Italiano

1: MANUTENZIONE DEL GENOMA
La struttura del genoma, della cromatina e del nucleosoma. La replicazione del DNA. Mutazioni e meccanismi di riparazione del DNA.
2: ESPRESSIONE DEL GENOMA
Trascrizione dell'RNA. Processamento dell'RNA. Traduzione.
3: REGOLAZIONE DEL FLUSSO DI INFORMAZIONE
La regolazione della trascrizione nei procarioti. Regolazione della trascrizione negli eucarioti.

Genomi 4, T.A. Brown Edises
Biologia e Genetica, De Leo et al. Edises
Biologia Molecolare Amaldi et al. Zanichelli

l corso si pone come obiettivo quello di fornire allo studente le conoscenze riguardanti lo studio della struttura, funzione e regolazione delle macromolecole biologiche, quali il DNA, l’RNA e le proteine focalizzando l'attenzione sulle vie biochimiche in cui sono coinvolte. In particolare, verranno affrontati i meccanismi alla base della replicazione e riparazione del DNA e quelli che controllano il flusso dell'informazione genetica dal DNA alle proteine, trascrizione e traduzione, e i relativi meccanismi di regolazione cellulare. In questo modo lo studente sarà in grado di comprendere e conoscere la struttura, la funzione e l'attività delle macromolecole biologiche, e delle vie coinvolte nella regolazione e controllo del flusso dell’informazione biologica.

Non esiste alcuna propedeuticità sebbene è necessario aver acquisito conoscenze di base di chimica generale e biologia.

ll corso è organizzato in lezioni frontali con supporto informatico (Power Point) e cartaceo (documenti, lavori scientifici in pdf).

La verifica dell'apprendimento avverrà tramite colloquio orale. Le domande riguarderanno gli aspetti di base e principali della biologia molecolare. Pertanto, i quesiti risulteranno specifici per valutare le conoscenze fondamentali dell’argomento. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere gli aspetti chiave della struttura, della funzione e della regolazione delle macromolecole biologiche, come il DNA, l'RNA e le proteine. Verranno analizzate le capacità dello studente di discutere su questi punti e l’abilità nello stabilire possibili connessioni. Il voto si esprima in trentesimi, partendo da un minimo di 18 fino ad un massimo di 30/30 e lode.

Nessuna

Struttura del DNA
Le molecole di DNA hanno una tipica composizione in basi. Solitamente il DNA è una doppia elica destrorsa. Il DNA adotta diverse forme di elica. Caratteristiche fisiche della molecola di DNA : denaturazione e rinaturazione.
Struttura dell’RNA
Le molecole di RNA hanno una tipica composizione in basi. RNA World: mRNA, tRNA, rRNA, piccoli RNA ed altri RNA.
La replicazione del DNA.
Esperimento di Meselson e Stahl. Caratteristiche generali della duplicazione del DNA. Replicazione nei batteri. La struttura e il ruolo biologico delle differenti DNA polimerasi procariotiche. Attività esonucleasica della DNA polimerasi III: la correzione delle bozze. La replicazione negli eucarioti. La struttura e il ruolo biologico delle differenti DNA polimerasi eucariotiche. Antigene nucleare di proliferazione cellulare (PCNA) collegamento tra duplicazione e ciclo cellulare. Telomeri e telomerasi: il problema delle estremità nel genoma eucariotico.
Mutazioni e meccanismi di riparo del DNA.
Tipi di mutazioni. Mutazioni spontanee: errori della duplicazione, tautomeria delle basi, espansioni di triplette. Mutazioni indotte: agenti chimici, agenti fisici. Agenti chimici: Analoghi di basi, agenti deaminanti, agenti alchilanti e agenti intercalanti. Agenti fisici: radiazioni UV, radiazioni ionizzanti, il calore. Sistemi di Riparo: riparazione diretta, riparazione per escissione di basi e di nucleotidi, riparazione dei mismatch, riparazione per ricombinazione. Meccanismo SOS.
La trascrizione dell’RNA.
Caratteristiche generali della trascrizione. La struttura del promotore procariotico. Trascrizione nei batteri. RNA polimerasi procariotica e l’importanza dei fattori sigma. Terminatori intrinseci e la proteina rho. Maturazione degli RNA nei batteri. La trascrizione negli eucarioti. Caratteristiche e struttura delle RNA polimerasi eucariotiche: confronto tra i promotori eucariotici. Il complesso di inizio ed il ruolo dei fattori generali della trascrizione negli eucarioti.
Maturazione e modifiche dell’RNA messaggero : sequenze segnale, capping, splicing e splicing alternativo, self-splicing e poliadenilazione. Editing
Maturazione degli RNA ribosomiali e transfer. Modifiche post-trascrizionali degli rRNA e tRNA. La degradazione dell’RNA.
Proteine
Le tappe della biosintesi delle proteine: il codice genetico e le sue caratteristiche, ruolo di tRNA, aminoacil-tRNA sintetasi, fattori di inizio, elongazione e rilascio in procarioti ed eucarioti. Inibitori della sintesi proteica.
Modifiche post-traduzionali (ripiegamento proteico, taglio proteolitico, modificazione chimica e splicing delle inteine), smistamento e degradazione delle proteine (il sistema ubiquitina-proteosoma).
Regolazione dell’espressione genica
Regolazione dell’espressione genica in procarioti: l’esempio degli operoni lattosio e triptofano.
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti: l’esempio dell’RNA antisenso ed il meccanismo dell’interferenza da RNA (siRNA).

Italian

1: MAINTENANCE OF GENOMA
The structure of the genome, the chromatin and the nucleosome. DNA replication. Mutations and DNA repair mechanisms.

2: THE EXPRESSION OF GENOME
RNA transcription. RNA processing. Translation

3: THE ADJUSTMENT OF THE INFORMATION FLOW
The regulation of transcription in prokaryotes. Regulation of transcription in eukaryotes.

Genomi 4, T.A. Brown Edises
Biologia e Genetica, De Leo et al. Edises
Biologia Molecolare Amaldi et al. Zanichelli

The course aims to provide students with knowledge regarding the study of the structure, function, and regulation of biological macromolecules such as DNA, RNA, and proteins, focusing on the biochemical pathways in which they are involved. In particular, it will address the mechanisms underlying DNA replication and repair, as well as those that control the flow of genetic information from DNA to proteins, including transcription and translation, and the related cellular regulatory mechanisms. In this way, students will be able to understand and learn about the structure, function, and activity of biological macromolecules and the pathways involved in regulating and controlling the flow of biological information.

There are no prerequisites, although it is necessary to have basic knowledge of general chemistry and biology

The course is organized into lectures with computer-based support (PowerPoint) and printed materials (documents, scientific papers in PDF format).

The assessment of learning will take place through an oral examination. The questions will cover the basic and main aspects of molecular biology. Therefore, the questions will be specific to evaluate the fundamental knowledge of the subject. The student must demonstrate an understanding of the key aspects of the structure, function, and regulation of biological macromolecules, such as DNA, RNA, and proteins. The student's ability to discuss these points and establish possible connections will be analyzed. The grade is expressed on a scale of thirty, ranging from a minimum of 18 to a maximum of 30/30 with honors.

None

Structure of DNA
DNA molecules have a typical base composition. DNA is usually a right-handed double helix. DNA adopts different helical forms. Physical characteristics of the DNA molecule: denaturation and renaturation.
Structure of RNA
RNA molecules have a typical base composition. RNA World: mRNA, tRNA, rRNA, small RNAs, and other RNAs.
DNA Replication
Meselson and Stahl experiment. General characteristics of DNA duplication. Replication in bacteria. The structure and biological role of different prokaryotic DNA polymerases. Exonuclease activity of DNA polymerase III: proofreading. Replication in eukaryotes. The structure and biological role of different eukaryotic DNA polymerases. Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) as a link between duplication and the cell cycle. Telomeres and telomerase: the problem of ends in the eukaryotic genome.
Mutations and DNA Repair Mechanisms
Types of mutations. Spontaneous mutations: replication errors, base tautomerism, triplet expansions. Induced mutations: chemical agents, physical agents. Chemical agents: base analogs, deaminating agents, alkylating agents, and intercalating agents. Physical agents: UV radiation, ionizing radiation, heat. Repair systems: direct repair, base and nucleotide excision repair, mismatch repair, recombination repair. SOS mechanism.
RNA Transcription
General characteristics of transcription. The structure of the prokaryotic promoter. Transcription in bacteria. Prokaryotic RNA polymerase and the importance of sigma factors. Intrinsic terminators and the rho protein. RNA maturation in bacteria. Transcription in eukaryotes. Characteristics and structure of eukaryotic RNA polymerases: comparison of eukaryotic promoters. The initiation complex and the role of general transcription factors in eukaryotes.
Maturation and Modifications of Messenger RNA
Signal sequences, capping, splicing and alternative splicing, self-splicing, and polyadenylation. Editing.
Maturation of ribosomal and transfer RNAs. Post-transcriptional modifications of rRNAs and tRNAs. RNA degradation.
Proteins
Steps in protein biosynthesis: the genetic code and its characteristics, the role of tRNA, aminoacyl-tRNA synthetases, initiation factors, elongation, and release in prokaryotes and eukaryotes. Inhibitors of protein synthesis.
Post-translational modifications (protein folding, proteolytic cleavage, chemical modification, and intein splicing), protein sorting, and degradation (the ubiquitin-proteasome system).
Regulation of Gene Expression
Regulation of gene expression in prokaryotes: the example of the lactose and tryptophan operons.
Regulation of gene expression in eukaryotes: the example of antisense RNA and the RNA interference mechanism (siRNA).