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Biologia molecolare vegetale (Anno Accademico 2013/2014)

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Molecular biotechnology

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Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
INT0797
Docente
Prof. Luisa LANFRANCO
Corso di studi
[f056-c502] LM - Biotecnologie vegetali
Anno
1° anno
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Modalità d'esame
L'esame si svolge, di norma, come colloquio sugli argomenti presentati a lezione e sugli approcci sperimentali eseguiti durante le esercitazioni in laboratorio.

Prerequisiti
Nessuno / None
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire le conoscenze sui meccanismi molecolari alla base di alcune attività cellulari nei sistemi vegetali. In particolare, verranno fornite conoscenze sulle caratteristiche dei genomi nucleari, mitocondriali e plastidiali e sulle attività di regolazione dell'espressione genica. Verranno inoltre descritti alcuni dei componenti che partecipano al sistema di trasduzione del segnale.

 

Deep knowledge on the features of plant genomes (nuclear, mitochondrial and plastid DNAs), on the regulation of gene expression and on the principal components involved in the signal transduction. 

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Risultati dell'apprendimento attesi

- Competenze culturali nel settore biomolecolare (organizzazione del genoma, regolazione dell'espressione genica, trasduzione del segnale) e preparazione scientifica avanzata a livello morfologico/funzionale e cellulare/molecolare dei sistemi vegetali - Competenze applicative in riferimento al metodo scientifico di indagine, alla capacità di eseguire un protocollo sperimentale per un'analisi molecolare su acidi nucleici (in particolare un’analisi di espressione genica) - Competenze nella valutazione, interpretazione e rielaborazione di dati di letteratura - Capacità di illustrare i risultati della ricerca.

 

Advanced knowledge on molecular mechanisms at the bases of some cellular actvities in plant systems (regulation of nuclear and organellar gene expression and mechanisms of signal transduction).

Skills on experimental methods for the analysis of nucleic acids (in particular gene expression).

Autonomy in the evaluation and elaboration of literature data.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Al termine di ciascun argomento presentato a lezione il docente proporrà una discussione di gruppo sui temi trattati anche avvalendosi di domande specifiche volte a sottolineare i punti salienti.

At the end of each topic presented, the teacher will invite the students to take part to a discussion based on specific questions aimed to highlight the main issues.

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Programma

Area di formazione generale

L’informazione genetica nella cellula vegetale.

Il genoma nucleare; la struttura del gene nelle piante - confronto con organismi animali e fungini-. Il fenomeno della poliploidia. Le sequenze ripetute; l’organizzazione di centromeri e telomeri. Gli elementi trasponibili. I progetti genoma nel Regno Piante: sintenia e colinearità, considerazioni di carattere evolutivo. Il trasferimento genico orizzontale.

I genomi degli organelli

DNA mitocondriale (evoluzione, struttura, organizzazione; il fenomeno della CMS)

DNA plastidiale (evoluzione, struttura, organizzazione, ruolo nelle biotecnologie -plastid genetic engineering-).

Il trasferimento genico tra organelli. L’espressione genica negli organelli, l’RNA editing.

 

Area biologico-molecolare

Il controllo dell'espressione genica: elementi cis e trans (le famiglie di fattori trascrizionali); cenni sui piccoli RNA. Meccanismi epigenetici di controllo dell'espressione genica: metilazione del DNA, modificazioni a carico delle proteine istoniche; chromatin modelling proteins.

Tecniche di analisi dell’espressione genica (Northern blot, RT-PCR semi-quantitativa e quantitativa); studio dell’espressione genica in tipi cellulari specifici: ibridazione in situ; piante transgeniche che esprimono costrutti di fusione promotore/gene reporter; la microdissezione laser. Approcci sperimentali per la caratterizzazione di fattori trascrizionali: gel shift, Chromatin immunoprecipitation (ChIP).

Trasduzione del segnale: panoramica sui principali componenti; recettori; microdomini di membrana; secondi messaggeri (nucleotidi ciclici; specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto).

Presentazione da parte degli studenti e discussione di pubblicazioni scientifiche inerenti gli argomenti trattati.

Esercitazioni

Estrazione di RNA, analisi quali- e quantitativa, reazione di RT-qPCR. Microdissezione laser.

 

 

 

General formation area

The genetic information in the plant cell.

The nuclear genome; gene structure in plants (comparison with fungi and animals). Polyploidy. Repeated sequences (organization of centromeres and telomeres). Transposable elements.

Genome projects in the Plant kingdom: sinteny and colinearity, evolutionary aspects. Horizontal gene transfer.

The genomes of organelles

Mitochondrial DNA (evolution, structure, organization, the cytoplasmic male sterility -CMS-)

Plastid DNA (evolution, structure, organization, role in biotechnology -plastid genetic engineering-).

Gene transfer between organelles. Gene expression in plant organelle genomes; RNA editing. 

 

 

Biological and molecular area

Regulation of gene expression: cis elements, trans elements (family of transcription factors); small RNAs. Epigenetic mechanisms (DNA methylation, modification of histones; chromatin remodelling proteins)

Techniques for targeted gene expression analysis (Northern blot, RT-PCR semi-quantitative and quantitative); cell-type specific gene expression analyses: in situ hybridization; transgenic plants (promoter/gene reporter fusion construct); laser microdissection. Experimental approaches to characterize transcription factors: gel shift, Chromatin immunoprecipitation (ChIP).

Signal transduction: overview of main components; receptors, membrane microdomain;  second messangers (cyclic nucleotides, reactive species of oxygen and nitrogen).

Oral presentation and discussion of scientific publications by students.

Practical training

RNA extraction, quali- and quantitative  analysis, RT-qPCR reaction. Laser microdissection.


Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

G. PASQUA. BIOLOGIA CELLULARE E BIOTECNOLOGIE VEGETALI. 2011 Casa editrice PICCIN ISBN: 978-88-299-2124-9 COD: 1600280

BUCHANAN BB , GRUISSEM W , JONES RL.. BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE 2003, Ed. Zanichelli.

Verranno fornite dal docente pubblicazioni scientifiche tratte da riviste internazionali

 

G. PASQUA. BIOLOGIA CELLULARE E BIOTECNOLOGIE VEGETALI. 2011 Casa editrice PICCIN ISBN: 978-88-299-2124-9 COD: 1600280

BUCHANAN BB , GRUISSEM W , JONES RL.. BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE 2003, Ed. Zanichelli.

Recent scientific publications from international journals will also be provided.



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Note

Modalità di verifica/esame: L'esame si svolge, di norma, come colloquio sugli argomenti presentati a lezione e sugli approcci sperimentali eseguiti durante le esercitazioni in laboratorio.

 

Oral exam

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Ultimo aggiornamento: 24/03/2014 11:58
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