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
01/03/201611/06/2016

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 CELEGATO MARTA
Dott. MESSA LORENZO

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 Modulo di Ingegneria genetica: Biologia di E. coli: gli ospiti naturali (plasmidi e batteriofagi), meccanismi della coniugazione, infezione, trasformazione (naturale e artificiale), resistenza agli antibiotici. Controllo del numero di copie nei plasmidi. Le tecnologie del DNA ricombinante: purificazione e manipolazione di DNA, enzimi di restrizione, DNA e RNA polimerasi, chinasi e fosfatasi per la modificazione terminale del DNA.Strategie di clonaggio: saldare frammenti con la DNA ligasi, uso di linkers e adattatori, clonare prodotti di PCR. Vettori di clonaggio in procarioti: inattivazione del marcatore per la selezione dei cloni ricombinanti, costruzione e uso di polylinker, vettori M13 per la produzione di DNA in singolo filamento,clonare per inserzione o sostituzione nei vettori lambda. Cenni sui vettori ad alta capacità (cosmidi, fasmidi e cromosomi artificiali). Identificare ed esprimere i geni clonati: sintesi di sonde marcate e selezione di un clone all’interno di una libreria (DNA genomico o cDNA), sequenziamento manuale e automatico del DNA con il metodo di Sanger, uso di primer universali, vettori per l’espressione e purificazione di proteine ricombinanti in E. coli. Modulo di Microbiologia applicata: 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. 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). Laboratorio 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 eseguito il clonaggio, in opportuni plasmidi, dei geni codificanti le proteine di cui successivamente sarà verificata l’interazione con il “Sistema a due ibridi”. Verrà poi effettuata la trasformazione di ceppi di lievito utilizzando i costrutti plasmidici precedentemente creati. Verranno infine 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. Verrà eseguita l’analisi su lisati cellulari contenenti un plasmide in cui è clonato un frammento del genoma di HPV (virus umano del papilloma), e che mimano campioni biologici infettati da HPV, mediante PCR e successiva tipizzazione virale mediante RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). I risultati saranno poi analizzati e discussi.

Esame scritto

Accuratezza e completezza delle risposte. Appropriatezza del linguaggio.

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, 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

Diapositive delle lezioni e materiale bibliografico forniti dai docenti.

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 Modulo di Ingegneria genetica: Biologia di E. coli: gli ospiti naturali (plasmidi e batteriofagi), meccanismi della coniugazione, infezione, trasformazione (naturale e artificiale), resistenza agli antibiotici. Controllo del numero di copie nei plasmidi. Le tecnologie del DNA ricombinante: purificazione e manipolazione di DNA, enzimi di restrizione, DNA e RNA polimerasi, chinasi e fosfatasi per la modificazione terminale del DNA.Strategie di clonaggio: saldare frammenti con la DNA ligasi, uso di linkers e adattatori, clonare prodotti di PCR. Vettori di clonaggio in procarioti: inattivazione del marcatore per la selezione dei cloni ricombinanti, costruzione e uso di polylinker, vettori M13 per la produzione di DNA in singolo filamento,clonare per inserzione o sostituzione nei vettori lambda. Cenni sui vettori ad alta capacità (cosmidi, fasmidi e cromosomi artificiali). Identificare ed esprimere i geni clonati: sintesi di sonde marcate e selezione di un clone all’interno di una libreria (DNA genomico o cDNA), sequenziamento manuale e automatico del DNA con il metodo di Sanger, uso di primer universali, vettori per l’espressione e purificazione di proteine ricombinanti in E. coli. Modulo di Microbiologia applicata: 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. 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). Laboratorio 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 eseguito il clonaggio, in opportuni plasmidi, dei geni codificanti le proteine di cui successivamente sarà verificata l’interazione con il “Sistema a due ibridi”. Verrà poi effettuata la trasformazione di ceppi di lievito utilizzando i costrutti plasmidici precedentemente creati. Verranno infine 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. Verrà eseguita l’analisi su lisati cellulari contenenti un plasmide in cui è clonato un frammento del genoma di HPV (virus umano del papilloma), e che mimano campioni biologici infettati da HPV, mediante PCR e successiva tipizzazione virale mediante RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). I risultati saranno poi analizzati e discussi.

Esame scritto

Accuratezza e completezza delle risposte. Appropriatezza del linguaggio.

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, 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

Diapositive delle lezioni e materiale bibliografico forniti dai docenti.