BASI DELL’ORGANIZZAZIONE BIOLOGICA
Classificazione degli organismi
Evoluzione
Struttura e funzione delle cellule procariotiche (Batteri e Archea): membrana plasmatica, parete
cellulare, nucleoide.
Struttura e funzione delle cellule eucariotiche: membrana plasmatica, nucleo, nucleolo,
nucleoplasma, reticolo endoplasmatico, ribosomi, mitocondri, complesso di Golgi, lisosomi,
perossisomi, citoscheletro (microfilamenti, microtubuli, filamenti intermedi).
STRUTTURA E FUNZIONE DEL GENE
Struttura del gene nei procarioti: organizzazione degli operoni.
Struttura del gene negli eucarioti: funzione di promotori, esoni ed introni. Meccanismi attraverso i
quali è possibile codificare proteine diverse dallo stesso gene.
Struttura del genoma umano: sequenze codificanti e sequenze non codificanti. Paradosso del Valore
C. Evoluzione del genoma e dei geni.
DUPLICAZIONE DEL DNA
Modello della replicazione semiconservativa. Caratteristiche generali della duplicazione del DNA:
le DNA polimerasi, le topoisomerasi, la bolla di replicazione, i frammenti di Okazaki, “correzione
di bozze”. Replicazione nei batteri. La replicazione negli eucarioti: replicazione dei telomeri.
Meccanismi di riparazione del DNA: “riparazione alla luce” dei dimeri di timida, base excision
repair, nucleotide excision repair, mismatch repair.
TRASCRIZIONE E MATURAZIONE DEGLI RNA
Dogma della biologia molecolare. Struttura e funzione degli RNA di prima, seconda e terza classe.
Caratteristiche generali della trascrizione. Le RNA polimerasi. I fattori di trascrizione. La
trascrizione nei procarioti: inizio e terminazione della trascrizione rho dipendente ed indipendente.
La trascrizione negli eucarioti: assemblaggio del complesso di preinizio, termine della trascrizione.
Meccanismi di maturazione dell’mRNA: capping, coda di polyA, splicing. Maturazione degli rRNA
e dei tRNA.
SINTESI PROTEICA
Le proprietà del codice genetico. L’apparato di traduzione: struttura e funzione dei ribosomi e dei
tRNA. Inizio della traduzione. Allungamento. Terminazione. Differenze tra eucarioti e procarioti.
Folding delle proteine. Degradazione proteica ad opera del proteasoma.
REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA
Significato funzionale della regolazione dell’espressione genica in organismi unicellulari e
pluricellulari. Steps di controllo dell’espressione genica. Inizio della trascrizione, promotori tessuto
specifici, enhancer, silencer, insulator. Alterazioni strutturali della cromatina: modificazioni
covalenti degli istoni, rimodellamento dei nucleosomi. Locus Control Region (LCR): esempio del
cluster delle globine. Metilazione delle isole CpG e silenziamento genico. Imprinting genomico.
Inattivazione del cromosoma X. Degradazione degli mRNA: esempio del recettore della
transferrina. Splicing alternativo. RNA editing. Struttura e funzione dei microRNA. Controllo
dell’inizio della traduzione: esempio della ferritina. Modificazioni post-traduzionali: modificazioni
chimiche, taglio proteolitico, splicing delle inteine, degradazione delle proteine.
MUTAZIONI
Significato funzionale, evolutivo e patologico delle mutazioni. Mutazioni spontanee ed indotte.
Mutazioni puntiformi e la loro classificazione. Mutazioni per espansione di triplette: esempi di
patologie. Mutazioni cromosomiche: classificazione e meccanismi in insorgenza. Esempi di
patologie determinate da mutazioni cromosomiche.
Polimorfismi: SNPs, VNTR, InDel. Classificazione funzionale degli SNPs e loro significato nella
biomedicina moderna.
METODOLOGIE DI BIOLOGIA MOLECOLARE
Enzimi utilizzati nelle metodologie molecolari: DNA polimerasi, enzimi di restrizione, trascrittasi
inversa. Vettori di clonazione. Gel Elettroforesi. Principi della PCR, real time PCR. Southern Blot.
Northern Blot. Principi dei DNA microarrays. Introduzione alla bioinformatica.
TRASPORTO DI MEMBRANA
Meccanismi di trasporto passivo: osmosi, diffusione
Meccanismi di diffusione facilitata: GLUT, canali ionici
Meccanismi di trasporto attivo: uniporto, simporto, antiporto. ATPasi di tipo P, di tipo V, di tipo
ABC. Pompa H+, Pompa Na+K+. Simporto Na+/glucosio. Esempio di patologia associata a
mutazioni in geni delle pompe: Fibrosi Cistica.
TRASDUZIONE DEL SEGNALE
Struttura e funzione dei recettori intracellulari ed extracellulari. Ruolo delle chinasi e delle fosfatasi.
Proteine G. Secondi messaggeri: AMP ciclico, Calcio, IP3. Meccanismi generali di trasduzione del
segnale: esempio del glucagone e della via delle MAP chinasi. Desensibilizzazione dei recettori.
CICLO CELLULARE
Le fasi del ciclo cellulare ed i loro Checkpoints. Il ruolo del complesso ciclina-Cdk e la sua
regolazione. Ruolo di RB, TP53 e ATM, p21.
CELLULE STAMINALI
APOPTOSI
Significato fisiologico, patologico ed evolutivo dell’apoptosi. Ruolo delle caspasi. Pathway
estrinseca. Pathway intrinseca: ruolo della famiglia Bcl2.
BASI MOLECOLARI DEL CANCRO
Significato bio-patologico del cancro. Oncogeni. Oncosoppressori. Modello dei due hits di
Knudson. Geni mutatori.
GENETICA MENDELIANA
Gli esperimenti di Mendel. Le tre Leggi di Mendel. Teoria Cromosomica dell’Eredità. Esperimenti
di Morgan ed associazione tra geni. Concetti di Dominanza, Recessività, Dominanza Incompleta,
Codominanza, Pleiotropia, Epìstasi, Penetranza, Espressività. Alberi Genealogici. Caratteri
autosomici dominanti, autosomici recessivi, legati all’X dominanti, legati all’X recessivi, legati
all’Y.