Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Medicina e Chirurgia
MEDICINA E CHIRURGIA
Insegnamento
BIOLOGIA MOLECOLARE
ME20100929, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Laurea magistrale ciclo unico 6 anni in
MEDICINA E CHIRURGIA (Ord. 2015)
ME1726, ordinamento 2015/16, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese MOLECULAR BIOLOGY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Medicina (DIMED)
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo NON è possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta Insegnamento riservato SOLO agli iscritti al corso di MEDICINA E CHIRURGIA (Ord. 2015)

Docenti
Responsabile STEFANO PICCOLO BIO/11
Altri docenti DORIANNA SANDONA' BIO/11

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
ME20100929 BIOLOGIA MOLECOLARE STEFANO PICCOLO ME1727

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative BIO/11 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ATTIVITÀ DIDATTICHE A PICCOLI GRUPPI 0.0 16 0.0
LEZIONE 6.0 56 94.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2015

Syllabus
Prerequisiti: Aver fatto propri gli insegnamenti precedenti di Chimica biologica, istologia, citologia ed embriologia, e biologia applicata
Conoscenze e abilita' da acquisire: Al termine del corso lo studente dovrà:
- Conoscere l’organizzazione strutturale dei geni in procarioti ed eucarioti
- Conoscere i meccanismi generali di trascrizione e i diversi livelli di regolazione dell’espressione genica in procarioti ed eucarioti
- Conoscere i fondamenti delle tecniche base di ingegneria genetica e delle recenti strategie di manipolazione genetica e di genome editing
- Conoscere i fondamenti delle tecniche per lo studio dell’espressione genica e della regolazione epigenetica di cellule e tessuti
- Capire gli ambiti di applicazioni delle tecniche affrontate nella diagnostica e nella ricerca medica
- Risolvere problemi riguardanti l’interpretazione del genotipo di organismi procarioti o eucarioti a partire dal loro fenotipo
- Risolvere e proporre soluzioni a semplici problemi o domande che simulano il processo di scoperta della ricerca di base
- Conoscere le principali vie di comunicazione biochimica e biofisica della cellula e dei tessuti e saper fornire esempi sul coinvolgimento di queste nei processi embriologici e patologici
Modalita' di esame: L’esame si compone di due parti (salvo diversa indicazione), una a scelta multipla ed una con domande aperte.
Criteri di valutazione: Lo studente dovrà raggiungere la sufficienza in entrambe le parti per il superamento dell’esame. L’esame ha lo scopo di valutare da una parte la completezza della preparazione nei diversi argomenti e dall’altra di valutare la capacità di analisi e applicazione degli insegnamenti attraverso la somministrazione di semplici problemi e simulazioni teoriche di esperimenti.
Contenuti: Principi generali: genetica mendeliana, alleli null, ipomorfi, neomorfi, alleli costitutivamente attivi. Complementazione genica nei batteri; inferenza di cascate geniche a partire da analisi di epistasi, l’esempio della fenilchetonuria.

Controllo dell’espressione genica: promotori ed enhancer.
Moduli e domini di legame al DNA. Sequenze consenso, cooperatività ed allosteria nel controllo dell’espressione genica. Gli stadi della trascrizione nei procarioti e negli eucarioti. Struttura, domini e funzione dei fattori sigma. Attenuazione e antiterminazione. Risposta allo stress nei batteri. Cascate di fattori sigma. Eterogeneità dei fattori sigma. Fattori di trascrizione batterici: l’operone lattosio. Regolazione positiva e negativa dell’operone lattosio e modulazione allosterica. Il modello genetico di funzionamento dell’operone lattosio elaborato da Monod, Jacob e Lwoff.

Polimerasi eucariotiche. RNA Polimerasi II: fattori basali e assemblaggio del complesso di inizio. Regolazione trascrizionale. Concetti generali e meccanismi: modularità e cooperatività, interazione promotori-enhancer. Tecniche di analisi della topografia e conformazione cromatinica. Terminazione della trascrizione e processamento dell’RNA negli eucarioti.

Controllo combinatoriale dell’espressione genica. Geni Hox e identità dei segmenti corporei.

Epigenetica. Definizioni, metilazione del DNA ed effetti sulla trascrizione. Memoria ed epigenetica. Interazione tra fattori di trascrizione ed epigenetici. Imprinting. Ereditarietà epigenetica. Inattivazione del cromosoma X. Tecniche di immunoprecipitazione della cromatina e sequenziamento (ChIP e ChIP-seq). Struttura della cromatina, rimodellamento della cromatina e codice istonico. Memoria epigenetica durante la replicazione cellulare. Epigenetica e cancro. Farmaci epigenetici per la terapia tumorale.

Differenziamento cellulare. Plasticità e robustness. Il complesso Polycomb. Riprogrammazione cellulare con fattori di trascrizione. iPSC, transdifferenziamento e metaplasia. Tecnica del trapianto nucleare e limitazioni.

RNA non codificanti in biologia e medicina.
MicroRNA, long non-coding RNA, RNA interference con siRNA e applicazione in biomedicina. Metodi di studio dei miRNA.

Tecniche del DNA ricombinante ed evoluzioni in biologia molecolare.
Concetti generali. Sviluppo di modelli animali e cellulari per lo studio delle malattie. Topi transgenici, knock-in e knock-out. Metodi per il controllo spazio-temporale dell’espressione genica in animali modello. Cassette geniche condizionali per il controllo temporale degli oncogeni.

Editing del genoma.
Tecniche di base per l’editing del genoma, sviluppo e applicazioni della tecnica CRISPR/Cas9. Problemi bioetici associati all’editing del genoma.

Vie di segnale e regolazione della trascrizione genica in biomedicina. Come le vie di segnale regolano il destino cellulare in contesti fisiologici e patologici. Come i fattori di trascrizione e le citochine regolano la trascrizione genica e il comportamento cellulare. Strategie generali di comunicazione tra cellule. Descrizione di diverse vie di segnale: Wnt/β-catenina, superfamiglia TGFβ, Delta/Notch, Sonic Hedgehog, Recettori tirosina-chinasi. Vie di segnale cellulare per le caratteristiche biofisiche del microambiente: la via indotta dall’ipossia (HIF) e trasduzione dei segnali meccanici (via di YAP/TAZ.

Principi di analisi del genoma e del trascrittoma.
Metodi di manipolazione e indagine di database di sequenze genomiche. Next-Generation Sequencing (NGS), RNA-seq, exome-sequencing. Analisi di singole cellule per la comprensione della complessità e la eterogeneità dei tessuti.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Tutto il programma dettagliato viene svolto durante le lezioni frontali durante le quali vengono presentate slide con figure ed informazioni scritte. Le slide verranno anche accompagnate da video, soprattutto negli argomenti più pratici e applicativi per favorire l’apprendimento attraverso la visualizzazione delle tecniche. Per alcuni argomenti sono previsti momenti di discussione libera all’interno della classe (ad esempio relativamente alle applicazioni pratiche delle più recenti tecniche di manipolazione genetica). Verranno programmate delle lezioni di ripasso per gli argomenti avvertiti come difficili.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutto il programma oggetto di esame verrà svolto durante le lezioni frontali, le esercitazioni teoriche e le lezioni di ripasso.
Testi di riferimento:
  • Lewin, Benjamin, <<Il >>gene 10.Benjamin Lewin ... [et al.]. Bologna: Zanichelli, 2012. Cerca nel catalogo
  • Weaver, Robert Franklin; Salvatore, Paola; Zambrano, Nicola, Biologia molecolareRobert F. Weaveredizione italiana a cura di Paola Salvatore, Nicola Zambrano. Milano: McGraw-Hill, 2009. Cerca nel catalogo
  • Watson, James D., DNA ricombinantegeni e genomiJames D. Watson ... [et al.]. Bologna: Zanichelli, 2008. Cerca nel catalogo
  • Amaldi, Francesco, Biologia molecolareFrancesco Amaldi ... [et al.]. Rozzano: Casa Editrice Ambrosiana, 2018. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Problem based learning
  • Interactive lecturing
  • Questioning
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere