Gli obiettivi del corso seguono i Descrittori di Dublino e sono quelli di fornire agli studenti:

D1) Conoscenza e capacità di comprensione su aspetti specifici della biochimica e della biologia molecolare, ed in particolare:
- conoscenze sui meccanismi fondamentali che regolano il metabolismo , le diversità metaboliche dei principali organi ; la dipendenza delle diversità metaboliche dalle condizioni locali e ruolo dei segnali extracellulari nel regolarli.
- conoscere i meccanismi fondamentali che, all’interno delle cellule procariotiche ed eucariotiche sono essenziali per il mantenimento dell’informazione e il flusso dell’informazione genetica

D2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione, ed in particolare:
- comprendere aspetti fondamentali della biochimica e della biologia molecolare e saperli applicare per la comprensione di argomenti trattati da successivi corsi (es. Farmacogenetica)
- conoscere le applicazioni sperimentali di alcune tecniche di biochimica e biologia molecolare (metodi spettroscopici e spettrometrici per determinare struttura e folding, nozioni di bioinformatiche, PCR, enzimi di restrizione, clonaggio e doping di geni, analisi dell’organizzazione genica) e sapere come e quando applicarle anche contesti complessi
- saper correlare le conoscenze ottenute a processi fisiologici, patogenici o farmacologici che si incontreranno in successivi corsi, o in contesti di ricerca, durante l'internato sperimentale, eventuale dottorato o nell'R&D

D3) Autonomia di giudizio: acquisire la capacità di utilizzare le nozioni apprese per valutare e comprendere nuovi e più complessi aspetti della biochimica e della biologia molecolare, anche integrandole con informazioni acquisite in altri corsi

D4) Abilità comunicative: acquisire la capacità di formulare domande e risposte su aspetti anche complessi della biochimica e biologia molecolare, in modo chiaro e succinto, durante il corso, in successivi corsi, nell'ambito delle scuole di dottorato pertinenti, e nel mondo del lavoro.

D5) Capacità di apprendimento: di applicare le nozioni apprese per ottenere nuove conoscenze, con l'utilizzo di strumenti quali libri di testo e bibliografia specifica, quando richiesto in successivi corsi (es, farmacologia e farmacogenetica), durante l'internato sperimentale, in eventuali corsi di dottorato pertinenti e nel mondo del lavoro.

Il corso richiede la conoscenza di aspetti chimici, biochimici, biologici e fisiologici.

Sono particolarmente utili a questo corso i precedenti corsi di Biologia (1° anno), Chimica organica (2° anno), Biochimica e Biochimica Applicata I (2° anno, propedeutico) e Fisiologia (2° anno).
Il corso di Biochimica e Biochimica Applicata I (2° anno) è propedeutico per questo corso

Il corso è diviso in due moduli con diversi docenti

MODULO DI BIOCHIMICA AVANZATA (Docente Alessandro Tossi, 4 cfu)
1) ACIDI NUCLEICI. Struttura degli acidi nucleici; caratteristciche della doppia elica del DNA; diversi tipi di RNA e loro funzioni; impaccamento del DNA; codice genetico; enzimi che agiscono sugli acidi nucleici (topoisomerasi, ligasi, endo- ed eso-nucleasi; polimerasi); cenni sui meccanismi di replicazione, trascrizione e traduzione.
2) MEMBRANE BIOLOGICHE E LORO FUNZIONI.
A - CARATTERISTICHE E COMPONENTI; fosfo, sfingo e glicolipidi, colesterolo); struttura delle membrane; modello a mosaico fluido e fluidità della membrana; proteine di membrana e loro caratteristiche.
B – TRASPORTO TRANS MEMBRANA. Trasporto passivo (trasportatori uniporto e canali ionici e loro regolazione ligand-, voltage- o mechano-gated); potenziale di membrana; trasporto attivo (Pompe ATPasiche del sodio-potassio e del calcio; cotrasporto).
C - BIOSEGNALAZIONE. Trasduzione del segnale e principali sistemi di
trasduzione; tipi di recettore di membrana; primi messaggeri; recettori accoppiati a proteine G e secondi messaggeri; recettori RIEA (tirosina chinasici e guanilato ciclasici,) ruolo dello ione calcio nel signalling (calmodulina).
3) REGOLAZIONE DELLE VIE METABOLICHE E SPECIFICITÀ D’ORGANO.
Diversi tipi di regolazione delle vie metaboliche (glicolisi, gluconeogenesi e anabolismo/catabolismo lipidico). Diverse forme di regolazione nei principali organi. Trasporto di precursori e metaboliti (Trasportatori GLUT, lipoproteine ecc.)
4)TECHNICHE SPERIMENTALI. Utilizzo dei radioisotopi e spettrometria di massa nello studio delle proteine. Metodi spettroscopici per caratterizzare proteine e studiare il loro ripiegamento; Metodi per determinare la struttura tridimensionale delle proteine globulari e di membrana; Uso di sonde fluorescenti; citofluorimetria a flusso e microscopia confocale. Cenni di bioinformatica e modelling molecolare di proteine
MODULO DI BIOLOGIA MOLECOLARE (Docente Chiara Collesi, 5 cfu)
1) ORGANIZZAZIONE DEI GENOMI. Anatomia del genoma umano e di organismi procariotici. Anatomia del gene.
2) REPLICAZIONE DEL DNA. Replicazione semiconservativa del DNA; Caratteristiche della forca replicativa. Topologia della replicazione del DNA. Repliconi. Metodi di riparazione in procarioti ed eucarioti. Origini di replicazione e proteine del complesso di pre-replicazione. Regolazione della replicazione del DNA nel ciclo cellulare. Telomeri e invecchiamento.
3) LA TRASCRIZIONE IN PROCARIOTI ED EUCARIOTI. mRNAs policistronici. Terminatori intrinseci e Rho dipendenti. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Struttura dei Promotori eucariotici. RNA polimerasi. Fattori generali e specifici di trascrizione. Processamento del mRNA.
4) LA REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI-EPIGENETICA. Proteine che legano il DNA negli eucarioti. Istoni. Modificazioni post-traduzionali. Codice istonico. Meccanismi molecolari di rimodellamento della cromatina. Metilazione del DNA nel differenziamento e nello sviluppo. Clonazione animale, ES, iPS.
5) SILENCING. microRNA e regolazione dell'espressione genica: biogenesi e meccanismo di azione. Silenziamento genico. Esempi di applicazioni traslazionali.
6) TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE E BIOTECNOLOGIE Clonaggio del DNA; Enzimi di restrizione. PCR e real-time PCR.
I contenuti dell’insegnamento sono coerenti con gli obiettivi formativi così come riportati all’Articolo 4 e Allegato C del Regolamento Didattico del Corso di Studi

