ID:
000062
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
76
CFU:
9
SSD:
BIOCHIMICA
Url:
CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE/PERCORSO COMUNE Anno: 3
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (17/02/2025 - 31/05/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
L'obiettivo del corso è trasmettere agli studenti le conoscenze (il sapere) sulle metodologie biochimiche e molecolari utilizzate nella separazione, identificazione, caratterizzazione ed analisi di biomolecole, traslabili per applicazioni biomediche. Un secondo obiettivo formativo è descrivere tecniche biochimiche e biologico-molecolari per lo studio e la modulazione dell'espressione genica, con approfondimenti relative ad approcci di ingegneria genetica, produzione di DNA ricombinante e generazione di animali transgenici. Un terzo obiettivo è descrivere il meccanismo d'azione di farmaci innovativi di tipo biotecnologico.
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 che coinvolgono l'identificazione, l'analisi e lo studio di acidi nucleici, proteine e altre macromolecole di interesse biologico/biochimico.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze di base delle principali metodologie biochimiche utilizzate nella separazione, identificazione, caratterizzazione ed analisi di biomolecole; sarà in grado di effettuare in modo autonomo i calcoli e l'allestimento di protocolli relativi ai principali saggi biochimici e biomolecolari; sarà in grado di disegnare o di valutare protocolli sperimentali impiegati nella ricerca biochimica di base e applicata.
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 che coinvolgono l'identificazione, l'analisi e lo studio di acidi nucleici, proteine e altre macromolecole di interesse biologico/biochimico.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze di base delle principali metodologie biochimiche utilizzate nella separazione, identificazione, caratterizzazione ed analisi di biomolecole; sarà in grado di effettuare in modo autonomo i calcoli e l'allestimento di protocolli relativi ai principali saggi biochimici e biomolecolari; sarà in grado di disegnare o di valutare protocolli sperimentali impiegati nella ricerca biochimica di base e applicata.
Prerequisiti
Concetti di base di biochimica e biologia molecolare, con particolare riguardo a struttura e funzione di acidi nucleici e proteine; struttura del gene, struttura dei fattori di trascrizione e basi molecolari dell'espressione genica, replicazione del DNA; trascrizione; splicing; sintesi proteica (traduzione), struttura cellulare e membrane biologiche. Concetti di base di chimica generale e chimica organica.
Metodi didattici
Il corso è organizzato con lezioni in aula (64 ore) sugli argomenti del programma. L’esposizione degli argomenti avverrà mediante l’utilizzo di power-point e della lavagna. Per approfondimenti, potranno essere visualizzati insieme videofilmati e discussi insieme articoli scientifici.
Parte di laboratorio (12 ore):
Per i laboratori gli studenti vengono divisi in turni. Sarà effettuata una lezioni introduttiva sull’argomento dell’esercitazione, con la possibilità di esercitarsi sui calcoli. Durante l’esercitazione pratica gli studenti lavoreranno principalmente da soli o, in alcune parti dell’esercitazione, lavoreranno in gruppi ristretti.
Parte di laboratorio (12 ore):
Per i laboratori gli studenti vengono divisi in turni. Sarà effettuata una lezioni introduttiva sull’argomento dell’esercitazione, con la possibilità di esercitarsi sui calcoli. Durante l’esercitazione pratica gli studenti lavoreranno principalmente da soli o, in alcune parti dell’esercitazione, lavoreranno in gruppi ristretti.
Verifica 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 tecniche biochimiche e di biologia molecolare applicata. Generalmente allo studente/studentessa vengono presentate 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. Il raggiungimento da parte dello studente di una visione organica dei temi affrontati a lezione congiunta alla loro utilizzazione critica, la dimostrazione del possesso di una padronanza espressiva e di linguaggio specifico saranno valutati con voti di eccellenza. La valutazione complessiva viene espressa in trentesimi (voto minimo 18), voto massimo 30 e lode.
Testi
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, video, altro materiale di approfondimento). Per ogni argomento trattato, all’occorrenza, verranno indicati siti internet, links o riferimenti bibliografici utili.
3) Eventuali libri di testo utili:
- Biochimica Applicata. M. Stoppini, bV. Bellotti-EdiSES.
-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
-Tecniche e metodi per la biologia molecolare. Amaldi, Benedetti, Pesole, Plevani. 2020. Casa Editrice Ambrosiana-ZANICHELLI
-Biotecnologie Molecolari. Principi e tecniche. Terry A. Brown–ZANICHELLI
-Farmaci Biotecnologici. Vegeto-Maggi-Minghetti. Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli.
