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    Riccardo PIERANTONI

    Insegnamento di BIOLOGIA APPLICATA

    Corso di laurea magistrale a ciclo unico in FARMACIA

    SSD: BIO/13

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Annualità Singola

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    La struttura del DNA – conformazioni tautomeriche delle basi – concetti di denaturazione e ibridazione - le conformazioni della doppia elica – la topologia del DNA e le topoisomerasi. La struttura dell’RNA – la formazione delle strutture secondarie dell’RNA – classi di RNA – i ribozimi. L’organizzazione del DNA nella cellula – i genomi procariotici ed eucariotici: loro organizzazione, caratteristiche fisiche, contenuto genetico e contenuto in DNA ripetitivo – elementi strutturali dei cromosomi – il nucleosoma – gli istoni – assemblaggio dei nucleosomi – aspetti molecolari della duplicazione e della segregazione cromosomale..La replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti – le DNA polimerasi batteriche ed eucariotiche – Fase di inizio e di terminazione della replicazione. Mutazioni e riparazioni del DNA. La ricombinazione omologa ed il suo macchinario a livello molecolare. Adattamenti della ricombinazione a situazioni specializzate: la ricombinazione sito-specifica. I trasposoni a DNA - I retrotrasposoni. Esempi di regolazione della trasposizione. La trascrizione – le RNA polimerasi – la trascrizione nei batteri e negli eucarioti.Maturazione dell’RNA – lo splicing ed il suo macchinario – lo splicing alternativo – l’editing dell’RNA.Il codice genetico – mutazioni soppressore.La sintesi proteica nei procarioti e negli eucarioti– classi di RNA coinvolte nella traduzione – il ribosoma - fasi della traduzione – regolazione traduzione-dipendente dell’mRNA e della stabilità delle proteine.Regolazione dell’espressione genica – regolazione dell’inizio della trascrizione nei procarioti: il modello dell’operone ed il fago lambda – meccanismi di regolazione trascrizionale negli eucarioti – fattori di trascrizione –i dominii di legame al DNA - la trasduzione del segnale – regolazione della struttura della cromatina –

    Testi di riferimento

    Fondamenti di Biologia e Genetica – Pierantoni et al - EdiSES

    Obiettivi formativi

    Il corso di Biologia Applicata fornisce allo studente le conoscenze teoriche essenziali di biologia e genetica nella prospettiva della loro successiva applicazione in campo farmacologico. Gli argomenti del Corso costituiscono gli strumenti necessari alla comprensione dei processi vitali a livello cellulare e molecolare, così come delle leggi alla base dell’ereditarietà dei caratteri e dei processi coinvolti nella generazione della diversità fenotipica. Le nozioni acquisite contribuiscono alla comprensione dei processi biologici alla base di condizioni normali e patologiche.
    Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito:
    -conoscenza della biologia cellulare, con particolare riferimento al rapporto nucleo-citoplasma;
    -conoscenza dei meccanismi di base dell’ereditarietà;
    -competenze teoriche dei meccanismi molecolari dei principali processi biologici alla base del mantenimento dell’informazione genetica e della sua espressione.

    Prerequisiti

    Conoscenze di base di Chimica, Chimica Organica e Biochimica

    Metodologie didattiche

    Il corso prevede la frequenza obbligatoria ed è articolato in 48 ore di lezioni frontali; la frequenza è obbligatoria e verrà registrata mediante raccolta di firme durante le lezioni. Saranno ammesse assenze dal corso nella misura del 25% delle lezioni.
    Le diapositive presentate e commentate a lezione sono interamente messe a disposizioni degli studenti. Le diapositive non sono esaustive ed il loro contenuto va integrato con quanto verrà detto a lezione e/o consultando uno o più testi di riferimento.

    Metodi di valutazione

    L'esame consiste nel superamento di un test che comprende 40 domande a risposta multipla e 3 formule sugli argomenti trattati nel corso. L'esame si considererà superato se lo studente avrà dimostrato una conoscenza sufficiente degli argomenti chiesti.

    Altre informazioni

    Le slides delle lezioni sono a disposizione dello studente; il docente riceve gli studenti il lunedì alle 10.00 e previo appuntamento predisposto via mail.

