BIOCHIMICA CELLULARE E TECNICHE BIOMOLECOLARI
(obiettivi)
L’insegnamento di BIOCHIMICA CELLULARE (MODULO A) E TECNICHE BIOMOLECOLARI (MODULO B) intende fornire agli studenti (i) conoscenze teoriche nell’ambito della biochimica cellulare, approfondendo i meccanismi che regolano il ciclo cellulare negli eucarioti, (ii) conoscenze teorico-pratiche in ingegneria proteica e conoscenze teorico-pratiche nell’ambito delle principali tecniche di biochimica e biologia molecolare applicate allo studio di geni e genomi, proteine e proteomi. Verranno affrontati approcci sperimentali, avvalendosi anche del supporto della bioinformatica, per affrontare temi complessi della biochimica e della biologia molecolare. Nel dettaglio, per il MODULO A gli obiettivi riguardano: 1) approfondimento dei meccanismi biochimici e molecolari del controllo del ciclo cellulare negli eucarioti con particolare riguardo agli approcci sperimentali utilizzati per la sua delucidazione; 2) trasferire agli studenti elementi di ingegneria proteica che consentano la progettazione in silico di proteine ricombinanti attraverso tools bioinformatici, e in seguito, la loro espressione e purificazione utilizzando sia organismi procariotici che eucariotici. Questa ultima parte del corso prevede esercitazioni in laboratorio riguardanti il clonaggio di un gene eucariotico e la sua espressione in batteri. Per il MODULO B gli obiettivi riguardano: Trasferire agli studenti competenze specifiche per la manipolazione di acidi nucleici e proteine e la relativa analisi (tecniche di mutagenesi e genome editing, proteomica differenziale), per l'analisi dei livelli di espressione genica (qPCR, microarrays, trascrittomica differenziale) e della regolazione dell’espressione dei geni (studio delle modifiche epigenetiche e delle interazioni proteina-DNA), per lo studio dei pathways metabolici mediante l’analisi delle interazioni proteina-proteina. Saranno inoltre illustrati gli avanzamenti nel campo del sequenziamento di interi genomi e l’applicazione delle tecniche biomolecolari in ambito medico-diagnostico. Verranno utilizzati tools bioinformatici per predizioni in silico di interazione fra biomolecole, o come complementari per l’utilizzo delle tecniche trattate (per preparazioni di input o analisi di output). Sono infine previste esercitazioni di laboratorio riguardanti tecniche per lo studio di acidi nucleici e proteine.
b) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI 1) Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine del corso gli studenti dovranno: MODULO A: Avere conoscenza approfondita delle basi biochimiche e molecolari del controllo del ciclo cellulare negli eucarioti. Inoltre avranno appreso le tecniche in silico e sperimentali principali per la progettazione ed espressione di proteine ricombinanti in sistemi eterologhi. In generale avranno sviluppato la capacità di comprendere gli approcci sperimentali fondamentali per il conseguimento delle conoscenze. MODULO B: Avere conoscenza approfondita dei principi alla base delle tecniche biomolecolari impiegate nel campo della ricerca di base e nelle indagini medico-diagnostiche; conosceranno approfonditamente le tecniche molecolari e avanzate e i relativi tools bioinformatici di supporto ad esse; conosceranno l’importanza della validazione statistica dei risultati di un esperimento e dei controlli che rendono un esperimento scientificamente affidabile. 2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Al termine del corso gli studenti: MODULO A: Saranno stimolati ad utilizzare le conoscenze acquisite per la loro applicazione a problemi specifici, come la progettazione di nuove proteine con attività potenziata e/o più selettiva da utilizzare in vari campi di interesse (biomedico, agroalimentare etc.); saranno in grado di mettere in pratica le conoscenze acquisite per eseguire gli esperimenti pianificati durante le esercitazioni pratiche. MODULO B: Saranno in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per valutare ed interpretare i risultati di un esperimento, individuarne le criticità e ottimizzarlo valutando il possibile impatto delle variazioni dei parametri in gioco; saranno in grado di orientarsi fra le principali metodologie qualitative e quantitative, per selezionare quella più idonea allo studio del problema biologico in esame; sapranno svolgere a livello pratico gli esperimenti affrontati durante le esercitazioni. 3) Autonomia di giudizio MODULO A e MODULO B: Gli studenti dovranno essere in grado di interpretare e discutere i lavori scientifici presentati durante il corso ed essere in grado di progettare ed esprimere nuove proteine con caratteristiche differenti. Gli studenti dovranno acquisire la capacità di comprendere e discutere criticamente i risultati sperimentali ottenuti in laboratorio ed utilizzarli come base di partenza per la pianificazione degli esperimenti successivi. 4) Abilità comunicative MODULO A: Durante le lezioni gli studenti saranno stimolati alla discussione e al confronto delle opinioni per sviluppare anche le loro abilità comunicative che saranno verificate in occasione delle prove di verifica in itinere e degli esami al termine delle attività formative. MODULO B: Gli studenti dovranno avere la capacità di trasmettere le conoscenze acquisite in modo chiaro e comprensibile, anche a persone non competenti, e dovranno dimostrare l’abilità di presentare l’informazione anche con schemi e formule. 5) Capacità di apprendere MODULO A e MODULO B: Gli studenti dovranno essere in grado di descrivere temi scientifici inerenti il corso. Tale abilità verrà sviluppata mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula ed esperienze pratiche durante le ore dedicate alle esercitazioni pratiche.