-Compendio di Biotecnologie Farmaceutiche. Maria Luisa Calabrò-EdiSES
2) Altro materiale utile fornito in Classroom dal docente (articoli scientifici, video, altro materiale di approfondimento). Per ogni argomento trattato, all’occorrenza, verranno indicati siti internet, links o riferimenti bibliografici utili.
3) Eventuali libri di testo utili:
- Biochimica Applicata. M. Stoppini, bV. Bellotti-EdiSES.
-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
-Tecniche e metodi per la biologia molecolare. Amaldi, Benedetti, Pesole, Plevani. 2020. Casa Editrice Ambrosiana-ZANICHELLI
-Biotecnologie Molecolari. Principi e tecniche. Terry A. Brown–ZANICHELLI
-Farmaci Biotecnologici. Vegeto-Maggi-Minghetti. Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli.
-Compendio di Biotecnologie Farmaceutiche. Maria Luisa Calabrò-EdiSES
Contenuti
TECNOLOGIE BIOCHIMICHE E BIOMOLECOLARI DI BASE
-Colture cellulari: strumentazione di base di un laboratorio di colture cellulari (cappe a flusso laminare, incubatori), Colture cellulari primarie e linee cellulari. Terreni di coltura e tecniche di coltura.
-Tecniche preparative per campioni da tessuti o altre fonti biologiche: disgregazione ed omogenizzazione, tecniche centrifugative, analisi di frazioni subcellulari
-Metodiche di purificazione delle biomolecole: tamponi di lisi e buffers di estrazione, estrazione e purificazione del DNA, dell’mRNA e di altri RNA cellulari, estrazione e purificazione di proteine cellulari.
- Principali tecniche cromatografiche: cromatografia per gel filtrazione, cromatografia a scambio ionico, cromatografia per adsorbimento su silice, cromatografia per affinità, cromatografia su strato sottile, introduzione all’HPLC.
-Tecniche di spettroscopia UV-Vis e spettrofluorimetriche per la quantificazione delle biomolecole.
-Tecniche elettroforetiche: principi generali, fattori che influenzano la mobilità elettroforetica, elettroforesi di acidi nucleici e proteine in gel di agarosio e poliacrilamide, elettroforesi di proteine su gel denaturante (PAGE-SDS), focalizzazione isoelettrica (IEF), Elettroforesi bidimensionale.
Metodi di rivelazione e valutazioni quantitative.
-Tecniche di Blotting: Western blotting nello studio delle proteine: applicazioni biochimiche e diagnostiche, cenni su Southern Blotting e Northern Blotting
-Tecniche immunochimiche: reazione di immunoprecipitazione, metodi radioimmunologici e dosaggi immunoenzimatici (RIA, ELISA)
-Sonde molecolari e tecniche radioisotopiche
TECNOLOGIE BIOCHIMICHE E BIOMOLECOLARI IMPIEGATE PER LA RICERCA DI BASE, APPLICATA E CLINICA
- Enzimi per la manipolazione degli acidi nucleici e applicazioni
- La PCR, l’RT-PCR, la PCR Quantitativa Real-Time (qPCR), la Digital PCR
- Il sequenziamento del DNA
- Altre tecniche avanzate di analisi di geni e trascritti (microArray, tecniche NGS, RNAseq), per lo studio della regolazione dell’espressione genica, e per lo studio della funzione di un gene o della proteina prodotta.
-Tecniche per lo studio dell’interazione proteine-acidi nucleici (EMSA, ChIP)
-Cenni sulle analisi OMICHE: trascrittomica, proteomica
ESEMPI DI APPLICAZIONI DI DIAGNOSTICA MOLECOLARE NELLA MEDICINA DI LABORATORIO
- Esempi su patologie neoplastiche e malattie genetiche
PRODUZIONE DEL DNA RICOMBINANTE E INGEGNERIA GENETICA
- Principi basilari per il clonaggio e produzione di DNA ricombinante
- 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
APPLICAZIONI BIOCHIMICHE E BIOTECNOLOGICHE AVANZATE
- Introduzione alla terapia genica
- Metodi di trasferimento genico
- Cellule staminali per terapia genica e medicina rigenerativa
- Il Genome Editing con CRISPR/Cas9 a scopo di ricerca e a scopo terapeutico.
- Applicazioni degli oligonucleotidi sintetici: Strategia antigène (oligonucleotidi formanti tripla elica, TFO), strategia antisenso (oligonucleotidi antisenso, ASO), strategia antisenso (RNA interference con siRNA e miRNA), gli aptameri. Modifiche chimiche degli analoghi degli acidi nucleici.
