BIOLOGIA MOLECOLARE
cod. 02617

Anno accademico 2008/09
2° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Biologia molecolare (BIO/11)
Field
Ambito aggregato per crediti di sede
Tipologia attività formativa
Attività specifiche della sede
56 ore
di attività frontali
6 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il corso ha come obiettivo principale la comprensione degli elementi fondamentali della struttura degli acidi nucleici cercando di spiegare, sulla base di tali elementi, le peculiari caratteristiche di stabilità, contenuto informazionale e “leggibilità” del DNA e dell’RNA. Particolare attenzione verrà rivolta all’interazione tra acidi nucleici e proteine regolative e a diverse forme di reciproco adattamento volte a massimizzare la specificità e la regolabilità di tali interazioni. Specifici esempi in tale ambito riguardano le proteine batteriche implicate nella replicazione e riparazione del DNA, enzimi di modificazione e restrizione, RNA polimerasi e altre proteine trascrizionali, i ribosomi e altri componenti del macchinario nucleo-proteico responsabile della traduzione dell’RNA. Verranno inoltre esaminate le strategie regolative fondamentali operanti nei batteri e nei fagi e le loro possibili implicazioni per il controllo dell'espressione genica in organismi più complessi.<br />Un altro obiettivo di ordine generale è quello di far comprendere, attraverso esempi teorici e pratici (e.g., DNA polimerasi, DNA ligasi, enzimi di restrizione e modificazione, PCR, sequenziamento enzimatico del DNA, sistemi ospite/vettore e relativi livelli di regolazione), la stretta connessione che esiste tra la Biologia Molecolare 'di base' e le sue numerose applicazioni nell'ambito delle 'tecnologie del DNA ricombinante'.<br /><br />

Prerequisiti

E' fortemente consigliata la precedente frequenza di un corso di Biochimica di base.<br />

Contenuti dell'insegnamento

<br /><br /><br />Il concetto di “gene” e alcune caratteristiche fondamentali dei geni e del flusso informazionale nei procarioti e negli eucarioti; caratteristiche chimiche e biologiche degli acidi nucleici; la struttura del DNA; la doppia elica e strutture secondarie alternative del DNA; stabilità del DNA in forma B; caratteristiche distintive dell’RNA; struttura terziaria e compattamento degli acidi nucleici; elementi di topologia.<br /><br />Replicazione e modificazione del DNA: schema generale della replicazione; DNA polimerasi I e DNA ligasi: componenti fondamentali del sistema replicativo e importanti strumenti per la tecnologia del DNA ricombinante; DNA polimerasi III e l’assemblaggio del replisoma; fedeltà della replicazione; sistemi replicativi specializzati (metilazione e replicazione bidirezionale del genoma di Escherichia coli; DNA plasmidico, genomi fagici); il problema della terminazione dei repliconi lineari; la ''reazione a catena della polimerasi'' (PCR); replicazione interrotta da dideossinucleotidi e sequenziamemto enzimatico del DNA; restrizione e modificazione del DNA; cenni di mutagenesi chimica, riparazione, ricombinazione e trasposizione del DNA.<br /><br />Trascrizione genica: il processo globale e le sue diverse fasi; promotori batterici; RNA polimerasi; i fattori sigma e rho; regolazione positiva e negativa della trascrizione; controllo a livello della fase di inizio; terminazione e anti-terminazione; operone lattosio (LacI, CAP), operone triptofano e la sua regolazione attraverso repressione (TrpR) e attenuazione, altri operoni biosintetici e il sistema SOS; modificazioni post-trascrizionali.<br />Sintesi proteica: schema generale; il codice genetico; struttura e funzione dei tRNA; struttura degli mRNA procariotici; i fattori traduzionali; fedeltà ed energetica della traduzione; struttura del ribosoma; regolazione della sintesi proteica (controllo autogeno) e modificazione post-traduzionale delle proteine.<br />Il fago lambda come sistema integrato di regolazione genica in risposta a stimoli ambientali: circuiti regolativi che controllano la scelta lisi/lisogenia; controllo trascrizionale positivo e negativo; antiterminazione; regolazione “antisenso”; instabilità programmata dell'mRNA e regolazione post-trascrizionale.Nelle ore di laboratorio verranno prese in esame le principali metodologie biologico-molecolari per la costruzione, l’isolamento, l’identificazione mediante restrizione/analisi elettroforetica ed il trasferimento in cellule batteriche di DNA plasmidico ricombinante. Verranno inoltre condotte, in cellule trasformate di Escherichia coli, prove d'espressione di geni eucariotici (e.g., GFP) o procariotici (e.g., LacZ) codificanti per proteine eterologhe di facile rilevamento.

Programma esteso

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Bibliografia

Watson J.D., Backer T.A., Bell S. P., Gann A., Levine M., Losick R.<br />BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE (V Edizione)<br />Zanichelli Editore, 2005<br /><br />Voet D., Voet J.G., Pratt C.W.<br />FONDAMENTI DI BIOCHIMICA<br />Zanichelli Editore, 2001<br /><br />Ptashne, M.<br />REGOLAZIONE GENICA<br />Zanichelli Editore, 2006<br /><br />Altro materiale didattico relativo al fago lambda e alla esperienza di laboratorio ('Vettori d'espressione e produzione di proteine eterologhe in ospiti batterici) è disponibile agli studenti presso http://biotecnologie.unipr.it/cgi-bin/campusnet/home.pl (Corso di "Biologia Molecolare").<br />

Metodi didattici

Il corso, costituito da lezioni frontali ed esercizi, è affiancato da una esperienza di laboratorio dedicata ai sistemi ospite/vettore e all'impiego delle tecnologie ricombinanti per la produzione di proteine eterologhe. La valutazione si basa su una prova scritta costituita da domande e problemi.<br />

Modalità verifica apprendimento

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Altre informazioni

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