Codice insegnamento

4S00800

Crediti

12

Coordinatore

Alejandro Giorgetti

Lingua di erogazione

Italiano

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

Obiettivo del corso di Biologia Molecolare è fornire allo studente una descrizione a livello molecolare dei principali aspetti riguardanti i meccanismi inerenti la trasmissione, la variazione e l’espressione dell’informazione contenuta nel genoma di procarioti ed eucarioti. Le tematiche principali del corso saranno quindi la descrizione dettagliata dei processi di trascrizione e traduzione dell'informazione genica e di quelli riguardanti le replicazione del DNA e la mutagenesi.
Al termine dell’insegnamento lo studente avrà compreso nel dettaglio i processi ed i meccanismi che regolano il flusso dell'informazione genetica nella cellula e di utilizzare queste conoscenze nei vari aspetti della Bioinformatica.

Programma

Modulo Biologia Molecolare:
The genetic information and informational molecules
General introduction and history. The structure of DNA and RNA. From genes to proteins, messenger RNA, transfer RNA and ribosomal RNA. The genetic code.
DNA and gene structure
The definition of gene. Coding and regulatory regions. Genes interrupted; introns.
Organization and evolution of genomes
DNA content and number of genes. Repetitive DNA. Gene families and gene duplication. Mutation, rearrangements of DNA and evolution of genomes.
The genomes of organelles.
Mobile genetic elements
Transposons,retrotransposons and retrovirus.
Chromatin and chromosomes
The nucleosomes; histones and their modifications. Higher levels of organization of chromatin. Eterochromatin and euchromatin. Eukaryotic chromosomes,telomers and centromeres.
DNA replication
The DNA polymerase. Proofreading activities of DNA polymerase.
The mechanism of replication in bacteria and eukaryotes.
Mutations and DNA repair
Spontaneous mutations and mutations caused by physical and chemical mutagens. Pre and post replication rapair systems. Recombination in immune system cells.
RNAs and transcription
The different types of RNA: synthesis and maturation. Bacterial RNA polymerase. The sigma factors. The eukaryotic RNA polymerase. Eukaryotic mRNA : capping, polyadenilation, transport in the cytoplasm. The process of transcription in bacteria and eukaryotes.
Regulation of gene expression
Bacterial promoters. Operons. Eukaryotic promoters. The regulation elements: enhancers, silencers, insulators, LCR. Gene expression and chromatin modifications. Epigenetic effects.
Introns and RNA Splicing
Spliceosomal introns. The spliceosome and mechanism of splicing. Alternative splicing and trans-Splicing. Other types of introns: group I and II introns. RNA editing. Ribozymes and riboswitch.
Translations
The ribosomes. Structure and function of tRNA. Synthesis of aminoacil-tRNA. Beginning of translation in bacteria and eukaryotes. Synthesis of polypeptides and termination of translation. Regulation of the translation. Location of proteins.

Laboratorio Bioinformatica II:
Strumenti bioinformatici per l'analisi di fenomeni di evoluzione molecolare e filogenesi: Orologio molecolare, modelli di sostituzione, filogenesi molecolare, metodi per la costruzione degli alberi filogenetici (algoritmi di clustering, metodi che massimizzano funzione obiettiva).
Programmi per la predizione della struttura tridimensionale di una proteina: modelling comparativo, Fold recognition e Ab initio.
Predizione automatica di geni utilizzando i programmi di ultima generazione.
Validazione delle predizioni geniche utilizzando dati di espressione
genica.
Annotazione funzionale e geni ortologhi.
Introduzione ai calcoli energetici delle proteine: MD simulations, docking ligando-proteina e docking proteina-proteina.

Testi di riferimento: Bioinformatica di di Stefano Pascarella, Alessandro Paiardini - Zanichelli
La modalità di insegnamento prevede la didattica frontale e esercizi al PC. Inoltre gli studenti sono coinvolti nella preparazione di un progetto su argomenti di interesse biologico. Questo è svolto in gruppi.

Bibliografia

Modalità d'esame

Vedere le modalità di esame nei due moduli.