    Programma del corso

    Interazioni molecolari e strutture cellulari. Il binomio “struttura-funzione”. La composizione chimica della materia vivente. L’importanza biologica dell’acqua. Lipidi, carboidrati, proteine e modelli di membrana. Composizione e struttura chimica del DNA. Proprietà chimico-fisiche del DNA. Grandezza e complessità del genoma. Modalità di compattamento del DNA. Il capside (I virus: classificazione, modalità di infezione, ciclo litico e lisogenico). Il nucleoide. I Procarioti. Scomparto nucleare (nucleolo, cromatina e cromosomi, i territori nucleari, la carioteca : morfologia e funzioni.). La replicazione del DNA in procarioti ed eucarioti. RNA: Struttura e funzione. Trascrizione e maturazione degli RNA (coding e non coding RNA).Ribosomi (biogenesi, morfologia e funzioni).Codice genetico e sue proprietà
    Sintesi proteica. Destino post-sintetico delle proteine. Regolazione dell’espressione genica. Traffico di membrane. Comunicazioni cellulari. Comunicazione (autocrina, paracrina,endocrina, neuro-endocrina,sinaptica). Trasduzione del segnale.Genetica: Leggi di Mendel, Il reincrocio. Dominanza incompleta. Codominanza. Alleli multipli. Epistasi (sistema AB0 dei gruppi sanguigni).La pleiotropia.Geni letali

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    DNA structure - basal tautomeric conformations - denaturation and hybridization concepts - double helix conformations - DNA topology and topoisomerases. RNA structure - formation of secondary RNA structures - RNA classes - ribozymes. The organization of DNA in the cell - prokaryotic and eukaryotic genomes: their organization, physical characteristics, genetic content and content in repetitive DNA - structural elements of chromosomes - the nucleosome - histones - assembly of nucleosomes - molecular aspects of duplication and of chromosomal segregation. DNA replication in prokaryotes and eukaryotes - bacterial and eukaryotic DNA polymerases - Replication initiation and termination phase. DNA mutations and repairs. Homologous recombination and its machinery at the molecular level. to specialized situations: recombination site-specific. DNA transposons - Retrotransposons. Examples of regulation of transposition Transcription - RNA polymerases - transcription in bacteria and eukaryotes. RNA maturation - splicing and its machinery - alternative splicing - RNA editing. The genetic code - suppressor mutations. protein synthesis in prokaryotes and eukaryotes - RNA classes involved in translation - ribosome - translation phases - translation-dependent regulation of mRNA and protein stability. Regulation of gene expression - regulation of transcription initiation in prokaryotes: the model of the operon and the lambda phage - mechanisms of transcriptional regulation in eukaryotes - transcription factors - DNA binding domains - signal transduction - regulation of chromatin structure

    Textbook and course materials

    Fondamenti di Biologia e Genetica – Pierantoni et al - EdiSES

    Course objectives

    The course of Applied Biology provides students with the essential theoretical knowledge of biology and genetics in the perspective of their subsequent application in the pharmacological field. The topics of the course are the necessary tools for understanding the vital processes at the cellular and molecular level, as well as the laws underlying the inheritance of characters and the processes involved in generating phenotypic diversity. The acquired notions contribute to the understanding of biological processes underlying normal and pathological conditions.
    At the end of the course the student must demonstrate to have acquired:
    - knowledge of cell biology, with particular reference to the nucleus-cytoplasm relationship;
    - knowledge of the basic mechanisms of inheritance;
    - theoretical competences of the molecular mechanisms of the main biological processes underlying the maintenance of genetic information and its expression.

    Prerequisites

    Basic knowledge of Chemistry, Organic Chemistry, Biochemistry

    Teaching methods

    The course includes compulsory attendance and is divided into 48 hours of lectures; attendance is mandatory and will be recorded by collecting signatures during lessons. Absences from the course will be allowed for 25% of the lessons.
    The slides presented and commented in class are entirely made available to the students. The slides are not exhaustive and their contents must be integrated with what will be said in class and / or by consulting one or more reference texts.

    Evaluation methods

    The exam consists in a test that includes 40 multiple choice questions and 3 formulas on the topics covered in the course. The exam will be considered passed if the student will demonstrate sufficient knowledge of the subjects requested.

    Other information

    The slides of the lessons are available to the student; the teacher receives the students by appointment.

    Course Syllabus

    Molecular interactions and cellular structures. The "structure-function" binomial. The chemical composition of living matter. The bological importance of water. Lipids, carbohydrates, proteins and membrane models. Composition and chemical structure of DNA. Chemical-physical properties of DNA. Genome size and complexity. Modes of DNA compaction. The capsid (Viruses: classification, mode of infection, lytic and lysogenic cycle). The nucleoid. Prokaryotes. Nuclear compartment (nucleolus, chromatin and chromosomes, nuclear territories, the karyology: morphology and functions.). DNA replication in prokaryotes and eukaryotes. RNA: Structure and function. RNA transcription and maturation (RNA coding and non-coding). Ribosomes (biogenesis, morphology and functions). Genetic code and its properties
    Protein synthesis. Post-synthetic fate of proteins. Regulation of gene expression. Membrane traffic. Cellular communications. Communication (autocrine, paracrine, endocrine, neuro-endocrine, synaptic). Signal transduction. Genetics: Mendel's laws, The re-cross. Incomplete dominance. Codominance. Multiple alleles. Epistasis (AB0 system of blood groups). Pleiotropy. Lethal genes

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