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Codice
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119643 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Modulo: BIOCHIMICA CELLULARE
(obiettivi)
L’insegnamento di BIOCHIMICA CELLULARE (MODULO A) E TECNICHE BIOMOLECOLARI (MODULO B) intende fornire agli studenti (i) conoscenze teoriche nell’ambito della biochimica cellulare, approfondendo i meccanismi che regolano il ciclo cellulare negli eucarioti, (ii) conoscenze teorico-pratiche in ingegneria proteica e conoscenze teorico-pratiche nell’ambito delle principali tecniche di biochimica e biologia molecolare applicate allo studio di geni e genomi, proteine e proteomi. Verranno affrontati approcci sperimentali, avvalendosi anche del supporto della bioinformatica, per affrontare temi complessi della biochimica e della biologia molecolare. Nel dettaglio, per il MODULO A gli obiettivi riguardano: 1) approfondimento dei meccanismi biochimici e molecolari del controllo del ciclo cellulare negli eucarioti con particolare riguardo agli approcci sperimentali utilizzati per la sua delucidazione; 2) trasferire agli studenti elementi di ingegneria proteica che consentano la progettazione in silico di proteine ricombinanti attraverso tools bioinformatici, e in seguito, la loro espressione e purificazione utilizzando sia organismi procariotici che eucariotici. Questa ultima parte del corso prevede esercitazioni in laboratorio riguardanti il clonaggio di un gene eucariotico e la sua espressione in batteri.
b) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
1) Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine del corso gli studenti dovranno: MODULO A: Avere conoscenza approfondita delle basi biochimiche e molecolari del controllo del ciclo cellulare negli eucarioti. Inoltre avranno appreso le tecniche principali sia in silico che sperimentali per la progettazione ed espressione di proteine ricombinanti in sistemi eterologhi. In generale avranno sviluppato la capacità di comprendere gli approcci sperimentali fondamentali per il conseguimento delle conoscenze.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Al termine del corso gli studenti: MODULO A: Saranno stimolati ad utilizzare le conoscenze acquisite per la loro applicazione a problemi specifici, come la progettazione di nuove proteine con attività potenziata e/o più selettiva da utilizzare in vari campi di interesse (biomedico, agroalimentare etc.); saranno in grado di mettere in pratica le conoscenze acquisite per eseguire gli esperimenti pianificati durante le esercitazioni pratiche.
3) Autonomia di giudizio MODULO A: Gli studenti dovranno essere in grado di interpretare e discutere i lavori scientifici presentati durante il corso ed essere in grado di progettare ed esprimere nuove proteine con caratteristiche differenti. Gli studenti dovranno acquisire la capacità di comprendere e discutere criticamente i risultati sperimentali ottenuti in laboratorio ed utilizzarli come base di partenza per la pianificazione degli esperimenti successivi.
4) Abilità comunicative MODULO A: Durante le lezioni gli studenti saranno stimolati alla discussione e al confronto delle opinioni per sviluppare anche le loro abilità comunicative che saranno verificate in occasione delle prove di verifica in itinere e degli esami al termine delle attività formative.
5) Capacità di apprendere MODULO A : Gli studenti dovranno essere in grado di descrivere temi scientifici inerenti il corso. Tale abilità verrà sviluppata mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula ed esperienze pratiche durante le ore dedicate alle esercitazioni pratiche.
