Corso di Biologia Molecolare I
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Che cosa è la biologia molecolare
• Scienza che studia i dettagli molecolari dei
processi biologici
• Ha determinato lo sviluppo di potentissime
metodiche di indagine, le tecnologie del DNA
ricombinante
• Queste tecnologie rappresentano un terreno
comune per tutte le discipline biologiche
moderne, a tal punto da far sfumare moltissimo
i loro confini.
La biologia molecolare è una
scienza riduzionista
---ATGTTGAAGTTCAAGTATGGTGTGCGGAAC---
--MLKFKYGVRNPPEA--
Dalla biologia molecolare alla biologia dei sistemi
Stimoli ambientali
Segnali da altre cellule
Proteoma
Trascrittoma
Genoma
Segnalazione
Proliferazione
Migrazione
Differenziamento
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Boeing 777
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Boeing 777
• Milioni di singoli pezzi
• 150000 sottosistemi
• 1000 computers che automatizzano
tutte le funzioni del veicolo
• La quantità di dati sullo stato interno
del veicolo registrati durante il volo
equivale a 1 genoma umano/minuto
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Come fare a comprendere nel complesso
il funzionamento del sistema partendo dalla
conoscenza delle parti isolate ?
1. Analizzare la struttura delle componenti
2. Analizzare le relazioni tra le componenti e
la loro organizzazione in sottosistemi funzionali.
3. Analizzare qualitativamente e quantitativamente
il comportamento dinamico dei vari sottosistemi
4. Analizzare i protocolli di comunicazione e i
sistemi di controllo
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Sevenless
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Dalla biologia molecolare alla
biologia dei sistemi
Sequenziamento dei geni e dei
genomi
GenBank (USA)
DNA database
of Japan
3-10-2005
100.000.000.000
di paia di basi depositate
EMBL
Importanza dell’evoluzione e del
suo studio
A
Common ancestor
Orthologs
B
C
B
Species 1
C
Species 2
Sequence homology
Functional conservtion
Importanza dell’evoluzione e del
suo studio
Importanza dell’evoluzione e del
suo studio
Hs
1
2
3
4
5
6
7
ATCTACGACTTCCAAGTCATCTGTAGTCCA
CTCTGCGACTTCCACGTCATCTGACGTGGA
AACTATGAATTCCAAGTCATCTGAAATGCT
ATGTACCACTTCCAAGTCATCTGAAGAGCA
TTCATCGCCTTCCAAGTCATCTGCAGTACA
AGCTAAGACTTCCATGTCATCTGACGTGTA
ATATACCAGTTCCAAGTCATCTGAATTGCG
ATCCACGGCTTCCAAGTCATCTGAAGCGCA
Le nuove tecnologie: microarray
Le nuove tecnologie: proteomica
Le nuove tecnologie: analisi delle
interazioni proteina-proteina
La biologia sta diventando sempre
più quantitativa
• Gli esperimenti biologici producono enormi quantità di dati,
che bisogna immagazzinare, gestire e soprattutto analizzare
• Gli strumenti analitici che si usano in biologia richiedono
sempre più una adeguata preparazione matematico-informatica
• Sono sempre più necessari strumenti sofisticati per
comprendere e modellare i processi biologici
Biologia
Informatica
Matematica
Fisica
Bioinformatica
Ingegneria
Chimica
Genetica
Enorme rilevanza applicativa,
per le industrie che operano in
campo medico e biotecnologico
La Bioinformatica a Biotecnologie
• Biologia Molecolare I / Abilità informatiche
• Metodi di intelligenza artificiale (opzionale)
• Corso di Biologia Molecolare e
Computazionale (Laurea specialistica in
Biotecnologie Molecolari)
• Corso di Genetica Molecolare e
Computazionale (Laurea specialistica in
Biotecnologie Molecolari)