Berg,Tymoczko & Stryer “Biochimica”(VI edizione) Zanichelli (2005)
Nelson & Cox“I principi di biochimica di Lehninger”Zanichelli (2005)
Alberts et al., "L'essenziale della biologia molecolare della cellula" Zanichelli 4° Ed.
Brown“Biotecnologie molecolari”1°ed. Italiana, Zanichelli

Dettagli sui libri di testo e sulla loro locazione in biblioteca e disponibilità in libreria sono disponibili sul sito moodle del corso

Il corso è diviso in due moduli con diversi docenti

MODULO DI BIOCHIMICA GENERALE ED APPLICATA (Docente Alessandro Tossi, 4 cfu)
1) ACIDI NUCLEICI. Struttura degli acidi nucleici; caratteristciche della doppia elica del DNA; diversi tipi di RNA e loro funzioni; impaccamento del DNA; codice genetico; enzimi che agiscono sugli acidi nucleici (topoisomerasi, ligasi, endo- ed eso-nucleasi; polimerasi); cenni sui meccanismi di replicazione, trascrizione e traduzione.
2) MEMBRANE BIOLOGICHE E LORO FUNZIONI.
A - CARATTERISTICHE E COMPONENTI; fosfo, sfingo e glicolipidi, colesterolo); struttura delle membrane; modello a mosaico fluido e fluidità della membrana; proteine di membrana e loro caratteristiche.
B – TRASPORTO TRANS MEMBRANA. Trasporto passivo (trasportatori uniporto e canali ionici e loro regolazione ligand-, voltage- o mechano-gated); potenziale di membrana; trasporto attivo (Pompe ATPasiche del sodio-potassio e del calcio; cotrasporto).
C - BIOSEGNALAZIONE. Trasduzione del segnale e principali sistemi di
trasduzione; tipi di recettore di membrana; primi messaggeri; recettori accoppiati a proteine G e secondi messaggeri; recettori RIEA (tirosina chinasici e guanilato ciclasici,) ruolo dello ione calcio nel signalling (calmodulina).
3) REGOLAZIONE DELLE VIE METABOLICHE E SPECIFICITÀ D’ORGANO.
Diversi tipi di regolazione delle vie metaboliche (glicolisi, gluconeogenesi e anabolismo/catabolismo lipidico). Diverse forme di regolazione nei principali organi. Trasporto di precursori e metaboliti (Trasportatori GLUT, lipoproteine ecc.)
4) TECNICHE SPERIMENTALI. Utilizzo dei radioisotopi (32P; Spettrometria di massa. Metodi spettroscopici per determinare il folding di proteine; Metodi per determinare la struttura delle proteine globulari e di membrana; Uso di sonde fluorescenti; citofluorimetria a flusso e microscopia confocale. Cenni di bioinformatica e modelling molecolare di proteine

MODULO DI BIOLOGIA MOLECOLARE (Docente Chiara Collesi, 5 cfu)

