BIOTECHNOLOGY AND LAB-ON-A CHIP

Modulo Mod. Molecular Biotechnology

L’obiettivo dell’insegnamento è quello di fornire agli studenti le conoscenze sull’unità vivente (la cellula) i meccanismi molecolari che la caratterizzano ed i processi biotecnologici che ne derivano, al fine di stimolare la capacità nella progettazione di nuovi approcci applicativi. In particolare verrà approfondito lo studio della organizzazione di una cellula, della struttura delle macromolecole e dei meccanismi biologici in cui sono coinvolte e gli approcci sperimentali utilizzati per l’analisi e l’utilizzo delle cellule e delle macromolecole nelle biotecnologie.

Il corso include lezioni frontali per l’acquisizione delle conoscenze richieste e lo svolgimento di esercitazioni che mirano alla loro applicazione.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le

necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza al fine di rispettare il programma

previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenze di base in fisca e chimica

La frequenza del corso non è obbligatoria seppure fortemente consigliata per potere eseguire la prova pratica adeguatamente

1. INTRODUZIONE ALLE BIOTECNOLOGIE

-Le biotecnologie e le sue applicazioni. Avvento della rivoluzione biotecnologica. Applicazione delle biotecnologie in campo medico, farmacologico, agroalimentare, ambientale, forense. Gli organismi e i meccanismi cellulari e molecolari alla base delle applicazioni biotecnologiche.

2. LE BASI DELL’ORGANIZZAZIONE BIOLOGICA: LA CELLULA.

-Caratteristiche strutturali e funzionali di una cellula. Differenze tra virus, procarioti, eucarioti. Organizzazione interna della cellula. La membrana plasmatica. Il citoscheletro. Organelli funzionali specializzati: i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, l’apparato del Golgi, i perossisomi, i lisosomi. Il ciclo vitale di una cellula e meccanismi di morte cellulare programmata.

3. STRUTTURA E FUNZIONE DELLE MACROMOLECOLE BIOLOGICHE.

-Proprietà chimico-fisiche e ruolo biologico dei componenti cellulari. I carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici. La struttura, la topologia e la conformazione della doppia elica del DNA. Organizzazione del genoma e del gene nei procarioti e negli eucarioti. La struttura, le classi dell'RNA e la loro versatilità funzionale.

-I meccanismi molecolari. La replicazione del DNA. Le DNA polimerasi, la forca replicativa e la sintesi del DNA. La trascrizione del RNA. Le RNA polimerasi, i fattori della trascrizione e i promotori. La traduzione delle proteine. Il codice genetico e le sue regole. Il ribosoma, le aminoacil-tRNA sintetasi, i tRNA.

4. PRINCIPI E METODI PER LO STUDIO DELLE CELLULE.

-Metodi di analisi delle cellule. Coltura cellulare. Analisi delle cellule e delle sue caratteristiche e dei suoi componenti mediante microscopia, citofluorimetria, tecniche basate sul riconoscimento antigene anticorpo. 5. PRINCIPI E METODI PER LO STUDIO DELLE MACROMOLECOLE, ALLA BASE DELLE BIOTECNOLOGIE.

-Metodi basati sul DNA e di RNA. Estrazione e purificazione di DNA e di RNA da cellule e campioni biologici. Metodi di misure e quantificazione degli acidi nucleici. Metodi di analisi degli acidi nucleici: elettroforesi, amplificazione mediante PCR, tecniche di sequenziamento. Metodi di manipolazioni degli acidi nucleici: mutagenesi del DNA. Tecnologia del DNA ricombinante.

-Metodi basati sulle proteine. Estrazione e purificazione delle proteine mediante cromatografia. Metodi di misura e quantificazione delle proteine. Metodi di analisi delle proteine: elettroforesi, spettrometria di massa e proteomica, tecniche immunologiche. Metodi di studio delle proteine: array di proteine, espressione di proteine ricombinanti, tecniche di interazione tra proteine e altre macromolecole.

Molecular Biology Of The Gene, James D. Watson, Alexander Gann, Tania A. Baker, Michael Levine, Stephen P. Bell, Richard Losick, 7Th Edn, Pearson

 Biotechnology-Applying the Genetic Revolution, David Clark and Nanette Pazdernik Biotechnology, Edition 2^nd, AP Cell

La prova d'esame è composta da una prova pratica e una prova orale. La prova pratica consiste nello studio e nella progettazione di un approccio sperimentale al fine di studiare la funzione e l’utilizzo delle macromolecole nel campo delle biotecnologie. Il completamento di tale prova, entro la fine del corso, permette di poter accedere alla prova orale. La valutazione finale verrà determinata dalla valutazione di entrambe le prove.

Per gli studenti frequentanti è prevista una prova in itinere che si svolgerà a fine corso. La prova, di durata massima due ore, consiste in un questionario con domande (a risposta multipla ed/o aperta) di verifica sui contenuti trattati durante il corso. Qualora si superi tale prova, rispondendo correttamente ad almeno il 50% delle domande, l’esame orale non è obbligatorio ma a discrezione dello studente. La valutazione finale verrà determinata mediando la valutazione del questionario con la valutazione della prova pratica.

La valutazione in sede di colloquio orale si baserà sulla conoscenza dei contenuti, la pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, la proprietà di linguaggio tecnico, la capacita di fare collegamenti tra i contenuti del programma.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Il materiale è reperibile tramite la piattaforma studium