Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
BIOTECNOLOGIE ORD. 2011


10

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 56 0 48 94

Periodo

AnnoPeriodo
II anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
02/03/201512/06/2015

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteDiscipline biotecnologiche comuniBIO/184
caratterizzanteDiscipline biotecnologiche con finalit specifiche: mediche e terapeuticheMED/076


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof.ssa LOREGIAN ARIANNAMED/07DIPARTIMENTO DI MEDICINA MOLECOLARE

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Dott. LAVEDER PAOLOAffidamento direttoBIO/18Dipartimento di Biologia

Attività di Supporto alla Didattica

Esercitatore
Dott.ssa MERCORELLI BEATRICE
Dott. NANNETTI GIULIO

Bollettino

Il corso richiede conoscenze di base di biochimica, biologia cellulare, microbiologia, genetica e biologia molecolare. Lo studente deve conoscere la struttura e funzione della cellula eucariotica e procariotica. Deve inoltre avere familiarità con la struttura, funzione e replicazione degli acidi nucleici.

Nella parte di Microbiologia applicata gli studenti approfondiranno le proprie nozioni di microbiologia generale con concetti fondamentali di microbiologia applicata quali sistemi avanzati per l’espressione e la purificazione di prodotti proteici in organismi eucariotici, lo studio delle interazioni proteina-proteina, l’utilizzo di microrganismi come vettori per il delivery di DNA o proteine/peptidi a scopo terapeutico o vaccinale, ecc. Inoltre gli studenti saranno introdotti all’utilizzo applicativo di microorganismi nel biorisanamento e per la produzione di piante transgeniche. Nella parte di Ingegneria genetica gli studenti apprenderanno i fondamenti della tecnologia del DNA ricombinante, con enfasi sui processi di clonazione e manipolazione genica, sequenziamento del DNA, produzione di proteine ricombinanti in sistemi di espressione procariotici. Nella parte di laboratorio gli studenti impareranno a utilizzare il sistema del doppio ibrido per studiare interazioni proteina-proteina in cellule eucariotiche ed a identificare e genotipizzare microorganismi utilizzando alcune tecniche molecolari.

Lezioni d’aula e attività di laboratorio

Lezioni d’aula Vettori di clonaggio eucariotici per funghi (inclusi lieviti), piante e organismi animali eucariotici superiori. Espressione e produzione di proteine ricombinanti in microrganismi eucariotici, in piante ed in colture cellulari di organismi eucariotici superiori (incluso sistema del baculovirus); sistemi di espressione genica inducibile. Two-hybrid system e tecniche correlate (es. one-hybrid e three-hybrid system) per lo studio di interazioni proteina-proteina e proteina-acido nucleico. Tecnologia del Phage display. Mutagenesi trasposizionale: creazione e screening di librerie di mutanti. Manipolazione di genomi batterici e virali mediante sistemi di integrazione e di ricombinazione omologa. Batteri, virus e proteine di origine microbica come vettori per il delivery di geni terapeutici, vaccini a DNA o proteine/peptidi immunogene/i. Tecniche molecolari per la rilevazione e l’identificazione di microrganismi o contaminanti microbici in campioni di origine biologica, ambientale, alimentare, ecc. Impiego di microrganismi nel risanamento ambientale(biorisanamento) e nel settore agricolo (produzione di piante transgeniche). Riepilogo delle tecniche di coltivazione dei microorganismi e dei meccanismi di regolazione genica nei procarioti. Strumenti di laboratorio per le applicazioni di genetica molecolare: biologia di E. coli, operone lac, manipolazione di DNA purificato. Trasformazione, coniugazione e trasduzione come metodi per manipolare e studiare il genoma batterico. Le tecnologie del DNA ricombinante per l'identificazione dei geni. Clonazione del DNA. Enzimi di restrizione e di modificazione. Vettori di clonaggio in procarioti: plasmidici e fagici, Cosmidi, fasmidi e cromosomi artificiali (BAC). Strategie di clonaggio: identificazione e selezione di un clone. Tecniche di sequenziamento moderne del DNA. Espressione e produzione di proteine ricombinanti in E. coli. Laboratorio L’attività di laboratorio si prefigge di fornire agli studenti le basi teoriche e pratiche di alcune tecnologie che utilizzano i microrganismi o loro prodotti come strumenti per le biotecnologie. Le attività sperimentali verteranno su: 1. Tecnologia del “Sistema a due ibridi” in lievito per lo studio di interazioni proteina-proteina. Verrà eseguita l’inoculazione e crescita di colture di lievito, con relativa preparazione di piastre selettive. Verrà eseguita la trasformazione di ceppi di lievito utilizzando coppie di plasmidi preselezionati. Verranno successivamente eseguiti saggi di attività beta-galattosidasica su filtro ed in liquido (qualitativi e quantitativi) sui lieviti trasformati. Per tali saggi verranno preparati estratti proteici di lievito e ne verrà determinata la concentrazione proteica con il metodo di Lowry. I risultati verranno poi analizzati e discussi. 2. Uso della PCR come tecnica per la rilevazione e la genotipizzazione di microorganismi in campioni biologici. Verrà fatta una breve introduzione generale sull’importanza della PCR come tecnica diagnostica e sulle differenze nel suo utilizzo per ricerca o per diagnosi, e sull’utilizzo a scopo biotecnologico di prodotti microbici in questo ambito. Verrà eseguita la ricerca in campioni biologici di HPV (virus umano del papilloma) con PCR e sua tipizzazione mediante RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). I risultati verranno poi analizzati e discussi.

