Corso di laurea: Biologia cellulare e molecolare Programmazione per l'A.A. 2015/2016

Contenuti grammaticali del corso
- To be and to have as main and auxiliary verbs. Impersonal statements.
- Nouns: countable and uncountable
-The simple present: to express states, general truths, habits.
-The present continuous: to put emphasis on the course or duration of an action.
- The future tense: to signal predictions, intentions and anticipation.
- Adverbs and prepositions of space and movement, manner, means and instruments.
- Comparative and superlative adjectives.
- The possessive genitive: Saxon and ‘of’ genitive in descriptive statements.
- Noun phrases, modifiers and qualifiers of nouns and phrases.
- Modal verbs: to express mental and/or physical ability, possibility, necessity, probability, remote possibility, suppositions.
- The passive voice: present and past tense, by and the agent, agentless passive.
- The relative clauses: identifying, non-identifying and reduced relative clauses.
- The indefinite article: in definitions, introductions and partitive phrases.
- The definite article.
- The present perfect: to focus on events and results.
- The first, second and third type conditional.0

Contenuti lessicali del corso
- Lettura e discussione di testi scientifici nell’ambito della biologia.

Le attività e gli esercizi svolti durante il corso sono presenti nel testo consigliato (Get Inside Language, MacMillan Education 2013). Il loro contenuto sarà integrato da letture di articoli, su tematiche d’interesse generale e disciplinare, scelti da riviste e siti specialistici e da materiale multimediale.

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 biotecnologico
Probiotici e loro applicazioni diagnostica immunologica, anticorpi monoclonali, sistemi diagnostici a DNA,diagnostica molecolare
Bersagli 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

Studio dei microrganismi di interesse bio-medico e industriale.
Cenni di tassonomia ed identificazione Filo-genomica: I benefici della combinazione tra ricostruzione evolutiva e l’analisi genomica. Applicazioni Interazione uomo-microrganismi.
Meccanismi 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 microbiotici.
Immunità ed immunizzazione: Vaccini tradizionali e ricombinanti
Sintesi microbica di prodotti commerciali (enzimi di restrizione, piccole molecole biologiche, antibiotici, biopolimeri.
Agenti terapeutici e studio di nuovi bersagli molecolari
Studio 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

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.

Prima parte del corso: Bioinformatica
Programmi di allineamento di sequenze - programmi di allineamento globale e locale – significato biologico dell’allineamento - i programmi di allineamento nello screening di BD: FASTA e BLAST. Allineamento multiplo di sequenze – programma Clustal W. Ricerca di pattern e motivi funzionali in sequenze nucleotidiche e proteiche. Cenni di evoluzione molecolare – l’orologio molecolare – alberi filogenetici.
Progetti Genoma – implicazioni bioinformatiche – strategie di sequenziamento – annotazione – risultati e finalità della genomica
Tassonomia e classificazione delle proteine. - Metodi di determinazione della struttura 3D delle proteine - Banche dati PDB e MMDB - Altre Banche dati di rilievo nell'analisi delle proteine quali Expasy e Swiss-Prot - Predizioni di struttura secondaria delle proteine – Predizione di proteine di membrana - Classificazione di motivi e dominii – SCOP e CATH – Predizioni di struttura 3D delle proteine - Homology modeling - Threading - Predizione Ab Initio - Introduzione alla Molecular Dynamics.
Seconda parte del corso: Applicazione delle tecniche di Biologia Molecolare nello studio del poro della membrana mitocondriale esterna VDAC: caratterizzazione del ruolo biologico delle isoforme e identificazione di residui amminoacidici e domini proteici coinvolti nella funzione di canale. Tecniche per lo studio della funzione di un gene: produzione di proteine ricombinanti e loro utilizzo nel campo della ricerca e nelle applicazioni industriali; tecniche di mutagenesi (mutagenesi sito-specifica, costruzione di chimere mediante PCR, gene assembly con PCR, mutagenesi per trasposizione); generazione di organismi transgenici (piante transgeniche mediante vettore binario e vettore cointegrato; animali transgenici transgenesi standard, gene targeting, transgenesi condizionale); RNA regolatori e silenziamento genico ( significato biologico e applicazioni); analisi dell’espressione genica (real-time PCR, analisi di sequenze regolatorie, cDNA microarray, oligonucleotidi microarray, array di proteine).

S. Pascarella, A. Paiardini -Bioinformatica; dalla sequenza alla struttura delle proteine- Zanichelli.
J.D.Watson, A.A.Caudy, R.M.Myers, J.A.Witkowski-DNA ricombinante-Geni e Genomi-Zanichelli.
J.W.Dale, M.v.Schantz, N.Plant-Dai Geni ai Genomi-principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante-EdiSES.
Materiale didattico aggiuntivo sarà fornito dal docente. Vedi sito: http://www.unictbiolmol-lab.it/

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 lisosomiale Catabolismo 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 segnale Breve riepilogo sulla struttura delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Strutture super secondarie. Domini strutturali e funzionali. Folding. Chaperonine.Principali metodiche di indagine analitica. Malattie neurodegenerative e vitageni.

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