Corso di laurea: BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI PER LA SALUTE E IL BENESSERE (LM-8) Programmazione per l'A.A. 2018/2019  

Il corso presenterà agli studenti i principi e gli approcci sperimentali più innovativi relativi all’ottenimento di proteine da possibile utilizzo in ambito biotecnologico. Il corso si propone, inoltre, di ampliare le conoscenze di base su aspetti relativi alla relazione struttura/funzione di proteine farmacologicamente attive. Particolare attenzione verrà posta sui peptidi antibatterici e sulle applicazioni degli anticorpi in ambito diagnostico e farmaceutico.

Il corso intende preparare gli studenti con adeguata conoscenza dei processi microbici applicabili nell’industria e nell’ambiente. Prevedendo lo studio dei microrganismi in applicazioni atte a migliorare la qualità della vita, a ridurre l’impatto delle attività umane sull’ambiente e a recuperare ambienti degradati. Il corso inoltre permetterà l’acquisizione di tecniche per il controllo dei processi microbici e di metodologie molecolari per l'analisi delle comunità microbiche

L'insegnamento si propone di fornire gli strumenti necessari per analizzare i dati sperimentali mediante i più opportuni strumenti di analisi statistica, con l’aiuto di lezioni teoriche, lezioni pratiche ed utilizzo di software. Al termine del corso gli studenti saranno in grado di analizzare dati sperimentali.

Con il presente insegnamento si intende fornire agli studenti i concetti generali relativi agli aspetti chimici della catalisi e alle sue applicazioni in campo biologico e biotecnologico. Partendo dagli aspetti fondamentali della cinetica chimica, si svilupperà un percorso che dovrà al suo esito mettere in grado lo studente di discutere il meccanismo di reazione di alcuni processi di interesse biotecnologico, individuando l'eventuale natura catalitica degli stessi e discutendone in maniera critica le varie fasi e le possibili applicazioni industriali.

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): acquisizione da parte dello studente di contenuti specifici relativamente a: i) principi generali della cinetica chimica e della catalisi; ii) individuazione di processi catalici di interesse biotecnologico, con descrizione dettagliata delle varie fasi; iii) collocazione dei sistemi studiati nell'ambito più generale della catalisi e biocatalisi industriale. 2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): verrà curata la capacita dello studente di analizzare, alla luce delle conoscenze acquisite, il possibile interesse, anche su larga scala, di un processo di natura catalitica, sia naturale che di sintesi, esaminandone criticamente le varie fasi e gli eventuali obiettivi applicativi. 3) Autonomia di giudizio (making judgements); l’insegnamento dovrà fornire allo studente la capacità di lavorare in autonomia di giudizio anche attraverso la consultazione critica e la comparazione di materiali didattici di varia tipologia. Si svilupperà inoltre in ogni caso la capacità del singolo di interagire criticamente con gli altri componenti di una classe omogenea, stimolando in particolare l'interazione fra i componenti della stessa. 4) Abilità comunicative (communication skills): lo studente che frequenta l’insegnamento verrà continuamente sollecitato ad illustrare, anche mediante tecniche audiovisive, i progressi fatti nello studio della disciplina e nell'apprendimento dei concetti presentati. Il docente stimolerà inoltre la discussione anche mediante uno scambio di opinioni tra gli studenti frequentanti, che diventeranno così parte attiva nel processo di comunicazione e di elaborazione del singolo. 5) Capacità di apprendere (learning skills): verrà costantemente stimolata anche attraverso la somministrazione di test e di esercizi da svolgere in maniera autonoma, con l'obiettivo di restituirne i risultati e di confrontarli con quelli ottenuti dagli studenti che frequentano la stessa classe. Verranno inoltre svolti esercizi in classe e simulazioni della prova finale.

