INGLESE

1: STRUTTURA DEGLI ACIDI NUCLEICI
La struttura chimica degli acidi nucleici. La struttura fisica del DNA. La topologia del DNA. La struttura dell'RNA.

2: MANTENIMENTO DEL GENOMA
La struttura del genoma, la cromatina e il nucleosoma. La replicazione del DNA. Mutazioni e meccanismi di riparazione del DNA.

3: L'ESPRESSIONE DEL GENOMA
Trascrizione dell'RNA. Processamento dell'RNA. Traduzione.

4: REGOLAZIONE DEL FLUSSO D'INFORMAZIONE
Regolazione della trascrizione nei procarioti. Regolazione della trascrizione negli eucarioti.

GENOME 4 by TA Brown
Taylor & Francis Group
ISBN-13: 978-0815345084

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Lo studente acquisirà conoscenze avanzate della struttura, funzione e regolazione delle macromolecole biologiche, come DNA, RNA e proteine, con particolare attenzione ai percorsi biochimici in cui esse sono coinvolte. In particolare, verranno approfonditi i meccanismi alla base della replicazione e della riparazione del DNA, così come quelli che controllano il flusso di informazioni genetiche dal DNA alle proteine, la trascrizione e la traduzione, e i relativi meccanismi di regolazione cellulare. In questo modo, lo studente sarà in grado di comprendere la struttura, la funzione e l'attività delle macromolecole biologiche e dei percorsi coinvolti nella regolazione e nel controllo del flusso di informazioni biologiche
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite all’interpretazione dei meccanismi fisiopatologici, utilizzare in modo appropriato le principali tecniche di laboratorio di biologia molecolare, interpretare dati sperimentali e correlare i risultati molecolari con i quadri clinici.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente dati scientifici e risultati sperimentali, riconoscere limiti e potenzialità delle metodologie molecolari e formulare ipotesi interpretative basate su evidenze scientifiche, integrando le informazioni molecolari nel contesto clinico.
ABILITÀ COMUNICATIVE
Lo studente sarà in grado di utilizzare correttamente la terminologia della biologia molecolare, comunicare informazioni scientifiche in modo chiaro a interlocutori specialisti e non specialisti, presentare dati sperimentali in forma orale e scritta e interagire efficacemente in contesti multidisciplinari.
CAPACITÀ DI APPRENDERE
Lo studente svilupperà la capacità di aggiornamento continuo nel campo della biologia molecolare, l’abilità di consultare criticamente la letteratura scientifica e l’autonomia nello studio e nell’approfondimento di tematiche avanzate, con particolare attenzione all’apprendimento permanente in ambito biomedico

Non ci sono prerequisiti, anche se è necessario aver acquisito conoscenze di base di chimica generale.

Lezioni frontali, flipped classrooms. La frequenza alle lezioni ed alle esercitazioni pratiche è obbligatoria e sarà registrata tramite app. È necessario avere almeno il 75% della frequenza per accedere all'esame di profitto

La valutazione delle competenze dello studente si basa su un esame orale (viva voce). Le domande coprono sia gli aspetti di base che i principali aspetti della biologia molecolare. Le domande saranno specifiche per valutare le conoscenze di base sull'argomento. Ciò significa che lo studente deve conoscere i passaggi fondamentali della struttura, funzione e regolazione delle macromolecole biologiche, come DNA, RNA e proteine. Lo studente deve essere in grado di discutere su questi argomenti e di collegare e analizzare i vari temi.
L'esame, che comprende più moduli del corso, prevede un'unica votazione finale, determinata attraverso una valutazione integrata e collegiale dello studente.
Il voto finale è espresso in trentesimi, dove 18 rappresenta il minimo e 30 il massimo.

