LA BIOLOGIA MOLECOLARE E UNA BRANCA DELLA BIOLOGIA CHE STUDIA LE BASI MOLECOLARI DELLE FUNZIONI BIOLOGICHE, PONENDO UNA PARTICOLARE ATTENZIONE A QUEI

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1 CONCETTI DI BASE

2 LA BIOLOGIA MOLECOLARE E UNA BRANCA DELLA BIOLOGIA CHE STUDIA LE BASI MOLECOLARI DELLE FUNZIONI BIOLOGICHE, PONENDO UNA PARTICOLARE ATTENZIONE A QUEI PROCESSI CHE COINVOLGONO GLI ACIDI NUCLEICI.

3 ARGOMENTI CENTRALI DELLA BIOLOGIA MOLECOLARE SONO AD ESEMPIO: 1. LO STUDIO DELLA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DELLE MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (DNA, RNA E PROTEINE) 2. L ANALISI DELLE RELAZIONI ESISTENTI TRA LA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DI PROTEINE ED ACIDI NUCLEICI E LE FUNZIONI BIOLOGICHE DA ESSI SVOLTE

4 3. LE INTERAZIONI MOLECOLARI 4. LO STUDIO DEI GENOMI E DEI LORO MECCANISMI DI REPLICAZIONE 5. I PROCESSI DI TRASCRIZIONE E TRADUZIONE DELL INFORMAZIONE GENICA

5 VA INOLTRE EVIDENZIATO CHE IN SENO ALLA BIOLOGIA MOLECOLARE SI SONO SVILUPPATE NUMEROSE IMPORTANTI METODICHE, COMPLESSIVAMENTE NOTE COME METODICHE DEL DNA RICOMBINANTE O TECNOLOGIE RICOMBINANTI, CHE CONSENTONO LA RIVELAZIONE, L ANALISI E LA MANIPOLAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI. QUESTE METODICHE HANNO MOLTEPLICI POTENZIALITA APPLICATIVE E PER QUESTO SONO STATE ESPORTATE IN MOLTI ALTRI CAMPI DELLA BIOLOGIA E DELLA

6 MEDICINA, CONTRIBUENDO TRA L ALTRO ALLA NASCITA DELLE BIOTECNOLOGIE.

7 PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLE METODICHE DEL DNA RICOMBINANTE: FARMACI E VACCINI RICOMBINANTI DIAGNOSTICA CLINICA (MALATTIE INFETTIVE, MALATTIE EREDITARIE) ANALISI MEDICO-FORENSI TERAPIA GENICA TIPIZZAZIONE DI SPECIE ANIMALI E VEGETALI

8 ENZIMI STABILIZZATI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI GENOMICA FUNZIONALE MIGLIORAMENTO GENETICO DI SPECIE ANIMALI E VEGETALI

9 LA NASCITA DELLA BIOLOGIA MOLECOLARE SI PUO FARE RISALIRE AL 1953, QUANDO JAMES WATSON E FRANCIS CRICK DEFINIRONO LA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DEL DNA.

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11 PROGRAMMA DEL CORSO

12 GLI ACIDI NUCLEICI SONO MOLECOLE POLIMERICHE LINEARI FORMATE DA NUCLEOTIDI. ESSI COMPRENDONO: ACIDO RIBONUCLEICO O RNA ACIDO DEOSSIRIBONUCLEICO O DNA

13 FIGURA 3.2A GENOMI II

14 FIGURA 2.1 GENOMI II

15 FIGURA 1.1 GENOMI II: LOCALIZZAZIONE DEL DNA NELLA CELLULA EUCARIOTICA

16 I MITOCONDRI SONO ORGANULI SEMIAUTONOMI, DOTATI DI UN PROPRIO GENOMA, PROPRI RIBOSOMI E PROPRI RNA DI TRASPOSTO PER OPERARE LA SINTESI PROTEICA.

