BIOCHIMICA APPLICATA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ALESSIA FINOTTI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- BIO/10
Obiettivi formativi
- L'obiettivo del corso è di trasmettere agli studenti le conoscenze (il sapere) sulle tecnologie biomolecolari alla base dell'ingegneria genetica e della produzione di DNA ricombinante. Un secondo obiettivo formativo è descrivere tecniche biochimiche e biologico-molecolari per lo studio dell'espressione genica. Un terzo obiettivo è descrivere il meccanismo d'azione di farmaci di tipo biotecnologico basati su molecole di DNA.
Le abilità (il saper fare) che saranno trasmesse allo studente riguardano la capacità di eseguire esperimenti di base di biologia cellulare applicata, di biochimica e biologia molecolare degli acidi nucleici e di macromolecole di interesse biotecnologico. Capacità di coltivare l'aggiornamento sullo sviluppo di nuovi approcci terapeutici.
METODOLOGIE PER L’INSEGNAMENTO DELLA BIOCHIMICA E BIOCHIMICA APPLICATA
A. Discussione critica delle principali metodologie per la costruzione di percorsi didattici in campo biochimico basati su un approccio sperimentale di laboratorio e/o sull'osservazione dei fenomeni naturali e non sull'apprendimento mnemonico e passivo dei concetti base.
B. Le scoperte fondamentali nel campo della biochimica, genetica applicata, ingegneria genetica e biologia molecolare.
C. Metodologie e tecnologie didattiche per lo studio della biochimica e biochimica applicata in rapporto con la società attuale, con particolare riferimento all’ambiente, alla salute e alle biotecnologie.
D. Studio dei processi di insegnamento e apprendimento della biochimica applicata mediante strumenti e tecnologie digitali, anche basate sull’e-learning e sulla condivisione di piattaforme multimediali.
D. I livelli di disseminazione e divulgazione degli argomenti attinenti alla biochimica applicata.
E. Metodologie didattiche per il potenziamento del linguaggio e il consolidamento delle competenze lessicali specifiche. Prerequisiti
- Argomenti propedeutici: struttura e funzione del DNA e dell'RNA delle proteine; struttura del gene, struttura dei fattori di trascrizione e basi molecolari dell'interazione con il DNA replicazione del DNA; trascrizione; splicing; sintesi proteica (traduzione)
Contenuti del corso
- TECNOLOGIE BIOCHIMICHE DI BASE PER LO STUDIO DEI GENI E DEI LORO PRODOTTI
- Estrazione e purificazione del DNA
- Quantificazione ed analisi del DNA
- Estrazione e purificazione dell’mRNA e di altri RNA cellulari
- Quantificazione ed analisi del RNA
- Estrazione e quantificazione di proteine cellulari
- Enzimi per la manipolazione degli acidi nucleici e applicazioni
TECNOLOGIE BIOMOLECOLARI APPLICATE ALLO STUDIO DELLA STRUTTURA DEL GENOMA, DELL'ESPRESSIONE E DELLA FUNZIONE DEI GENI (Parte 1)
- La PCR
- l’RT-PCR
- PCR Quantitativa Real-Time (qPCR)
- La Digital PCR
- Il sequenziamento del DNA
TECNOLOGIE BIOMOLECOLARI APPLICATE ALLO STUDIO DELLA STRUTTURA DEL GENOMA, DELL'ESPRESSIONE E DELLA FUNZIONE DEI GENI (Parte 2)
- Southern Blotting
- Northern Blotting
- Western Blotting
TECNOLOGIE BIOMOLECOLARI APPLICATE ALLO STUDIO DELLA STRUTTURA DEL GENOMA, DELL'ESPRESSIONE E DELLA FUNZIONE DEI GENI (Parte 3)
- Altre tecniche di analisi dei trascritti
- Tecniche per lo studio della regolazione dell’espressione genica
- Tecniche per lo studio della funzione di un gene
PRODUZIONE DEL DNA RICOMBINANTE E INGEGNERIA GENETICA
- Principi basilari per il clonaggio
- Vettori per clonaggio e passaggi principali
- Vettori di espressione e proteine ricombinanti
- Organismi geneticamente modificati: metodi di produzione di animali transgenici
- Proteine ricombinanti di interesse terapeutico
TERAPIA GENICA: CONCETTI DI BASE
- Introduzione alla terapia genica
- Metodi di trasferimento genico
- Cellule staminali per terapia genica e medicina rigenerativa
TERAPIA GENICA: APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE DEGLI OLIGONUCLEOTIDI SINTETICI
- Strategia antigène (oligonucleotidi formanti tripla elica, TFO)
- Strategia antisenso (oligonucleotidi antisenso, ASO)
