Bioinformatics - Bioinformatica

Modulo I 1. Definizione di vita. L' evoluzione darwiniana: varietà, ereditarietà e fitness. La visione dell' evoluzione basata sui geni: replicatori e veicoli. L' origine della vita: chimica pre-biotica, il mondo a RNA. Dalle prime molecole alle prime cellule. Procarioti. Eucarioti. Dalle cellule agli organismi multicellulari. Simbiosi mutualistica e complessità. Microscopia: microscopio ottico, microscopio a fluorescenza, microscopio confocale e microscopio elettronico. 2. Proteine: Strutture e funzioni. Enzimi e reazioni biologiche. Reazioni endoergoniche ed esoergoniche. Reazioni accoppiate. Trasportatori di energia: ATP, NADH, NADPH. 3. Membrane biologiche: struttura e funzioni. Fosfolipidi e proteine di membrana.I principi del trasporto attraverso le membrane: trasporto attivo, trasporto passivo, proteine trasportatrici e canali ionici. Proprietà elettrochimiche delle membrane. 4. L' energia necessaria alle attività della cellula: la produzione di ATP. Struttura e funzione dei mitocondri. La glicolisi, il ciclo di Krebs, la catena di trasporto degli elettroni. La sintesi di ATP nei mitocondri: fosforilazione ossidativa. La fermentazione. I cloroplasti: struttura e funzione. La fotosintesi: fotosistemi, reazioni "alla luce", reazioni "al buio", il ciclo di Calvin. 5. I nucleotidi, e la struttura di RNA e DNA. La replicazione del DNA: origini di replicazione, enzimi coinvolti, attività "proofreading" delle DNA polimerasi. Filamento guida e filamento in ritardo. Cenni su danno al DNA e sistemi di riparo. Il nucleo e la sua organizzazione. Il nucleolo. Il poro nucleare. La cromatina nella cellula interfasica: istoni e nucleosomi. Cenni sulle modifiche epigenetiche. 6. Trascrizione e traduzione. La trascrizione nei procarioti. La trascrizione e la maturazione degli mRNA negli eucarioti. Cenni sullo splicing. rRNA, tRNA. L' attivazione del tRNA. Il codice genetico. Sintesi proteica: inizio, allungamento e terminazione. Modulo II 7. La regolazione dell' espressione genica. Il controllo trascrizionale nei procarioti: l' operone. Il controllo trascrizionale negli eucarioti. Regolazione post-trascrizionale e traduzionale. RNA non codificanti, microRNA. 11. I principi della trasduzione del segnale: Recettori accoppiati a proteine G, effettori e secondi messaggeri. Recettori con attività tirosin-chinasi. MAP chinasi. Recettori degli ormoni steroidei. 8. Il genoma e la sua evoluzione: DNA circolare e cromosomi eucariotici. Regioni ripetute. Cenni su duplicazioni geniche, famiglie geniche, pseudogeni. 9. Il sistema di endomembrane: il reticolo endoplasmatico, l' apparato di Golgi. Smistamento delle proteine nei compartimenti cellulari. Modifiche post-traduzionali: fosforilazione, metilazione, acetilazione, ubiquitinazione e glicosilazione. Cenni sui perossisomi. La via endocitica: pinocitosi, endocitosi, fagocitosi. I lisosomi. L' autofagia. La via esocitica: secrezione costitutiva e controllata. 10. Il citoscheletro. microtubuli, filamenti di actina e filamenti intermedi. L' instabilità dinamica dei microtubuli, centrosomi, centrioli, flagelli e ciglia. Il flagello nei procarioti. Il "threadmilling" dei filamentidi actina.Traffico di vescicole e proteine motrici. La matrice extracellulare, tessuto connettivo, epiteli. La transizione epitelio mesenchima. Motilità cellulare, adesione. 12. Il ciclo cellulare negli eucarioti. Protein chinasi ciclina dipendenti. I "checkpoint" del ciclo cellulare. Le fasi G1, G2, S, M. La mitosi, la citodieresi. L' apoptosi: attivazione delle caspasi, pathway intrinseco ed estrinseco. 13. Cenni sulla genetica dei tumori. Oncogeni e oncosoppressori. Mutazioni "gain of function" e "loss of function". Ras, p53, retinoblastoma. L' evoluzione somatica nel cancro.

Sono necessarie conoscenze di base di chimica

Alberts et al, Essential cell Biology, 6th edition W.W. Norton

Lezioni forntali in aula, durante le quali gli studenti sono incoraggiati a porre domande o chiedere approfondimenti. Sono previste esercitazioni pratiche che consisteranno nello sviluppo di semplici script in python per mimare processi biologici (es. trascrizione, traduzione) Durante l' emergenza covid le lezioni saranno disponibili in live streaming sulla piattaforma meet. Ulteriori informazioni sono reperibili sulla pagina moodle del corso.

In presenza. La frequenza delle lezioni è facoltativa.

Durante il corso saranno proposte prove di autovalutazione in itinere (del cui esito il docente non terrà conto ai fini del voto finale) con lo scopo di aiutare gli studenti a identificare gli argomenti nei quali la loro preparazione è insufficiente Le prove in itinere consisteranno in quiz a risposta multipla. Il voto finale (relativo al modulo I e al modulo II) sarà attribuito nel corso di un esame orale. Gli esami si terranno a partire dal mese di Giugno (fine delle lezioni del modulo II) e le date delle sessioni saranno pubblicate sul sito Infostud. La prova orale consisterà in 3 o 4 domande su argomenti del programma del corso. Il candidato dovrà rispondere in modo corretto e completo e con proprietà di linguaggio. Nella valutazione saranno presi in considerazione i seguenti criteri (tutti ugulmente importanti) 1) correttezza e completezza delle risposte 2) comprensione delle basi chimiche, molecolari ed evolutive dei processi biologici 3) capacità di contestualizzare nella cellula i processi biologici e formulare collegamenti tra processi biologici diversi 4) proprietà di linguaggio I candidati che non sappiano rispondere, rispondano in modo completamente errato o gravemente incompleto a più di una domanda non potranno superare l’ esame. I voti superiori a 25 saranno attribuiti ai candidati che mostretanno un livello buono secondo tutti i 4 criteri menzionati sopra.

Lezioni forntali in aula, durante le quali gli studenti sono incoraggiati a porre domande o chiedere approfondimenti. Sono previste esercitazioni pratiche che consisteranno nello sviluppo di semplici script in python per mimare processi biologici (es. trascrizione, traduzione)