Conoscenza e comprensione
Il corso si propone di fornire agli studenti le basi teoriche ed applicative relative all’impiego di sistemi biocatalitici applicati a vari settori industriali. Viene offerta un'ampia panoramica dei processi assisititi da biocatalizzatori caratterizzati da una reale rilevanza commerciale

Capacità di applicare conoscenze e comprensione
Lo studente acquisirà dal corso le linee guida nella selezione del catalizzatore, del metodo eventuale di immobilizzazione e della configurazione reattoristica più idonei all’applicazione target. Inoltre, sarà in possesso di elementi che gli consentano di operare una scelta mirata tra possibili formulati commerciali alternativi contenenti l’enzima in questione sulla base delle informazioni fornite dal produttore e dalla letteratura scientifica.

Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza di base delle attuali applicazioni di enzimi in forma libera o immobilizzata nella biocatalisi industriale.

OBIETTIVI FORMATIVI

1 ) L’Omica è un insieme di discipline biomolecolari che appartiene alle scienze della vita e che si suddivide in diverse tematiche (genomica, trascrittomica, proteomica, metabolomica).
L’obiettivo principale del corso è mettere lo studente nelle condizioni di affrontare lo studio delle principali tecniche e strumentazioni analitiche approfondendo la conoscenza delle moderne analisi omiche, applicate essenzialmente ad una moderna visione della diagnosi precoce. Lo studente sarà preparato per affrontare la ricerca di nuovi marcatori diagnostici in analisi cliniche e non. Al termine delle lezioni frontali, durante il laboratorio previsto (24h), agli studenti è fornita la possibilità di lavorare singolarmente su argomenti applicativi e pratici. In tal modo lo studente acquisirà l’abilità di analisi della diversa espressione proteica a partire da estratti proteici e la possibilità di applicare moderni strumenti analitici.

b) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI:

1) Conoscenza e capacità di comprensione:
Aver acquisito una buona capacità di analisi nell'ambito delle scienze omiche e in ambito biotecnologico

2) Conoscenza e capacità di comprensione applicata:
Saper integrare le conoscenze acquisite nelle singole discipline in un sapere interdisciplinare necessario per affrontare qualsiasi problema complesso nel settore delle biotecnologie in particolare saper applicare le conoscenze di spettrometria di massa alle diverse applicazioni relative alle biotecnologie.

3 ) Autonomia di giudizio
Gli studentid dovranno sviluppare la capacità di elaborare informazioni complesse e/o frammentarie e di pervenire a idee e giudizi originali e autonomii capace di reperire e selezionare criticamente le sorgenti di dati bibliografici , banche dati, e la
letteratura in campo scientifico. L'autonomia di giudizio viene sviluppata tramite lo studio critico di articoli scientifici.

4) Abilità comunicative:
Lo studente sarà in grado di sostenere una discussione critica pubblica sugli argomenti trattati in particolare sarà capace di applicare le tecniche di proteomica e metabolomica per qualsiasi argomento scientifico di interesse.. Sarà capace di lavorare in gruppo nell'ambito della progettazione ed esecuzione di protocolli sperimentali in quanto sono previsti crediti di laboratorio.

5) Capacità di apprendere:
Lo studente avrà la capacità di individuare, applicare e sviluppare tecniche innovative nel campo di pertinenza, di
lavorare in modo autonomo.