1) ORGANIZZAZIONE DEI GENOMI. Anatomia del genoma umano e di organismi procariotici. Anatomia del gene.
2) REPLICAZIONE DEL DNA. Replicazione semiconservativa del DNA; Caratteristiche della forca replicativa. Topologia della replicazione del DNA. Repliconi. Metodi di riparazione in procarioti ed eucarioti. Origini di replicazione e proteine del complesso di pre-replicazione. Regolazione della replicazione del DNA nel ciclo cellulare. Telomeri e invecchiamento.
3) I POLIMORFISMI DEL DNA. Polimorfismi di lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP). Polimorfismi di singolo nucleotide (SNP). Polimorfismi nelle proteine MHC. Ruolo dei polimorfismi nella risposta ai farmaci. Tecniche di biologia molecolare per l’identificazione dei polimorfismi.
4) LA TRASCRIZIONE IN PROCARIOTI ED EUCARIOTI. mRNAs policistronici. Terminatori intrinseci e Rho dipendenti. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Struttura dei Promotori eucariotici. RNA polimerasi. Fattori generali e specifici di trascrizione. Processamento del mRNA.
5) LA REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI-EPIGENETICA. Proteine che legano il DNA negli eucarioti. Istoni. Modificazioni post-traduzionali. Codice istonico. Meccanismi molecolari di rimodellamento della cromatina. Metilazione del DNA nel differenziamento e nello sviluppo. Clonazione animale, ES, iPS.
6) SILENCING. microRNA e regolazione dell'espressione genica: biogenesi e meccanismo di azione. Silenziamento genico. Esempi di applicazioni traslazionali.
7) TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE E BIOTECNOLOGIE Clonaggio del DNA; Enzimi di restrizione. PCR e real-time PCR.

- Lezioni con presentazione powerpoint.

- Moduli teorici su diverse tecniche sperimentali.

- Disponibilità delle presentazioni powerpoint di tutte le lezioni, di animazioni ed altro materiale sulla pagina Moodle del corso.

- Quiz interattivi di verifica disponibili su Moodle

- Sessioni pratiche di bioinformatica (allineamento sequenze, modelli molecolari )

- Visite a laboratori di biochimica e biologia molecolare (cytofluorimetria, microscopia confocale, real-time PCR, sequenziamento).
Eventuali cambiamenti alle modalità qui descritte, che si rendessero necessari per garantire l'applicazione dei protocolli di sicurezza legati a eventuali situazioni emergenziali, saranno comunicati nel sito web di Dipartimento, del Corso di Studio e dell'insegnamento.

Il sito moodle del corso si trova a:
https://moodle2.units.it/course/view.php?id=11073
I docenti possono essere contattati agli indirizzi: atossi@units.it; ccollesi@units.it

Esame è in 5 parti con durata di 3 ore.

- La prima domanda è a scelta multipla in 10 parti, 5 in biochimica e 5 in biologia molecolare (8 punti).

- La domanda 2 è a risposta breve, scegliendo fra 2 argomenti propoti di Biochimica (3 punti)

- La domanda 3 è a risposta breve, scegliendo fra 2 argomenti proposti di Biologia Molecolare Biochimica (4 punti)


- La domande 4 prevede una risposta più estesa, a scelta su 2 argomenti proposti, trattati nel modulo di Biochimica Biochimica (7 punti)


- La domande 5 prevede una risposta più estesa, a scelta su 2 argomenti proposti, trattati nel modulo di Biologia Molecolare. Biochimica (8 punti)


il voto è la somma dei voti per le singole domande

Le ultime lezioni del corso sono dedicate all'esame. Sono disponibili sul sito Moodle del corso esempi di esami.
Il punteggio della prova d’esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi sulla base dei seguenti criteri:
-Eccellente (30-30 e lode): ottima conoscenza degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, ottima capacità analitica; lo/la studente/essa è in grado di applicare brillantemente le conoscenze teoriche a casi concreti.
-Molto buono (27-29): buona conoscenza degli argomenti, notevole proprietà di linguaggio, buona capacità analitica; lo/la studente/essa è in grado di applicare correttamente le conoscenze teoriche a casi concreti.
-Buono (24-26): buona conoscenza dei principali argomenti, discreta proprietà di linguaggio; lo/la studente/essa mostra una adeguata capacità di applicare le conoscenze teoriche a casi concreti.
-Soddisfacente (21-23): lo/la studente/essa non mostra piena padronanza degli argomenti principali dell'insegnamento, pur possedendone le conoscenze fondamentali; mostra comunque soddisfacente proprietà di linguaggio e sufficiente capacità di applicare le conoscenze teoriche a casi concreti.
-Sufficiente (18-20): minima conoscenza degli argomenti principali dell'insegnamento e del linguaggio tecnico, limitata capacità di applicare in modo adeguato le conoscenze teoriche a casi concreti.
-Insufficiente (<18): lo/la studente/essa non possiede una conoscenza accettabile dei contenuti dei diversi argomenti del programma.
Eventuali cambiamenti alle modalità qui descritte, che si rendessero necessari per garantire l'applicazione dei protocolli di sicurezza legati a eventuali situazioni emergenziali, saranno comunicati nel sito web di Dipartimento, del Corso di Studio e dell'insegnamento.

Questo insegnamento non approfondisce argomenti strettamente connessi a uno o più obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite.