CI TECNOLOGIE BIOCHIMICHE E RICOMBINANTI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2019/2020
- Docente
- ROBERTO GAMBARI
- Crediti formativi
- 12
- Percorso
- BIOTECNOLOGIE PER LA SALUTE
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
Obiettivi formativi
- Modulo di Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti):
Gli obiettivi formativi del corso consistono nell’acquisizione delle conoscenze delle tecniche e metodologie di base (e dei loro ulteriori sviluppi applicativi) per lo studio ed analisi degli acidi nucleici e dell’espressione genica, con particolare riferimento alle tecnologie impiegate per la produzione di DNA ricombinante.
L’esercitazione pratica darà la possibilità allo studente di concretizzare le conoscenze teoriche acquisite e sarà incentrata su alcune tra le metodiche più utilizzate nei comuni laboratori di ricerca e contestualmente apprendere l’utilizzo di strumentazioni di base. In particolare, gli studenti impareranno ad usare le pipette e altre comuni strumentazioni di laboratorio, ed affronteranno i diversi passaggi sperimentali volti all’estrazione degli acidi nucleici (in particolare RNA da matrici biologiche) e all’analisi quali-quantitativa dell’acido nucleico estratto.
CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente apprenderà:
- la corretta terminologia scientifica
- le tecniche di base per l'estrazione e quantificazione di acidi nucleici
- le tecniche di base per l’ analisi di genomica e trascrittomica
- gli elementi di base per costruire un vettore ricombinante
- le differenze tra i diversi tipi di vettori ricombinanti
CAPACITA’ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente saprà:
- quale metodo utilizzare per estrarre il DNA, l'RNA da diverse fonti biologiche
- quali tecniche sono impiegate nelle analisi di genomica e trascrittomica
- quali strategie utilizzare per effettuare un esperimento di clonaggio genico
- quali vettori usare per produrre una proteina ricombinante
- quali vettori usare per modificare l'espressione genica
Modulo di Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari):
Gli obiettivi formativi del corso consistono nell’acquisizione dei principi teorici discussi e nella comprensione dei relativi campi di applicazione nell’ambito delle principali metodologie biochimiche e cellulari, con particolare riferimento allo studio delle proteine e delle interazioni biomolecolari e cellulari. In particolare le conoscenze che verranno acquisite riguardano: i metodi di estrazione e purificazione delle proteine; le tecniche analitiche che concernono la determinazione della composizione amminoacidica, della concentrazione e lo studio di interazioni con altre biomolecole (acidi nucleici, anticorpi, fattori di trascrizione, ecc.); le diverse tipologie di colture cellulari, i metodi di coltivazione e di osservazione e analisi; i radioisotopi e le loro principali applicazioni in biologia molecolare e cellulare. Prerequisiti
- Modulo di Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti):
Conoscenze di base di Chimica, Biologia, Biochimica e Biologia Molecolare.
Modulo di Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari):
E’ necessario aver acquisito le conoscenze di base di chimica, biochimica e biologia molecolare.
Nessuna propedeuticità. Contenuti del corso
- Modulo di Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti):
40 ore di lezioni in aula.
Tematiche affrontate:
PRIMA PARTE. Analisi degli acidi nucleici e loro espressione e/o modulazione (20 ore):
-Isolamento e purificazione di DNA, quantificazione ed analisi: elettroforesi in gel d’agarosio e poliacrilamide, elettroforesi capillare;
-Tecniche per studio del genoma: impiego di enzimi per la manipolazione del DNA (enzimi di restrizione, polimerasi, ligasi, etc.), Southern Blotting, reazione PCR e sue varianti, sequenziamento genico classico e Next Generation Sequencing;
-Isolamento, purificazione, quantificazione di RNA e microRNA;
-Tecniche per studio dell’espressione genica: retro-trascrizione e produzione di cDNA, Real Time PCR quantitativa, digital PCR e gene expression array.