Gli studenti avranno accesso alle slide e ad altre risorse tramite strumenti web forniti da Unicampania

Esperimenti di Avery, Griffith, Hershey e Chase.
Acidi nucleici.
Struttura e proprietà dei nucleotidi: i nucleotidi sono costituiti da basi, zuccheri e fosfati caratteristici. Il legame fosfodiesterico unisce le unità di nucleotidi negli acidi nucleici. Le basi dei nucleotidi influenzano la struttura tridimensionale degli acidi nucleici. Altri ruoli dei nucleotidi nelle cellule.
Struttura del DNA.
Le molecole di DNA hanno una composizione basale tipica. Di solito il DNA è una doppia elica destrorsa. L'elica del DNA presenta diverse forme. Caratteristiche fisiche della molecola di DNA: denaturazione e rinaturazione.
Struttura dell'RNA
Le molecole di RNA hanno una composizione basale tipica. Mondo RNA: mRNA, tRNA, rRNA, piccoli RNA e altri RNA.
Replicazione del DNA.
Esperimento di Meselson e Stahl. Caratteristiche generali della duplicazione del DNA. Replicazione nei batteri. La struttura e il ruolo biologico delle diverse DNA polimerasi procariotiche. Attività esonucleasica della DNA polimerasi III: correzione delle bozze. Replicazione negli eucarioti. La struttura e il ruolo biologico delle diverse DNA polimerasi eucariotiche. Antigene nucleare della cellula proliferante (PCNA) come collegamento tra duplicazione e ciclo cellulare. Telomeri e telomerasi: il problema delle estremità nel genoma eucariotico.
Mutazioni e meccanismi di riparazione del DNA.
Tipi di mutazioni. Mutazioni spontanee: errori di duplicazione, tautomeria cheto-enolica, espansione di triplette. Mutazioni indotte: agenti chimici, agenti fisici. Agenti chimici: analoghi delle basi, agenti deaminanti, agenti alchilanti e agenti intercalanti. Agenti fisici: radiazione UV, radiazione ionizzante, calore. Sistemi di riparazione: riparazione diretta, riparazione per escissione di nucleotidi e di basi, riparazione delle disappaiature, riparazione per ricombinazione. Meccanismo SOS.
Trascrizione dell'RNA.
Caratteristiche generali della trascrizione. La struttura del promotore procariotico. Trascrizione nei batteri. Biologia strutturale della RNA polimerasi batterica e il ruolo chiave dei fattori sigma. Terminatori intrinseci e proteina rho. Maturazione dell'RNA nei batteri. Trascrizione negli eucarioti. Caratteristiche e struttura delle RNA polimerasi eucariotiche: confronto tra promotori eucariotici. Complesso di pre-inizio della trascrizione (PIC) e ruolo dei fattori di trascrizione generali negli eucarioti.
Maturazione e modificazioni dell'RNA messaggero: sequenze segnale, capping, splicing e splicing alternativo, auto-splicing e poliadenilazione. Editing.
Maturazione dell'RNA ribosomiale e di trasferimento. Modificazioni post-trascrizionali di rRNA e tRNA. Degradazione dell'RNA.
Proteine
Fasi della biosintesi delle proteine: il codice genetico e le sue caratteristiche, ruolo del tRNA, aminoacil-tRNA sintetasi, fattori di inizio, di allungamento e di rilascio nei procarioti e negli eucarioti. Inibitori della sintesi proteica. Modificazioni post-traduzionali (ripiegamento delle proteine, taglio proteolitico, modificazione chimica e splicing di inteine), smistamento e degradazione delle proteine (sistema ubiquitina-proteasoma).
Regolazione dell'espressione genica
Regolazione dell'espressione genica nei procarioti: operoni del lattosio e del triptofano.
Regolazione dell'espressione genica negli eucarioti: l'esempio dell'RNA antisenso e il meccanismo di interferenza dell'RNA (siRNA).

English

1: STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS
The chemical structure of nucleic acids. The physical structure of DNA. The DNA topology. The structure of RNA.

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

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

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

GENOME 4 by TA Brown
Taylor & Francis Group
ISBN-13: 978-0815345084

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
The student will gain advanced knowledge of the structure, function, and regulation of biological macromolecules, such as DNA, RNA, and proteins, with particular attention to the biochemical pathways in which they are involved. In particular, the mechanisms underlying DNA replication and repair will be explored, as well as those controlling the flow of genetic information from DNA to proteins, transcription and translation, and related cellular regulatory mechanisms. In this way, the student will be able to understand the structure, function and activity of biological macromolecules and the pathways involved in regulating and controlling the flow of biological information.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
The student will be able to apply acquired knowledge to the interpretation of pathophysiological mechanisms, appropriately use main molecular biology laboratory techniques, interpret experimental data, and correlate molecular findings with clinical conditions.
MAKING JUDGEMENTS
The student will develop the ability to critically evaluate scientific data and experimental results, recognize the strengths and limitations of molecular methodologies, and formulate evidence-based interpretative hypotheses by integrating molecular information into the clinical context.
COMMUNICATION SKILLS
The student will be able to correctly use molecular biology terminology, communicate scientific information clearly to both specialist and non-specialist audiences, present experimental data in oral and written forms, and effectively interact in multidisciplinary settings.
LEARNING SKILLS
The student will develop the ability for continuous updating in molecular biology, skills in critically consulting scientific literature, and autonomy in studying and deepening advanced topics, with particular emphasis on lifelong learning in the biomedical field