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Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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6
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Settore scientifico disciplinare
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BIO/10
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Ore Aula
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40
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Ore Laboratorio
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8
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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CARUSO Carla
(programma)
Modulo A Il Ciclo Cellulare (3 CFU) Strategia generale e fasi del ciclo cellulare: M, G1(G0), S e G2. Sistemi sperimentali per lo studio del ciclo cellulare: uova di Xenopus leavis, cellule di mammifero e lieviti. Regolazione MPF e SPF: cicline mitotiche e G1. Cdks e cicline nel ciclo cellulare dei mammiferi. Punti di controllo del ciclo cellulare. Retinoblastoma ereditario e spontaneo e ruolo di Rb nella regolazione del ciclo cellulare. DNA danneggiato da UV e ruolo di p53. Oncogeni e oncoproteine
Elementi di Ingegneria proteica (2 CFU) Espressione di proteine ricombinanti nei sistemi procariotici: principi ed applicazioni Espressione di proteine ricombinanti nei sistemi eucariotici: -Espressione in Saccharomyces cerevisiae e Pichia pastoris; -Espressione in piante.
Esercitazioni (1 CFU) • Digestione del plasmide pGEM-HEL e purificazione di HEL da gel di agarosio; • Quantificazione del gene HEL e subclonaggio nel vettore di espressione pGEX-4T; • Trasformazione di cellule competenti BL-21 con il plasmide GST-HEL; • Espressione della proteina ricombinante di fusione GST-HEL e analisi mediante SDS-PAGE della proteina ricombinante.
(testi)
Modulo A
LIBRI DI TESTO CONSIGLIATI Ciclo cellulare Capitoli selezionati dai seguenti libri: Murray A & Hunt T, The cell cycle, an introduction, Oxford University Press, New York. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K & Walter P, Biologia Molecolare della Cellula, Zanichelli, 2016 (VI Edizione) Harvey Lodish, A Berk, C.A. Kaiser, M. Krieger, M.P. Scott, A. Bretscher, P. Ploegh, Paul Matsudaira Biologia Molecolare della Cellula, Zanichelli, 2009 (III edizione)
Elementi di Ingegneria proteica Capitoli selezionati dai seguenti libri: Glick & Pasternak, Biotecnologia Molecolare, Zanichelli Primrose, Twyman & Old, Ingegneria Genetica, Zanichelli Watson, Caudy, Myers & Witkowski, DNA Ricombinante, Zanichelli 2008 (II Edizione) Brown, Biotecnologie molecolari, Zanichelli 2007
Il materiale didattico sarà disponibile sulla piattaforma Moodle
Gli studenti non frequentanti sono incoraggiati a contattare il docente per avere informazioni sul programma, sui materiali didattici e sulle modalità di valutazione del profitto.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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Modulo: TECNICHE BIOMOLECOLARI
(obiettivi)
L’insegnamento di BIOCHIMICA CELLULARE (MODULO A) E TECNICHE BIOMOLECOLARI (MODULO B) intende fornire agli studenti (i) conoscenze teoriche nell’ambito della biochimica cellulare, approfondendo i meccanismi che regolano il ciclo cellulare negli eucarioti, (ii) conoscenze teorico-pratiche in ingegneria proteica e conoscenze teorico-pratiche nell’ambito delle principali tecniche di biochimica e biologia molecolare applicate allo studio di geni e genomi, proteine e proteomi. Verranno affrontati approcci sperimentali, avvalendosi anche del supporto della bioinformatica, per affrontare temi complessi della biochimica e della biologia molecolare. Nel dettaglio, per il MODULO B gli obiettivi riguardano: Trasferire agli studenti competenze specifiche per la manipolazione di acidi nucleici e proteine e la relativa analisi (tecniche di mutagenesi e genome editing, proteomica differenziale), per l'analisi dei livelli di espressione genica (qPCR, microarrays, trascrittomica differenziale) e della regolazione dell’espressione dei geni (studio delle modifiche epigenetiche e delle interazioni proteina-DNA), per lo studio dei pathways metabolici mediante l’analisi delle interazioni proteina-proteina. Saranno inoltre illustrati gli avanzamenti nel campo del sequenziamento di interi genomi e l’applicazione delle tecniche biomolecolari in ambito medico-diagnostico. Verranno utilizzati tools bioinformatici per predizioni in silico di interazione fra biomolecole, o come complementari per l’utilizzo delle tecniche trattate (per preparazioni di input o analisi di output). Sono infine previste esercitazioni di laboratorio riguardanti tecniche per lo studio di acidi nucleici e proteine.
b) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI per il MODULO B: 1) Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine del corso gli studenti dovranno: MODULO B: Al termine del corso gli studenti dovranno aver acquisito conoscenza approfondita dei principi alla base delle tecniche biomolecolari impiegate nel campo della ricerca di base e nelle indagini medico-diagnostiche; conosceranno approfonditamente le tecniche molecolari e avanzate e i relativi tools bioinformatici di supporto ad esse; conosceranno l’importanza della validazione statistica dei risultati di un esperimento e dei controlli che rendono un esperimento scientificamente affidabile. 2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Al termine del corso gli studenti: MODULO B: Saranno in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per valutare ed interpretare i risultati di un esperimento, individuarne le criticità e ottimizzarlo valutando il possibile impatto delle variazioni dei parametri in gioco; saranno in grado di orientarsi fra le principali metodologie qualitative e quantitative, per selezionare quella più idonea allo studio del problema biologico in esame; sapranno svolgere a livello pratico gli esperimenti affrontati durante le esercitazioni. 3) Autonomia di giudizio MODULO B: Gli studenti dovranno essere in grado di interpretare e discutere i lavori scientifici presentati durante il corso ed essere in grado di progettare ed esprimere nuove proteine con caratteristiche differenti. Gli studenti dovranno acquisire la capacità di comprendere e discutere criticamente i risultati sperimentali ottenuti in laboratorio ed utilizzarli come base di partenza per la pianificazione degli esperimenti successivi. 4) Abilità comunicative MODULO B: Gli studenti dovranno avere la capacità di trasmettere le conoscenze acquisite in modo chiaro e comprensibile, anche a persone non competenti, e dovranno dimostrare l’abilità di presentare l’informazione anche con schemi e formule. 5) Capacità di apprendere MODULO B: Gli studenti dovranno essere in grado di descrivere temi scientifici inerenti il corso. Tale abilità verrà sviluppata mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula ed esperienze pratiche durante le ore dedicate alle esercitazioni pratiche.
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Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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6
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Settore scientifico disciplinare
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BIO/10
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Ore Aula
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32
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Ore Laboratorio
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16
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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PROIETTI Silvia
(programma)
Parte Teorica (32 ore) Manipolazione acidi nucleici e proteine e relativa analisi: Isolamento di DNA, RNA e proteine da campioni biologici; esempi ed applicazioni. DIGE. Tecniche per l'analisi dell'espressione genica: Real-time PCR. Microarrays- analisi dati ed applicazioni. RNA-Seq. Analisi delle interazioni proteina-proteina: Far-Western, Pull-down, yeast-two/three hybrid assay, Co-Immunoprecipitazione, Tandem Affinity Purification (TAP) system, Phage Display, Bimolecular Fluorescent Complementation (BiFC), FRET. Analisi delle interazioni DNA/RNA-proteina: Saggio di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP e ChIP-on-chip). EMSA. Southwestern. DNA pull-down. PiCh. Yeast-three hybrid assay. Metodi per lo studio delle modifiche epigenetiche: Analisi della metilazione del DNA mediante Methylation-Sensitive Amplification Polymorphism (MSAP), Bisulfite (non methylation)-specific PCR e Methylation-specific PCR (MSP). ATAC-Seq. Analisi delle modifiche istoniche mediante ChIP. Tecniche di mutagenesi e genome editing: Metodi di mutagenesi sito-specifica, CRISPR-Cas9 System. Applicazioni della PCR in campo diagnostico. Next Generation Sequencing: piattaforme per il sequenziamento di seconda e terza generazione. Durante il corso verranno utilizzati tools bioinformatici per predizioni in silico di interazione fra biomolecole, o come complementari per l’utilizzo delle tecniche trattate (per preparazioni di input o analisi di output)
Parte Pratica (16 ore) Estrazione di RNA totale, RT-qPCR. Estrazione di DNA genomico. Analisi metilazione DNA. Estrazione proteine totali e saggi di interazione proteina-proteina.
(testi)
Amaldi F, Benedetti P, Pesole G, Plevani P. Tecniche e metodi per la biologia molecolare, ed 2020, Zanichelli. Brown T.A. Biotecnologie molecolari, principi e tecniche. Seconda ed., 2017, Zanichelli. Lesk A.M. Introduzione alla Genomica. Prima ed., 2009, Zanichelli.
Slides illustrate a lezione e disponibili sulla piattaforma didattica. Per le attività pratiche vengono fornite dispense dal docente. Gli studenti non frequentanti sono incoraggiati a contattare il docente per avere informazioni sul programma, sui materiali didattici e sulle modalità di valutazione del profitto.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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