SECONDA PARTE. Tecniche di manipolazione del DNA, vettori di clonaggio, vettori di espressione, metodologie di trasfezione, proteine ricombinanti (20 ore):
-Impiego di enzimi per clonare il DNA;
-Tipi di vettori di clonaggio e loro applicazioni (plasmidi, batteriofagi, cosmidi, ecc); costruzione di librerie geniche;
-Tecniche per l’introduzione di vettori ricombinanti nelle cellule;
-Clonaggio per lo studio dell’espressione genica e saggi di modulazione: impiego di RNA interference e altri approcci per il gene silencing;
-Tecniche per lo studio di promotori genici e fattori di trascrizione;
-Introduzione ai vettori per terapia genica;
-Metodi per la produzione di proteine ricombinanti: vettori, sistemi di espressione delle proteine ricombinanti, pharming, esempi di utilizzo terapeutico;
- Anticorpi monoclonali.
Oltre alle 40 ore di lezione frontale (5CFU), sarà tenuta una esercitazione di laboratorio (1CFU) suddivisa in una parte pratica in laboratorio affiancata da una parte precedente di preparazione al laboratorio e una successiva di analisi dei risultati ottenuti, effettuate tramite lezioni in PowerPoint, filmati, animazioni, analisi dei dati ed esercizi. Argomento principale: estrazione di RNA totale da matrici biologiche, la sua quantificazione spettrofotometrica, analisi quali-quantitativa dell’RNA estratto mediante elettroforesi su gel di agarosio, retrotrascrizione e PCR quantitativa di trascritti selezionati.
Modulo di Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari):
48 ore di lezioni in aula.
Tematiche affrontate:
-Aminoacidi e Proteine: dalla struttura alla funzione (2 ore)
-Isolamento di cellule da tessuti. Citofluorimetria a flusso; esame emocromocitometrico con formula leucocitaria (4 ore).
-Tecniche cromatografiche: TLC; cromatografia liquida classica su colonna; di ripartizione; ad esclusione dimensionale; a scambio ionico; di affinità; HPLC. Applicazioni in biomedicina (6 ore).
-Metodi per la purificazione proteine (2 ore).
-Tecniche spettrofotometriche: descrizione della strumentazione. Teoria alla base della spettrofotometria. Analisi quantitative di molecole biologiche (2 ore).
-Elettroforesi: cellulosa acetato, gel di poliacrilammide: SDS-PAGE; saggio EMSA; Footprinting; gel bidimensionali; elettroforesi capillare (8 ore).
-Aspetti generali del sistema immunitario; Anticorpi policlonali e monoclonali. Dosaggio radioimmunologico (RIA). Test ELISA ed applicazioni. Tecnologia LUMINEX. Tecnica del Western blotting (8 ore)
-Tecnologie biochimiche per la quantificazione e analisi delle interazioni molecolari (Biosensori) (2 ore).
-Principi di base per lavorare con cellule e tessuti: isolamento di cellule; visualizzazione delle cellule; linee cellulari eucariotiche; cellule immortalizzate e trasformate. Conservazione e mantenimento delle colture cellulari; trattamenti di cellule per test farmacologici (6 ore).
-Apoptosi e ciclo cellulare: biologia molecolare del cancro (statistiche, definizione, caratteristiche) (4 ore).
-Biobanche cellulari (2 ore).
-Analisi su singola cellula (2 ore).
Per entrambi i moduli le ore di lezione riportate sono indicative. Metodi didattici
Modulo di Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti):
Il corso è organizzato in 40 ore di didattica frontale. Gli argomenti del corso saranno affrontati in modo approfondito nelle lezioni in aula, dove peraltro saranno presentati anche riferimenti su riviste scientifiche, siti web trattanti i vari argomenti e video esplicativi. Gli argomenti trattati saranno spiegati attraverso presentazione PowerPoint, che verranno di volta in volta fornite, in formato PDF, dal docente agli studenti. Nei testi consigliati non sono trattati tutti gli argomenti del corso e risulta pertanto vivamente consigliata la partecipazione alle lezioni.
Oltre alle 40 ore di lezione frontale (5CFU), sarà tenuta una esercitazione di laboratorio (1CFU) suddivisa in una parte pratica in laboratorio affiancata da una parte precedente di preparazione al laboratorio e una successiva di analisi dei risultati ottenuti effettuate tramite lezioni in PowerPoint con il possibile ausilio di filmati, animazioni, analisi dei dati ed esercizi.