Esame scritto

Accuratezza e completezza delle risposte. Appropriatezza del linguaggio.

Glazer AN, Nikaido H., Microbial Biotechnology. : Cambridge University Press, Dale JW, von Schantz M., Plant N., Dai geni ai genomi – Principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante. : Edises, 2013 Brown TA, Biotecnologie molecolari. : Zanichelli, 2007 Reece RJ, Analisi dei geni e genomi. : Edises, 2006 Primrose S, Twyman R, Old B, Ingegneria Genetica. : Zanichelli, 2004 Glick BR, Pasternack JJ, Biotecnologia molecolare. : Zanichelli, 1999 Kun LY, Microbial Biotechnology. : World Scientific Publishing,

Alcune dispense e monografie verranno fornite dal docente.

Il corso richiede conoscenze di base di biochimica, biologia cellulare, microbiologia, genetica e biologia molecolare. Lo studente deve conoscere la struttura e funzione della cellula eucariotica e procariotica. Deve inoltre avere familiarità con la struttura, funzione e replicazione degli acidi nucleici.

Nella parte di Microbiologia applicata gli studenti approfondiranno le proprie nozioni di microbiologia generale con concetti fondamentali di microbiologia applicata quali sistemi avanzati per l’espressione e la purificazione di prodotti proteici in organismi eucariotici, lo studio delle interazioni proteina-proteina, l’utilizzo di microrganismi come vettori per il delivery di DNA o proteine/peptidi a scopo terapeutico o vaccinale, ecc. Inoltre gli studenti saranno introdotti all’utilizzo applicativo di microorganismi nel biorisanamento e per la produzione di piante transgeniche. Nella parte di Ingegneria genetica gli studenti apprenderanno i fondamenti della tecnologia del DNA ricombinante, con enfasi sui processi di clonazione e manipolazione genica, sequenziamento del DNA, produzione di proteine ricombinanti in sistemi di espressione procariotici. Nella parte di laboratorio gli studenti impareranno a utilizzare il sistema del doppio ibrido per studiare interazioni proteina-proteina in cellule eucariotiche ed a identificare e genotipizzare microorganismi utilizzando alcune tecniche molecolari.

Lezioni d’aula e attività di laboratorio

Lezioni d’aula Vettori di clonaggio eucariotici per funghi (inclusi lieviti), piante e organismi animali eucariotici superiori. Espressione e produzione di proteine ricombinanti in microrganismi eucariotici, in piante ed in colture cellulari di organismi eucariotici superiori (incluso sistema del baculovirus); sistemi di espressione genica inducibile. Two-hybrid system e tecniche correlate (es. one-hybrid e three-hybrid system) per lo studio di interazioni proteina-proteina e proteina-acido nucleico. Tecnologia del Phage display. Mutagenesi trasposizionale: creazione e screening di librerie di mutanti. Manipolazione di genomi batterici e virali mediante sistemi di integrazione e di ricombinazione omologa. Batteri, virus e proteine di origine microbica come vettori per il delivery di geni terapeutici, vaccini a DNA o proteine/peptidi immunogene/i. Tecniche molecolari per la rilevazione e l’identificazione di microrganismi o contaminanti microbici in campioni di origine biologica, ambientale, alimentare, ecc. Impiego di microrganismi nel risanamento ambientale(biorisanamento) e nel settore agricolo (produzione di piante transgeniche). Riepilogo delle tecniche di coltivazione dei microorganismi e dei meccanismi di regolazione genica nei procarioti. Strumenti di laboratorio per le applicazioni di genetica molecolare: biologia di E. coli, operone lac, manipolazione di DNA purificato. Trasformazione, coniugazione e trasduzione come metodi per manipolare e studiare il genoma batterico. Le tecnologie del DNA ricombinante per l'identificazione dei geni. Clonazione del DNA. Enzimi di restrizione e di modificazione. Vettori di clonaggio in procarioti: plasmidici e fagici, Cosmidi, fasmidi e cromosomi artificiali (BAC). Strategie di clonaggio: identificazione e selezione di un clone. Tecniche di sequenziamento moderne del DNA. Espressione e produzione di proteine ricombinanti in E. coli. Laboratorio L’attività di laboratorio si prefigge di fornire agli studenti le basi teoriche e pratiche di alcune tecnologie che utilizzano i microrganismi o loro prodotti come strumenti per le biotecnologie. Le attività sperimentali verteranno su: 1. Tecnologia del “Sistema a due ibridi” in lievito per lo studio di interazioni proteina-proteina. Verrà eseguita l’inoculazione e crescita di colture di lievito, con relativa preparazione di piastre selettive. Verrà eseguita la trasformazione di ceppi di lievito utilizzando coppie di plasmidi preselezionati. Verranno successivamente eseguiti saggi di attività beta-galattosidasica su filtro ed in liquido (qualitativi e quantitativi) sui lieviti trasformati. Per tali saggi verranno preparati estratti proteici di lievito e ne verrà determinata la concentrazione proteica con il metodo di Lowry. I risultati verranno poi analizzati e discussi. 2. Uso della PCR come tecnica per la rilevazione e la genotipizzazione di microorganismi in campioni biologici. Verrà fatta una breve introduzione generale sull’importanza della PCR come tecnica diagnostica e sulle differenze nel suo utilizzo per ricerca o per diagnosi, e sull’utilizzo a scopo biotecnologico di prodotti microbici in questo ambito. Verrà eseguita la ricerca in campioni biologici di HPV (virus umano del papilloma) con PCR e sua tipizzazione mediante RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). I risultati verranno poi analizzati e discussi.

Esame scritto

Accuratezza e completezza delle risposte. Appropriatezza del linguaggio.

Glazer AN, Nikaido H., Microbial Biotechnology. : Cambridge University Press, Dale JW, von Schantz M., Plant N., Dai geni ai genomi – Principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante. : Edises, 2013 Brown TA, Biotecnologie molecolari. : Zanichelli, 2007 Reece RJ, Analisi dei geni e genomi. : Edises, 2006 Primrose S, Twyman R, Old B, Ingegneria Genetica. : Zanichelli, 2004 Glick BR, Pasternack JJ, Biotecnologia molecolare. : Zanichelli, 1999 Kun LY, Microbial Biotechnology. : World Scientific Publishing,

Alcune dispense e monografie verranno fornite dal docente.