- Strategia antisenso (RNA interference con siRNA e miRNA)
- La strategia decoy per fattori di trascrizione
- Gli aptameri
TERAPIA GENICA: IL GENOME EDITING
- Meccanismo di base e finalità dell’editing del genoma
- Principali forbici molecolari: CRISPR/Cas9
- Esempi di editing impiegati nello studio e per la terapia di patologie dell’uomo
DIAGNOSTICA MOLECOLARE E TERAPIA SPERIMENTALE
- Patologie neoplastiche
- La talassemia
Laboratorio (12 ore):
Gli studenti impareranno ad usare le pipette quali strumento di laboratorio, ed affronteranno i diversi step sperimentali volti all'analisi dell'espressione di un gene specifico, attraverso le tecniche di: estrazione dell'RNA e sua quantificazione (spettrofotometro e strumento DeNovix), produzione di cDNA mediante retro-trascrizione; reazione di PCR, analisi qualitativa dell'RNA e del prodotto della PCR mediante elettroforesi su gel d'agarosio e spettrofotometro. Metodi didattici
- Il corso è organizzato con lezioni in aula (64 ore) sugli argomenti del programma e con esercitazioni guidate in laboratorio (12 ore). L’obiettivo del corso non è solo insegnare allo studente le basi culturali del corso, ma anche insegnare il “saper fare” attraverso lezioni di laboratorio e lezioni frontali che, utilizzando anche video come materiale didattico, consentono di avere la percezione visiva degli esperimenti che vengono eseguiti in studi di biochimica e biologia molecolare applicate allo sviluppo di nuovi farmaci e approcci terapeutici.
Parte di laboratorio:
Per i laboratori gli studenti vengono divisi in turni (circa 24 studenti per turno). Sarà effettuata una lezioni introduttiva sull’argomento dell’esercitazione, con la possibilità di esercitarsi sui calcoli. Le lezioni pratiche di laboratorio saranno svolte in 2 giorni ed avranno una durata di 4 ore ciascuna, durante le quali gli studenti avranno la possibilità di lavorare da soli o in coppia sulle seguenti metodiche: estrazione di RNA, reazione di retro-trascrizione, reazione di PCR, quantificazione di acidi nucleici(RNA DNA plasmidico e prodotti della PCR) mediante analisi su gel d’agarosio e utilizzando lo spettrofotometro. Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame orale. L’obiettivo della prova d’esame orale consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente nell’affrontare tematiche relative alla biochimica e biologia molecolare applicate. Generalmente allo studente vengono presentate dai docenti tre domande; per ottenere la sufficienza è necessario rispondere in maniera esauriente a tutte le domande. Per ogni domanda vengono attribuiti 10/30. La prova orale si potrebbe anche concludere alla prima domanda, nel caso la commissione verifichi una grave carenza su argomenti fondamentali del corso. La valutazione complessiva viene espressa in trentesimi (voto minimo 18), voto massimo 30 e lode.
Testi di riferimento
- 1) Diapositive a dispensa (files pdf) presentate a lezione dal Docente e caricate sulla Classroom raggruppate per argomenti,
2) Altro materiale utile fornito in Classroom dal docente (articoli scientifici, materiale di approfondimento). Per ogni argomento trattato, all’occorrenza, verranno indicati siti internet, links o riferimenti bibliografici utili.
3) Eventuali libri di testo utili:
-Tecniche e metodi per la biologia molecolare. Amaldi, Benedetti, Pesole, Plevani. 2020. Casa Editrice Ambrosiana-ZANICHELLI
-Metodologie biochimiche e biomolecolari. M. Maccarrone-ZANICHELLI
-Metodologie biochimiche. Espressione, purificazione e caratterizzazione delle proteine. Bonaccorsi di Patti, Contestabile, Di Salvo-ZANICHELLI
-Metodologie biochimiche. Bonaccorsi di Patti, Contestabile, Di Salvo-Casa Editrice Ambrosiana
-Biotecnologie Molecolari. Principi e tecniche. Terry A. Brown–ZANICHELLI
-Farmaci Biotecnologici. Vegeto-Maggi-Minghetti. Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli, 2020.
-Genomi 4.Terry A. Brown-IVedizione, 2018.EDISES
-DNA ricombinante. Geni e Genomi. J.D. Watson et al.-ZANICHELLI
-Analisi dei Geni e Genomi. Richerd J.Reece-EdiSES
-Compendio di Biotecnologie Farmaceutiche. Maria Luisa Calabrò-EdiSES
