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Biologia Molecolare - II° anno I° semestre

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Anno accademico 2011/2012

Docente
Prof. Raffaele Adolfo CALOGERO (Docente Titolare dell'insegnamento)
Insegnamento integrato
Periodo didattico
Secondo semestre
Crediti/Valenza
4
SSD dell'attività didattica
BIO/11 - biologia molecolare
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Italiano: Acquisizione di conoscenze riguardanti la struttura delle proteine e degli acidi nucleici. Acquisizione di conoscenze riguardanti la relazione struttura-funzione nelle proteine. Acquisizione di conoscenze riguardanti i meccanismi di interazione proteina-proteina e proteina-acidi nucleici. Acquisizione di conoscenze riguardanti i meccanismi di controllo dell’espressione genica. Acquisizione di conoscenze riguardanti la struttura del genoma umano. Inglese: Acquisition of knowledge about proteins and nucleic acids structure. Acquisition of knowledge concerning structure-function relationship in proteins. Acquisition of knowledge concerning protein-protein and protein-nucleic acids interactions. Acquisition of knowledge concerning the gene expression regulation. Acquisition of knowledge concerning the structure of human genome.

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Programma

Italiano:

Struttura delle proteine: la struttura primaria (caratteristiche chimico-fisiche degli aminoacidi). I componenti fondamentali della struttura secondaria delle proteine (Alfa eliche, Foglietti beta, Random coils, Loops). Generalità sulla struttura terziaria e quaternaria delle proteine. Organizzazione a domini delle proteine eucaristiche. Struttura ed implicazioni funzionali di domini di interazione Proteina/Proteina (SH3, Coiled-coils, SH2). Struttura ed implicazioni funzionali di domini di interazione Acidi nucleici/Proteina (Leucine-zipper, Zinc-finger, Helix-loop-helix, p53).

Le globine: Struttura terziaria e quaternaria. Caratteristiche funzionali della mioglobina ed emoglobina. Cinetiche di legame O2/CO2 alla mioglobina ed alla emoglobina. Cosa è l’effetto cooperativo. Il modello di Perutz. Mutazioni delle globine e loro implicazioni funzionali. Implicazioni strutturali della mutazione associata all’anemia falciforme.

Struttura delle immunoglobuline. Struttura degli Istoni. Modificazioni post-traduzionali delle proteine. Turnover delle proteine.

Cinetica enzimatica: Cosa è un enzima. Il meccanismo di azione delle proteasi a serina. La curva della velocità verso la concentrazione del substrato. Equazione di Michaelis, Vmax e la costante di Michaelis. Effetto della concentrazione dell'enzima sulla velocità di reazione. Uso diretto della curva v/[S] per l’analis della cinetica enzimatica. Metodo di Lineweaver-Burk. Metodo di Eadie-Hofstee. Metodo di Hanes per l’analisi della cinetica enzimatica. Inibitori reversibili ed irreversibili. Inibitori competitivi, noncompetitivi e acompetitivi. Inibizione da prodotto. Inibizione da substrato in eccesso. Costante di inibizione (Ki). Terminologia delle reazioni multi substrato. Meccanismi Cinetici (Sequentiale Ordinato, Sequentiale casuale, Ping-pong). Effetti della concentrazione del substrato. Inibizione del prodotto. Inibizione del substrato. Determinazione dei parametri cinetici: Definizioni. Proprietà degli enzimi allosterici. Meccanismo dell'allosteria. ATCase: Un semplice enzima allosterico. Il diagramma sigmoide. Hill plot. Ragioni per la cooperatività del substrato.

Struttura degli acidi nucleici: DNA: Perché il DNA è una doppia elica. Gradi di libertà della doppia elica, sue implicazioni sull’esposizione delle basi al solvente. Struttura del DNA (A, B, Z). La topologia del DNA. Cromosomi, cromatina e nucleosoma. RNA: Struttura dei tRNA. Implicazioni strutturali del riconoscimento da parte delle aminoacil-tRNA sintetasi. Strategia di controllo della selettività di caricamento. Struttura degli rRNA e dei ribosomi. Siti di legame degli antibiotici ai ribosomi. Mutazioni ribosomali che innescano resistenze ad antibiotici. Struttura degli RNA non codificanti. Funzione dei piccoli RNA nucleari nel processamento e nel controllo della stabilità di altri RNA. sRNA e silencing.