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso introduce ai concetti ed agli approcci sperimentali della chimica delle sostanze bioattive, consolidando i principi acquisiti nell’ambito del corso di chimica organica della laurea triennale per procedere alla conoscenza della biogenesi, della sintesi, della struttura chimica e delle proprietà farmacologiche delle sostanze bioattive. Nella prima parte del corso sarà introdotto il concetto di farmacoforo, quale unità strutturale minima caratterizzata da una specifica attività biologica e clinica. Le sostanze bioattive, sia di origine sintetica che naturali, saranno quindi classificate sulla base dei loro farmacofori principali, che lo studente apprenderà a riconoscere anche nell’ambito di strutture molecolari complesse. Nella seconda parte del corso saranno forniti gli strumenti critici per associare la presenza di determinati farmacofori alle applicazioni farmaceutiche e farmacologiche, con una particolare attenzione ai meccanismi di azione molecolari con cui le sostanze bioattive agiscono nell’organismo. Lo studente avrà quindi la possibilità di comprendere l’origine naturale delle sostanze organiche bioattive e le loro possibili applicazioni industriali, ricevendo una specifica formazione in merito alla progettazione, allo sviluppo e alla valutazione di nuovi farmaci. Inoltre, grazie alla conoscenza dei meccanismi di azione a livello molecolare, lo studente potrà associare l’impiego delle sostanze bioattive a specifici prodotti in ambito nutraceutico, cosmoceutico e cosmetico, comprendendo le limitazioni nell’uso di sostanze potenzialmente tossiche e la possibilità di un loro miglioramento funzionale e strutturale. Queste conoscenze permetteranno allo studente di affrontare un percorso professionale nell’ambito dell’industria farmaceutica, nutraceutica e cosmeceutica.

b) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
• Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): Conoscenza dei principi che definiscono l’unità strutturale minima di una molecola organica, naturale o sintetica, per avere una determinata attività biologica (teoria del farmacoforo). Conoscenza delle relazioni tra tipologia dei farmacofori presenti in una molecola organica ed attività farmaceutica e farmacologica. Conoscenza del meccanismo di azione a livello molecolare delle principali famiglie di sostanze bioattive, con una particolare attenzione alle sostanze con attività antiossidante, antivirale, antiinfiammatoria ed antitumorale. Conoscenza degli stadi per la progettazione di un farmaco di sintesi, e delle procedure per il suo impiego in clinica. Conoscenza dell’origine e della distribuzione in natura delle principali famiglie di sostanze organiche naturali biologicamente attive.
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding): In aggiunta alle conoscenze acquisite attraverso lo studio della chimica delle sostanze bioattive, gli studenti potranno applicare i concetti teorici acquisiti nella risoluzione di esercizi pratici basati sulla richiesta del docente di presentare uno schema di progettazione di un farmaco, avendo l’indicazione iniziale del bersaglio di azione a livello molecolare e conoscendo il tipo di patologia contro la quale si intende sviluppare la terapia di cura. In questo caso gli studenti dovranno applicare anche le loro precedenti conoscenze di chimica e di biologia per la completa risoluzione del problema.
• Autonomia di giudizio (making judgements): Al termine del corso lo studente avrà acquisito la formazione necessaria per una completa autonomia di giudizio in merito alla possibilità di utilizzare una determinata sostanza organica, di origine naturale o sintetica, per la terapia di una determinata patologia. Lo studente sarà quindi in grado di collegare le conoscenze acquisite di biochimica, biologia molecolare, enzimologia, fisiologia e genetica alla progettazione di una sostanza applicabile in ambito farmaceutico, nutraceutico e cosmeceutico.
• Abilità comunicative (communication skills): gli studenti saranno invitati in modo continuativo e costante ad una partecipazione attiva alla lezione allo scopo di approfondire l’argomento per raccogliere proposte di possibili soluzioni in caso di scenari complessi. In questa attività gli studenti saranno chiamati a confrontarsi al fine di supportare le proprie idee. Lo stumento didattico è volto a far crescere le capacità comunicative e l’abilità di sapere lavorare e confrontarsi in un gruppo, il tutto finalizzato al consolidamento dei concetti acquisiti.
• Capacità di apprendere (learning skills):Le capacità di apprendimento degli studenti saranno valutate durante lo svolgimento del corso tramite prove di esonero che permetteranno di seguire individualmente lo stato di maturazione della conoscenza, evidenzianto le capacità di restituzione dello studente.

Il corso, che prevede una conoscenza di livello almeno intermedio della lingua inglese, è finalizzato al potenziamento delle principali strutture linguistiche di livello B2 del CEFR.