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Origine della vita. Esseri viventi. Comparsa dei procarioti, degli eucarioti unicellulari e di Homo Sapiens nel corso dell'evoluzione: definizione e caratteristiche principali della cellula procariote, della cellula eucariote, della cellula umana somatica. Definizione di virus.
Il flusso dell'informazione biologica, DNA, RNA, catena polipeptidica. Composizione chimica e struttura del DNA, RNA e catena polipeptidica; cenni sulla struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Processo di trascrizione asimmetrica. Codice genetico, proprietà, mutazioni puntiformi ed effetti sulla lettura del codice sulla sintesi di una catena polipeptidica. Sintesi proteica o Traduzione: struttura e funzione degli RNA transfer, struttura e funzione delle singole subunità ribosomali nelle cellule procariotiche ed eucariotiche, formazione del complesso di inizio, allungamento e termine della sintesi proteica, definizione di ribozima.
Processo di sintesi delle principali molecole di RNA nelle cellule procariotiche e nelle cellule umane; si farà particolare riferimento alla sintesi di molecole di mRNA, di RNA transfer, di RNA ribosomali descrivendo anche la fase di inizio, allungamento e termine della trascrizione. Riguardo la trascrizione nelle cellule eucariotiche si descriveranno i promotori basali, i fattori generali di trascrizione e le principali molecole coinvolte nel processo di trascrizione mediato dalla RNA pol I , II e III; inoltre si descriveranno le modificazioni alle terminazioni 5’ e 3’ dei trascritti della RNA pol II, il capping e la poliadenilazione. Struttura del gene eucariotico e cenni sul processo di splicing.
Principali meccanismi di regolazione dell'espressione genica nelle cellule procariotiche; operone costitutivo (operone triptofano), operone inducibile (operone lac); struttura del gene procariotico, sintesi di molecole policistroniche di mRNA. Struttura e funzione del genoma batterico, del DNA plasmidico, del genoma dei virus batteriofagi; si farà particolare riferimento ai batteri come organismi unicellulari aploidi che si dividono mediante scissione binaria; cenni sui processi di trasformazione batterica, coniugazione e trasduzione, le modalità mediante le quali i batteri possono inglobare materiale genetico. Interazione litica tra batteri e fagi; cenni sull’interazione lisogena.
Il meccanismo di replicazione semiconservativa del DNA, come prerequisito del processo batterico di scissione binaria e del processo di proliferazione di cellule somatiche umane diploidi. Il processo enzimatico di sintesi replicativa del DNA e di sintesi da riparo del DNA nelle cellule procariotiche e nelle cellule umane. Struttura e funzione del complesso di telomerasi nelle cellule umane durante lo sviluppo embrionale e la vita post-natale.
Il ciclo biologico della cellula somatica umana, interfase e mitosi, regolazione del ciclo cellulare, complessi kinasi ciclina dipendenti.
Principali meccanismi di regolazione d’espressione genica nelle cellule umane a livello epigenetico e a livello post-trascrizionale. Meccanismi di regolazione mediati da microRNA; struttura, funzione e localizzazione genomica dei microRNA; biogenesi dei microRNA. MicroRNA tessuto/organo-specifico. Ruolo biologico dei fattori di trascrizione e dei microRNA nella regolazione dell'espressione genica. Cenni sull’espressione dei microRNA nella fase materno-zigotica e durante le prime divisioni dello zigote. Meccanismi di regolazione dell'espressione genica a livello epigenetico: rimodellamento della cromatina, modificazioni chimiche degli istoni (es H3), metilazione delle isole CpG di promotori di geni codificanti catena polipeptidica, geni codificanti ncRNA (non-coding RNA), inclusi i microRNA.