Organizzazione strutturale del genoma umano. Meccanismi molecolari: La replicazione del DNA. I meccanismi della trascrizione. Le RNA polimerasi e il ciclo della trascrizione. La trascrizione negli eucarioti. Lo splicing del RNA. La regolazione genica negli eucarioti. La traduzione. La regolazione traduzione-dipendente dell’mRNA. SNPs.

Metodiche: Tecniche di separazione ed analisi di acidi nucleici. Tecniche di analisi e separazione di polipeptidi. Analisi del trascrittoma. Sequenziamento di genomi. Annotazione di geni.

PROGRAMMA D’ESAME

Il programma d'esame coincide con il programma del corso

 

 

Inglese:

Protein structure: primary structure (chemical characteristics of aminoacids). Secondary structure components (Alpha helices, Beta-sheets, Random coils, Loops). Introduction to tertiary and quaternary protein structure. Domain organization in tertiary structure. Structures and functional meaning of protein protein-interactions (SH3, Coiled-coils, SH2). Structures and functional meaning of protein-nucleic acids interactions (Leucine-zipper, Zinc-finger, Helix-loop-helix, p53).

Globins: Tertiary and quaternary structure. Functional characteristics of mioglobin and hemoglobin. O2/CO2 kinetics. What is cooperativity. Perutz model. Mutations and functional implications. Structure and functional implications of HBS mutant hemoglobin.

Immunoglobulins structure. Histones structure. Post-translational protein modifications. Protein turnover.

Enzyme kinetics: What is an ezyme? Katalysis in serine-proteases. Michaelis’ equation, Vmax and Michaelis’ constant. Effect of enzyme concentration on reaction speed. Kinetic analysis using v/[S] curve. Lineweaver-Burk, Eadie-Hofstee and Hanes methods for kinetc enzyme analysis. Reversible and irreversible inhibitors. Competitive, noncompetitive and competitive inhibitors. Product inhibition. Substrate driven inhibition. Inhibition constant (Ki). Multi-substrate reactions. Kinetc mechanisms (ordered sequential, random sequential, Ping-pong). Substrate concentration effects. Product and substrate inhibition. Kinetic parameters: Definitions. Allosteric enzymes characteristics. Allosteric mechanism. ATCase: a simple allosteric enzyme. Sigmoid diagram. Hill plot.

Nucleic acid structure: DNA: Why DNA is a double strand? Double helix degrees of freedom and its implications on bases contacts with solvent. DNA structure (A, B, Z). DNA topology. Chromosomes, chromatin, nucleosomes. RNA: tRNA structure. tRNA structure importance in aminoacil-tRNA synthetase recognition. Aminoacid charge selectivity. rRNAs and ribosomes structures. Antibiotics binding to ribosomes. Ribosomal mutations affecting antibiotics functionalities. Non-coding RNA structure. Functional implications of small non-coding RNAs in RNAs processing and stability. sRNA and silencing.

Human genome structural organization. Molecular mechanisms: DNA replication. Transcription. RNA polimerases. Eukariotes transcription. RNA splicing. Eukariotes gene expression regulation. Translation. Translation dependent mRNA stability. SNPs.

Methods: Methods for nucleic acids separation and analysis. Methods for proteins separation and analysis.Trascrittome analysis. Genomes sequencing. Genes annotation.

Evaluation test

Evaluation test covers all topics of the above lecture program.

 

 

Testi consigliati e bibliografia

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Text book of Biochemistry with clinical correlations. 6 Ed. Thomas M Devlin Editor. WILEY-LISS PRESS Struttura e Funzione delle proteine, Petsko; Ringe, ZANICHELLIIntroduzione alla Genomica, Gibson e Muse ZANICHELLI



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Ultimo aggiornamento: 02/10/2012 09:22
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