Corso di laurea: Biologia cellulare e molecolare Programmazione per l'A.A. 2013/2014

Polimorfismi genetici e marcatori molecolari:I polimorfismi del DNA; misura dell'eterozigosità; analisi dell'associazione; mappe genetiche e mappe fisiche.Applicazioni dell'analisi dei polimorfismi del DNA agli studi su evoluzione, patologia, antropologia, farmacologia,discipline forensi.Dupliconi e CNV: metodi di indagine e effetti fenotipici.Principali database di sequenza: metodi di consultazione ed analisi bioinformatiche.Lo studio della cromatina; l'imprinting genomico e sue implicazioni nello sviluppo e nella patologia; oncogeni e oncosoppressori; geni e loci coinvolti nel ritardo mentale; patologie mitocondriali; mutazioni dinamiche e loro effetti fenotipici.

Applicazione della genetica microbica e biotecnologie (tecnica del DNA-ricombinante, vettori di clonaggio emutagenesi)L’era genomica ed i genomi microbici: Genetica e genomica batterica indirizzata allo studio dei nuovi targetmolecolari (Mappe fisiche e molecolari, PCR e progettazione di primers, Real-Time PCR, DNA sequencing; analisi di sequenza- Computer assisted sequence analysis: comparazione di sequenza nucleotidiche e aminoacidi che (BLAST, Clustalw, ExPASy)Biotecnologia molecolare dei sistemi microbici: microrganismi di interesse biotecnologicoProbiotici e loro applicazioni diagnostica immunologica, anticorpi monoclonali, sistemi diagnostici a DNA,diagnostica molecolareBersagli e saggi per scoprire nuovi agenti antibatterici: morte cellulare programmata quale bersaglio per antibiotici

Molecular Genetics of Bacteria- Jeremy Dale Editor John Wiley and Sons
Molecular Genetics of Bacteria-Snyder&Chapman ASM Pre
Microbial Biotechnology – Lee Yuan Kun
Biologia dei microrganismi, Gianni Deho, Enrica Galli,
Glick et al – Molecular Biotechnology 3th ed. ASM
Articoli in Inglese

Il genoma degli eucarioti - Visione generale delle dimensioni, del contenuto genico e dell'organizzazione delle sequenze nel genoma nucleare e nei genomi degli organelli citoplasmatici. Aspetti generali dell'evoluzione del genoma nucleare.Metodi di studio dei cromosomi - Le colture di cellule in vitro. Tecniche standard per la preparazione di cromosomi metafasici e prometafasici. I bandeggi cromosomici: bandeggi strutturali e bandeggi dinamici. Il Sistema Internazionale per la Nomenclatura in Citogenetica (ISCN). Il riconoscimento dei cromosomi umani con il bandeggio G. I cariotipi dei Vertebrati. I microcromosomi di Uccelli e Rettili. L’ibridazione in situ fluorescente: principi generali, metodi di marcatura delle sonde e di rilevazione del segnale. L’ibridazione su cromosomi, su nuclei e su fibre di cromatina. Lo studio dei genomi a livello cromosomico nella post-genomica.Organizzazione composizionale del genoma nucleare - Il gradiente di CsCl per lo studio dei genomi. Il DNA della banda principale e il DNA satellite. Caratteristiche composizionali del genoma dei Vertebrati eterotermi ed omeotermi. Il frazionamento composizionale del DNA genomico. Le isocore. Caratteristiche strutturali e funzionali associate alle isocore. L'organizzazione composizionale del genoma delle piante.Evoluzione composizionale del genoma eucariotico - Modelli di evoluzione del genoma dei vertebrati. Il “major compositional shift” e il "minor compositional shift". Il neogenoma e il paleogenoma. Ipotesi sull'origine delle isocore ricche in GC.Organizzazione strutturale e funzionale del genoma eucariotico - Centromeri, telomeri e origini di replicazione:funzione e organizzazione. Le sequenze altamente ripetute e mediamente ripetute: caratteristiche e distribuzione cromosomica. Le sequenze ripetute altamente polimorfiche e il loro utilizzo nei protocolli standard per l’identificazione genetica in criminalistica e per l’analisi del legame di filiazione. Le sequenze L1 e Alu. Le famiglie geniche e gli pseudogeni. La distribuzione genica non uniforme nei cromosomi dei Vertebrati omeotermi. Le bande T. Le mappe composizionali dei cromosomi dei Vertebrati. Correlazione tra sequenza nucleotidica, isocore e bande cromosomiche. Le bande H3+ e le bande L1+: caratteristiche e distribuzione nei cromosomi umani. L’organizzazione dei cromosomi in interfase. I territori cromosomici e i domini intercromosomici. Distribuzione dei cromosomi e dei geni nel nucleo. Localizzazione e conformazione del DNA delle bande H3+ ed L1+ nei nuclei interfasici.Il trascrittoma e l'organizzazione della cromatina - I geni costitutivi e i geni tessuto-specifici: caratteristiche composizionali e strutturali e distribuzione cromosomica. Livello di espressione delle bande cromosomiche. Correlazione tra distribuzione genica, struttura della cromatina ed espressione genica. Caratteristiche della cromatina trascrizionalmente attiva e trascrizionalmente inattiva. Le modificazioni transitorie della cromatina e gli enzimi che rimodellano la cromatina. L’acetilazione degli istoni. La metilazione del DNA e l’imprinting genomico.L’eterocromatizzazione e l’inattivazione del cromosoma X: il gene Xist.

Bernardi. Structural and evolutionary genomics. Elsevier, Amsterdam, 2004.
Materiale didattico integrativo sarà fornito dal docente durante le lezioni.

Studio dei microrganismi di interesse bio-medico e industrialeCenni di tassonomia ed identificazione Filo-genomica: I benefici della combinazione tra ricostruzione evolutiva e l’analisi genomica. ApplicazioniInterazione uomo-microrganismiMeccanismi molecolari dell’azione patogena(Studio dei determinanti genici, isole di patogenicità, cassette geniche ed integroni, comunicazione cellulare – signalling, quorum sensing-esoprodotti )Biotecnologia molecolare dei sistemi microbiciImmunità ed immunizzazione: Vaccini tradizionali e ricombinantiSintesi microbica di prodotti commerciali (enzimi di restrizione, piccole molecole biologiche, antibiotici, biopolimeriAgenti terapeutici e studio di nuovi bersagli molecolariStudio dei meccanismi molecolari di resistenza agli antibiotici.Tecnologie tradizionali e ricombinanti in microbiologia di interesse industriale

Applicazioni Biomediche
Brock-Biologia dei microrganismi vol 2B
Perry –Microbiologia vol2- Zanichelli
Articoli in inglese
Colin Ratledge and Bjorn Kristiansen- Biotecnologie di base. Ed. Zanichelli
Materiale da altri testi in Inglese
Biologia dei microrganismi, Gianni Deho, Enrica Galli

Colture cellulari e loro applicazioni in campo biotecnologico. Allestimento, propagazione e conservazione di colture in sospensione ed aderenti al substrato. Determinazione e controllo di contaminazioni delle colture cellulari da parte di microrganismi. Colture primarie (espianti tissutali). Linee cellulari stabilizzate. Studio del ciclo cellulare e dell’apoptosi mediante tecniche citofluorimetriche. Tecniche di immunofluorescenza. Principali fluoro cromi utilizzati nella immunofluorescenza. Preparazione di cellule e tessuti per l’analisi microscopica a fluorescenza.. Gli anticorpi nella immunofluorescenza. Localizzazione contemporanea di due o più antigeni sullo stesso campione.Cellule mesenchimali staminali e loro differenziamento per lo sviluppo di modelli innovativi.Origine di cellule staminali umane pluripotenti. Isolamento e separazione di cellule differenziate da cellule staminali pluripotenti. Parallelismi e differenze tra cellule staminali e cellule tumorali. “Nicchie” delle cellule staminali.Prospettive di applicazione delle cellule staminali in campo terapeutico.Interazioni cellule-biomateriali e trasporto di biomolecole all’interno di matrici.Adesione cellulare ed adesione a substrati. Biomateriali utilizzati in ingegneria tissutale. Studio della morfologia cellulare e sue variazioni in funzione del biomateriale.Macromolecole biologiche e biosensoriMacromolecole biologiche e loro utilizzazione in biosensoristica. Introduzione alla sensoristica e principi difunzionamento. Biosensori: meccanismi di trasduzione del segnale biochimico. Tecniche di caratterizzazionestrutturale (AFM, XPS, spettrofotometria, caratterizzazione ottica - principi fisici). Esempi di Biosensori

Cofattori degli enzimi: ioni metallici e coenzimi - Struttura e funzione dei coenzimi derivati dalle vitamineidrosolubili e dai coenzimi nucleotidici.Vitamine: Vitamine idrosolubili - Vitamine liposolubili:Biosintesi, trasporto ed escrezione del colesterolo - Le lipoproteine plasmatiche: composizione e funzione.Modificazioni post- traduzionali: glicosilazione. Glicoproteine e proteoglicani.Metabolismo intracellulare delle proteine: degradazione attraverso la via ubiquitina proteosoma e la via lisosomialeCatabolismo degli amminoacidiI radicali liberi: Reazioni di dismutazione, reazione di Haber Weiss e reazione di Fenton. Lipoperossidazione.Sistemi di difesa enzimatici.Protein chinasi e fosfatasi nella segnalazione intracellulareRegolazione metabolica e trasduzione del segnaleBreve riepilogo sulla struttura delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Strutturesupersecondarie. Domini strutturali e funzionali. Folding. Chaperonine.Principali metodiche di indagine analiticaMalattie neurodegenerative e vitageni.

TESTI CONSIGLIATI
Berg J., Tymoczko J., and Stryer L. Biochimica

Aspetti generali – Fisiologia dei mitocondri – Regolazione delle funzioni cellulari per il tramite del calcioextracellulare – Risposte cellulari agli ormoni - Correnti di scambio sodio-calcio – Regolazione del clorointracellulare – Regolazione del volume cellulare – Ruolo della glia nella omeostasi di acqua e ioni – I trasporti di membrana nei globuli rossi - Canali ionici nelle cellule non-eccitabili – Canali ionici nello spermatozoo – Canali ionici nella cellula uovo – Biofisica della membrana nucleare – Modificazioni dei canali ionici durante lo sviluppo - Canali ionici chemiodipendenti – Canali ionici voltaggio-dipendenti - Canali ionici meccano-sensibili nelle cellule - eucariotiche – Accoppiamento stimolo-risposta nelle cellule sensoriali di tipo metabolico - Fattori di crescita – Formazione e rigenerazione delle sinapsi – I meccanismi di protezione – Controllo delle attività cellulari – Fisiologia degli epatociti - Effetti dell’alta pressione sui processi cellulari – Meccanismi cellulari dell’apprendimento.

Sperelakis – Cellular and Physiology Source Book: A Molecular Approach
Kandel et al. – Principi di Neuroscienze
Letteratura scientifica al riguardo: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi
http://www.guidolivolsi.it/pagina_dello_studente.htm
Materiale didattico fornito dal docente