17 FIGURA 1.22 GENOMI II

18 NON TUTTE LE PROTEINE MITOCONDRIALI SONO SINTETIZZATE NEI MITOCONDRI. ALCUNE DI ESSE SONO CODIFICATE DAL GENOMA NUCLEARE E SONO SINTETIZZATE NEL CITOPLASMA PER POI ESSERE INDIRIZZATE AI MITOCONDRI

19 FIGURA 2.3 GENOMI II: LOCALIZZAZIONE DEL DNA NELLA CELLULA PROCARIOTICA

20 TABELLA 8.1 GENOMI III

21 TABELLA 8.3 FONDAMENTI DI BIOL. MOL.

22 FIGURA 44.2 DULBECCO-VIROLOGIA. NEI VIRUS IL GENOMA PUO ESSERE A DNA O AD RNA

23 FIGURA 1.4 GENOMI II

24 POSSIBILI DEFINIZIONI DI GENE: UN SEGMENTO DI DNA CHE CODIFICA UNA PROTEINA (SI PUO APPLICARE SOLO AI GENI CODIFICANTI) UN SEGMENTO DI DNA TRASCRITTO IN UNA MOLECOLA DI RNA FUNZIONALE (TALE DEFINIZIONE COMPRENDE ANCHE I GENI RIBOSOMALI, I GENI DEGLI RNA DI TRASPORTO, I GENI DEI MICRORNA)

25 PER INFORMAZIONE GENICA SI INTENDE L ESATTA SEQUENZA DELLE BASI DELL ACIDO NUCLEICO.

26 DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA: DNA REPLICAZIONE TRASCRIZIONE RNA TRADUZIONE PROTEINE

27 PER GENOMA SI INTENDE L INTERO CONTENUTO DI DNA DI UNA CELLULA O DI UN INDIVIDUO. IL TRASCRITTOMA RAPPRESENTA L INTERO CONTENUTO DI mrna DI UNA CELLULA CIOE L INSIEME DEI TRASCRITTI CODIFICANTI. PER PROTEOMA SI INTENDE IL CONTENUTO PROTEICO COMPLESSIVO DI UNA CELLULA.

28 FIGURA 3.1 GENOMI II

29 IN UN ORGANISMO PLURICELLULARE I DIFFERENTI TIPI CELLULARI POSSEGGONO LO STESSO GENOMA MA DIFFERENTI TRASCRITTOMI E PROTEOMI, CIASCUNO DEI QUALI DEFINISCE UN PARTICOLARE ASSETTO STRUTTURALE E METABOLICO.

30 UNITA DI MISURA DELLA LUNGHEZZA PIU UTILIZZATE IN BIOLOGIA MOLECOLARE (QUELLE IN ROSSO) m mm = 10-3 m μm = 10-6 m nm = 10-9 m Å = m

31 UNITA DI MISURA DEL PESO PIU UTILIZZATE IN BIOLOGIA MOLECOLARE g mg = 10-3 g μg = 10-6 g ng = 10-9 g

32 UNITA DI MISURA DEL VOLUME PIU UTILIZZATE IN BIOLOGIA MOLECOLARE l (litro) ml = 10-3 l = 1 cm 3 μl = 10-6 l = 1 mm 3

33 DATO CHE IL DNA E FORMATO DA DUE FILAMENTI POLINUCLEOTIDICI, LA LUNGHEZZA DELLE MOLECOLE E ESPRESSA IN TERMINI DI COPPIE DI BASI O bp (BASE PAIRS). DNA MOLTO LUNGHI SONO MEGLIO DESCRITTI INTERMINI DI kb (CHILOBASE) = bp Mb (MEGABASE) = bp Gb (GIGABASE) = bp

34 TABELLA 2.1 GENOMI II

35 NELL UOMO I GENI SONO GENERALMENTE MOLTO DISTANTI GLI UNI DAGLI ALTRI E LA PORZIONE DEL GENOMA CHE CODIFICA PROTEINE E PARI A CIRCA IL 5 %.

36 ASPETTI ORGANIZZATIVI

37 LE DIAPOSITIVE DELLE LEZIONI SI POSSONO SCARICARE DAL SITO WEB DEL DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE AMBIENTALI, BIOLOGICHE E FARMACEUTICHE ENTRATI NELL AREA DOWNLOAD, SELEZIONARE LA CARTELLA RUSSO DA CUI POSSONO ESSERE SCARICATI GLI APPUNTI

38 MODALITA DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI

39 ORARIO DELLE LEZIONI ORARIO DI RICEVIMENTO DEGLI STUDENTI