BIOLOGIA MOLECOLARE

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in BIOTECNOLOGIE
 (A.A. 2019/2020)

Docenti

Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
BIOLOGIA MOLECOLARE (BIO/11)
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
64
Dettaglio ore: 
Lezione (64 ore)

Obiettivi formativi
L’insegnamento ha lo scopo di fornire solide conoscenze dei sistemi biologici in chiave molecolare e in particolare, dei processi attraverso i quali l’informazione genica si traduce in prodotti proteici e dei complessi meccanismi coinvolti nella loro regolazione. L’obiettivo principale è fornire una solida preparazione per la comprensione delle basi molecolari di questi processi per poi proseguire il percorso di studi verso aspetti più avanzati delle loro applicazioni biotecnologiche. In questa prospettiva l’insegnamento permetterà agli studenti di apprendere anche le principali tecniche adottate nell’ambito della ricerca e le loro applicazioni.
Il corso si inserisce nel percorso formativo del II anno di corso (II semestre). Permetterà allo studente di integrare le nozioni acquisite nei corsi di genetica e biochimica e di comprendere come applicarle alla modificazione dei sistemi biologici, in modo da poter contribuire a progetti di ricerca e/o processi applicativi in ambito biotecnologico, in linea con gli obiettivi del CdS.

Risultati di Apprendimento Attesi
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
- spiegare i dettagli molecolari dei processi di replicazione del DNA, trascrizione e traduzione, i meccanismi implicati nella loro regolazione e il loro ruolo a livello cellulare;
- illustrare il ruolo del codice genetico quale sistema universale di gestione dell’informazione negli esseri viventi e i meccanismi di regolazione dell’espressione genica;
- spiegare le conseguenze di alterazioni e difetti nei processi trattati e i meccanismi implicati nella loro risoluzione;
- applicare le nozioni apprese alle tecniche di manipolazione del DNA all’interno di un laboratorio e nell’ambito della ricerca in campo biotecnologico;
- comunicare con appropriata terminologia scientifica

Per la comprensione degli argomenti trattati durante il corso sono richieste conoscenze di Bio-chimica e di Genetica e utile la conoscenza dei concetti generali di Biologia Cellulare.

Gli argomenti trattati durante il corso sono i seguenti:
I livelli di organizzazione strutturale del DNA e loro significato (cromosomi e cromatina)
Tecniche di Biologia Molecolare
- preparazione, analisi e manipolazione degli acidi nucleici
- clonaggio e vettori di clonaggio e espressione, trasformazione e selezione.
- PCR, principi base, RT-PCR, sequenziamento.
La replicazione del DNA
- le origini di replicazione e il modello del replicone
- DNA polimerasi (reazioni catalizzate, accuratezza e fedeltà)
- la forcella replicativa e il complesso del replisoma
- allungamento, terminazione e loro regolazione
Mutazioni, modificazioni delle basi e alterazioni cromosomiche
Sistemi di Riparazione del DNA
- mismatch repair, riparazione diretta del danno, per escissione di basi (BER) o di nucleoti-di (NER)
- meccanismi di tolleranza.
La Ricombinazione
- ricombinazione omologa e il ruolo nella riparazione delle lesioni sul DNA.
- ricombinazione sito specifica
- trasposizione
La trascrizione
- meccanismi molecolari nei procarioti (concetto di operone, struttura/funzione della RNA polimerasi, promotori e il loro riconoscimento, fasi del processo)
- meccanismi molecolari egli eucarioti (RNA polimerasi I, II e III, promotori specifici, fasi del processo)
- regolazione in procarioti e eucarioti (proteine regolatrici; controllo positivo negativo, enhancers e silenziatori genici, rimodellamento della cromatina)
Processamento e maturazione degli RNA eucariotici
- incappucciamento, poliadenilazione e splicing degli introni negli mRNA
- accenni alle modificazioni post-trascrizionali degli rRNA e tRNA.
- RNA editing; trasporto e stabilità.
Sintesi proteica
- tRNA, amminoacil-tRNA sintetasi, ribosomi e proteine ribosomiali
- i meccanismi molecolari (inizio, allungamento, traslocazione e terminazione) e i fattori coinvolti
- struttura, proprietà e utilizzo del codice genetico; Interazione codone-anticodone
- regolazione
- modifiche post-traduzionali delle proteine
Regolazione dell’espressione genica
RNA non codificanti; microRNA l’RNAi; basi molecolari dell’RNA interference

Il corso prevede lezioni frontali: la trattazione dei diversi argomenti verrà svolta attraverso pre-sentazioni PowerPoint (con slides in inglese) proiettate in aula. Tra il materiale didattico verran-no resi disponibili dei video per favorire la comprensione di alcuni processi e degli apparati ma-cromolecolari coinvolti.
Per permettere agli studenti la possibilità dell’autovalutazione del livello di apprendimento, al termine di ogni macro-argomento vengono proposti in aula una serie di quesiti a risposta multi-pla, che poi vengono discussi in aula (questi test non vengono ritirati dal docente e non hanno peso nella valutazione finale).

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso lo svolgimento di una prova scritta ed è volto a valutare il raggiungimento dei risultati di apprendimento e quindi il livello di conoscenza e com-prensione delle basi teoriche della Biologia Molecolare e la capacità di presentare gli argomenti trattati nel corso, utilizzando un’appropriata terminologia scientifica. La prova di esame consiste-rà in 4 domande aperte e 6 a risposta multipla, che spazieranno sull’intero programma. L’esattezza e la completezza delle informazioni esposte in risposta alle domande aperte peseran-no per il 90% sulla valutazione finale. L’esito dell’esame sarà in trentesimi. La prova si ritiene su-perata con una votazione di almeno 18/30. I criteri con cui verrà effettuata la verifica delle co-noscenze e abilità acquisite sono: il grado di approfondimento dell’argomento oggetto del quesi-to, la capacità critica di collegamento ed elaborazione delle conoscenze acquisite, la chiarezza dei concetti esposti e la proprietà della terminologia utilizzata. I candidati che abbiano riportato nella prova scritta un punteggio pari o superiore a 24 potranno optare per una prova orale volta al miglioramento della valutazione.

Slide delle lezioni e video sui processi e sugli argomenti trattati durante il corso sono scaricabili dal sito Elearning. Inoltre, è necessario che gli studenti completino la propria preparazione utiliz-zando i seguenti testi consigliati:
Biologia Molecolare: principi e tecniche, M.M.Cox, Ed. Zanichelli, 2013
Biologia Molecolare del Gene, J.D. Watson Ed. Zanichelli, 2009
Il Gene X, B. Lewin, J. E. Krebs, E.S. Goldstein, S.T. Kilpatrick, Ed. Zanichelli, 2012
Fondamenti di Biologia Molecolare, L.A.Allison, Ed.Zanichelli, 2008
Biologia Molecolare, R.F. Weaver, Ed. Mc Graw-Hill, 2009

Il docente è sempre disponibile a ricevere gli studenti, preferibilmente su appuntamento (me-diante richieste all’indirizzo mail silvia.sacchi@uninsubria.it). E’ inoltre disponibile ad incontri di approfondimento o di chiarimento sugli argomenti trattati per gruppi di studenti, concordati con la medesima modalità.

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A.A. 2020/2021

Anno di corso: 2
Curriculum: INDIRIZZO GENERALE