Per l’esercitazione pratica gli studenti verranno divisi in turni, e lavoreranno singolarmente o in coppia affrontando le seguenti metodiche: estrazione di RNA totale da matrici biologiche, la sua quantificazione spettrofotometrica, analisi quali-quantitativa dell’RNA estratto mediante elettroforesi su gel di agarosio, retrotrascrizione e PCR quantitativa di trascritti selezionati.
Modulo di Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari):
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali per un totale di 48 ore di lezione (6 CFU). Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula con l’utilizzo di presentazioni in power-point e, per la miglior comprensione delle nozioni, anche della lavagna in dotazione nelle aule. Nei testi consigliati non sono trattati tutti gli argomenti del corso e risulta pertanto vivamente consigliata la partecipazione alle lezioni.Modalità di verifica dell'apprendimento
- La prova d’esame ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti trattati nel corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente.
Modulo di Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti):
Esame scritto che comprende 31 domande a risposta multipla con risposte chiuse (5 possibilità di risposta di cui una sola corretta) e sarà svolto utilizzando moduli OMR. La durata dell’esame sarà 60 minuti.
Per gli studenti DSA verrà valutata singolarmente la modalità di svolgimento della prova.
Per superare l’esame (voto minimo 18/30) sarà necessario rispondere correttamente ad almeno 18 quesiti. La votazione di 30/30 e lode si conseguirà rispondendo correttamente a 31 quesiti. Non verranno dati punti di penalizzazione per risposte sbagliate o risposte non date.
La prova d’esame ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti trattati nel corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente.
Modulo di Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari):
Esame scritto che comprende 31 domande a risposta multipla con risposte chiuse (5 possibilità di risposta di cui una sola corretta) e sarà svolto utilizzando moduli OMR. La durata dell’esame sarà 60 minuti.
Per gli studenti DSA verrà valutata singolarmente la modalità di svolgimento della prova.
Per superare l’esame (voto minimo 18/30) sarà necessario rispondere correttamente ad almeno 18 quesiti. La votazione di 30/30 e lode si conseguirà rispondendo correttamente a 31 quesiti. Non verranno dati punti di penalizzazione per risposte sbagliate o risposte non date.
Il voto finale del C.I. Tecnologie Biochimiche e Ricombinanti deriva dalla media dei voti conseguiti nei due moduli: Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti) e Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari).
Nel caso di valore di media intermedia tra due voti, sarà tenuto conto per l'arrotondamento in eccesso o in difetto dell’andamento dell’ esperienza di laboratorio. Testi di riferimento
- Modulo di Tecnologie Molecolari e Ricombinanti (Dr.ssa Alessia Finotti):
Diapositive mostrate a lezione dal docente e fornite in formato PDF, materiale fornito dal docente (es: articoli e review scientifiche, siti web, video)
¿ Testo principale consigliato:
-Biotecnologie Molecolari. Principi e tecniche. Terry A. Brown - ZANICHELLI
Eventuali approfondimenti sui seguenti testi:
-Metodologie biochimiche e biomolecolari. M. Maccarrone - ZANICHELLI
-Genomi 4. IV edizione, 2018. Terry A. Brown - 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
-Metodologie Biochimiche. Bonaccorsi di Patti, Contestabile, Di Salvo - ZANICHELLI
Modulo di Tecnologie Biochimiche e Cellulari (Prof. Roberto Gambari):
Diapositive mostrate a lezione dal docente e fornite in formato PDF.
Eventuali approfondimenti sui seguenti testi indicati anche nelle diapositive mostrate a lezione:
-Metodologie Biochimiche, Maria Carmela Bonaccorsi, Roberto Contestabile, Martino Di Salvo. Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli (2012).
-Biochimica Applicata, ¿Monica Stoppini, Vittorio Bellotti. Edises (2012). ¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿¿
-Biologia molecolare della cellula, Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter, Zanichelli Editore (2009)¿
-Metodologie biochimiche e biomolecolari. M. Maccarrone - ZANICHELLI
-Genomi 4. IV edizione, 2018. Terry A. Brown - EDISES