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

Lectures, flipped classroom. Attendance at lessons and practical exercises is mandatory and will be recorded via the app. Student must have at least 75% attendance to access the profit exam.

Evaluation of student proficiency is based on and oral test (viva voce). Questions cover the basic aspects as well as the main aspects of molecular biology. The questions will be as specific to evaluate the basic knowledge of the topic. This means that the student must know the key steps of the structure, function and regulation of biological macromolecules, such as DNA, RNA and proteins. The student should be able to discuss on these topics and be able to connect and analyze the different subjects.
The exam, which includes multiple course modules, has a single final grade, determined through an integrated and collegial assessment of the student.
The final grade is expressed in 30/30 where 18 represents the minimum and 30 the maximum.

Students will have access to slides and other resources through web tools provided by Unicampania

Experiments by Avery, Griffith, Hershey e Chase.
Nucleic Acids.
Structure and properties of nucleotides the nucleotides are made of bases, sugars and phosphates characteristic. Phosphodiester bond combine nucleotide units in nucleic acids. The nucleotide bases influence the three-dimensional structure of nucleic acids. Other roles of nucleotides in cells.
DNA structure.
DNA molecules have a typical base composition. Usually DNA is a double helix right-handed. The DNA helix shows different shapes. Physical characteristics of the DNA molecule: denaturation and renaturation.
RNA structure
RNA molecules have a typical base composition. RNA World: mRNA, tRNA, rRNA, small RNA and other RNA.
DNA replication.
Experiment by Meselson and Stahl. General features of DNA duplication. Replication in bacteria. The structure and the biological role of the different prokaryotic DNA polymerases. Exonuclease activity of DNA polymerase III: proofreading. Replication in eukaryotes. The structure and the biological role of the different eukaryotic DNA polymerases. Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) link between duplication and cell cycle. Telomere and telomerase: the problem of extremities in the eukaryotic genome.
Mutations and mechanisms of DNA repair.
Types of mutations. Spontaneous mutations: duplication errors, Keto–enol tautomerism, Trinucleotide Repeat Expansion. Induced mutations: chemical agents, physical agents. Chemical agents: base analogues, deaminating agents, alkylating agents and intercalating agents. Physical agents: UV radiation, ionizing radiation, heat. Repair Systems: direct repair, nucleotide excision repair and base excision repair, mismatch repair, recombination repair. SOS mechanism.
RNA transcription.
General characteristics of the transcription. The structure of the prokaryotic promoter. Transcription in bacteria. Structural Biology of Bacterial RNA Polymerase and the key rule of sigma factors. Intrinsic terminators and the rho protein. RNA maturation in bacteria. Transcription in eukaryotes. Characteristics and structure of eukaryotic RNA polymerases: comparison between eukaryotic promoters. The transcription pre-initiation complex (PIC) and the role of general transcription factors in eukaryotes.
Maturation and modifications of the messenger RNA: signal sequences, capping, splicing and alternative splicing, self-splicing and polyadenylation. Editing
Maturation of ribosomal RNA and transfer. Post-transcriptional modifications of rRNA and tRNA. RNA degradation.
Protein
The stages of protein biosynthesis: the genetic code and its characteristics, role of tRNA, aminoacyl-tRNA synthetase, start factors, elongation and release in prokaryotes and eukaryotes. Inhibitors of protein synthesis. Post-translational modifications (protein folding, proteolytic cutting, chemical modification and splicing of inteins), sorting and degradation of proteins (the ubiquitin-proteasome system). Regulation of gene expression
Regulation of gene expression in prokaryotes: lactose and tryptophan operons.
Regulation of gene expression in eukaryotes: the example of antisense RNA and the mechanism of RNA interference (siRNA).