LABORATORIO (12 ore):
Gli studenti e le studentesse 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, produzione di cDNA mediante retro-trascrizione; amplificazione mediante PCR, analisi qualitativa dell'RNA e del prodotto della PCR mediante elettroforesi su gel d'agarosio e spettrofotometro. Durante il laboratorio verranno effettuati numerosi esempi di calcoli per determinare concentrazioni, diluizioni e i volumi dei reagenti impiegati.
-Colture cellulari: strumentazione di base di un laboratorio di colture cellulari (cappe a flusso laminare, incubatori), Colture cellulari primarie e linee cellulari. Terreni di coltura e tecniche di coltura.
-Tecniche preparative per campioni da tessuti o altre fonti biologiche: disgregazione ed omogenizzazione, tecniche centrifugative, analisi di frazioni subcellulari
-Metodiche di purificazione delle biomolecole: tamponi di lisi e buffers di estrazione, estrazione e purificazione del DNA, dell’mRNA e di altri RNA cellulari, estrazione e purificazione di proteine cellulari.
- Principali tecniche cromatografiche: cromatografia per gel filtrazione, cromatografia a scambio ionico, cromatografia per adsorbimento su silice, cromatografia per affinità, cromatografia su strato sottile, introduzione all’HPLC.
-Tecniche di spettroscopia UV-Vis e spettrofluorimetriche per la quantificazione delle biomolecole.
-Tecniche elettroforetiche: principi generali, fattori che influenzano la mobilità elettroforetica, elettroforesi di acidi nucleici e proteine in gel di agarosio e poliacrilamide, elettroforesi di proteine su gel denaturante (PAGE-SDS), focalizzazione isoelettrica (IEF), Elettroforesi bidimensionale.
Metodi di rivelazione e valutazioni quantitative.
-Tecniche di Blotting: Western blotting nello studio delle proteine: applicazioni biochimiche e diagnostiche, cenni su Southern Blotting e Northern Blotting
-Tecniche immunochimiche: reazione di immunoprecipitazione, metodi radioimmunologici e dosaggi immunoenzimatici (RIA, ELISA)
-Sonde molecolari e tecniche radioisotopiche
TECNOLOGIE BIOCHIMICHE E BIOMOLECOLARI IMPIEGATE PER LA RICERCA DI BASE, APPLICATA E CLINICA
- Enzimi per la manipolazione degli acidi nucleici e applicazioni
- La PCR, l’RT-PCR, la PCR Quantitativa Real-Time (qPCR), la Digital PCR
- Il sequenziamento del DNA
- Altre tecniche avanzate di analisi di geni e trascritti (microArray, tecniche NGS, RNAseq), per lo studio della regolazione dell’espressione genica, e per lo studio della funzione di un gene o della proteina prodotta.
-Tecniche per lo studio dell’interazione proteine-acidi nucleici (EMSA, ChIP)
-Cenni sulle analisi OMICHE: trascrittomica, proteomica
ESEMPI DI APPLICAZIONI DI DIAGNOSTICA MOLECOLARE NELLA MEDICINA DI LABORATORIO
- Esempi su patologie neoplastiche e malattie genetiche
PRODUZIONE DEL DNA RICOMBINANTE E INGEGNERIA GENETICA
- Principi basilari per il clonaggio e produzione di DNA ricombinante
- 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
APPLICAZIONI BIOCHIMICHE E BIOTECNOLOGICHE AVANZATE
- Introduzione alla terapia genica
- Metodi di trasferimento genico
- Cellule staminali per terapia genica e medicina rigenerativa
- Il Genome Editing con CRISPR/Cas9 a scopo di ricerca e a scopo terapeutico.
- Applicazioni degli oligonucleotidi sintetici: Strategia antigène (oligonucleotidi formanti tripla elica, TFO), strategia antisenso (oligonucleotidi antisenso, ASO), strategia antisenso (RNA interference con siRNA e miRNA), gli aptameri. Modifiche chimiche degli analoghi degli acidi nucleici.
LABORATORIO (12 ore):
Gli studenti e le studentesse 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, produzione di cDNA mediante retro-trascrizione; amplificazione mediante PCR, analisi qualitativa dell'RNA e del prodotto della PCR mediante elettroforesi su gel d'agarosio e spettrofotometro. Durante il laboratorio verranno effettuati numerosi esempi di calcoli per determinare concentrazioni, diluizioni e i volumi dei reagenti impiegati.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE
Laurea Magistrale Ciclo Unico 5 Anni
5 anni
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