Biotecnologie 1 e biotecnologie 2
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze base di biologia molecolare e di introdurre le principali metodologie per lo studio di DNA, RNA e proteine. Verrà inoltre illustrata la tecnologia del DNA ricombinante e le sue molteplici applicazioni in ambito biotecnologico, dalla fabbricazione di farmaci e biocarburanti, alla diagnostica, al miglioramento delle specie agrarie, al risanamento ambientale.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente saprà descrivere con adeguata terminologia i meccanismi molecolari utilizzati dalle cellule per sintetizzare le biomolecole; saprà identificare, tra le tecniche apprese, quelle più appropriate a una determinata applicazione biotecnologica; sarà in grado di inquadrare il contributo delle biotecnologie nei processi produttivi e nella gestione di problematiche ambientali.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
MODULO: BIOTECNOLOGIE 1
- INTRODUZIONE ALLE BIOTECNOLOGIE
Breve storia delle biotecnologie; princìpi di biologia molecolare; possibili ambiti applicativi delle biotecnologie.
- DNA E INFORMAZIONE GENETICA
Struttura e funzione del DNA; replicazione, meccanismi di riparazione del DNA.
- GENI ED ESPRESSIONE GENICA
Struttura e funzione dell'RNA; trascrizione; organizzazione dei geni; traduzione e sintesi proteica.
- REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA
Livelli di regolazione in procarioti ed eucarioti; funzione degli elementi genici; regolazione genica ed epigenetica.
- PROCESSAMENTO DELLE PROTEINE
Struttura e folding delle proteine; destino delle proteine; modificazioni post-traduzionali.
- TRASFERIMENTO GENICO ORIZZONTALE
Trasformazione; coniugazione e trasduzione; plasmidi e loro elementi costitutivi; batteri e batteriofagi.
- ESTRAZIONE E AMPLIFICAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI
Tecniche di campionamento; estrazione e conservazione di DNA e RNA; reazione di polimerizzazione a catena; principi di elettroforesi su gel; metodi di misurazione e rilevazione.
- TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE
Strumenti molecolari per il clonaggio; progettazione e utilizzo di vettori plasmidici; coltura, trasformazione e selezione di batteri; sequenziamento di geni.
- STUDIO DEI GENOMI
Vettori di clonaggio; generazione e selezione di librerie; sequenziamento e assemblaggio di genomi; sequenziamento di ultima generazione; tecnologia basate su microarray; bioinformatica e analisi di sequenze.
- ESPRESSIONE DI PROTEINE RICOMBINANTI
Vettori di espressione; sistemi cellulari di espressione; mutagenesi sito-specifica; proteine e peptidi di fusione; costrutti reporter; purificazione di proteine ricombinanti; metodi di rilevazione elle proteine; metodi di trasfezione.
MODULO: BIOTECNOLOGIE 2
- PRODUZIONE DI FARMACI BIOTECNOLOGICI
Tecnologie di produzione di proteine terapeutiche; fasi industriali di produzione di un prodotto biotecnologico; produzione di anticorpi monoclonali.
- GENERAZIONE DI ANIMALI TRANSGENICI
Modalità di generazione; genotipizzazione e selezione; utilizzo come biofermentatori nella produzione di farmaci; tecniche di generazione di knock-out condizionali e inducibili.
- VIRUS; VETTORI VIRALI E TERAPIA GENICA
Caratteristiche e meccanismi di infezione dei virus; utilizzo e sicurezza dei vettori virali; modalità di terapia genica.
- BIOTECNOLOGIE E COVID-19
Caratteristiche del coronavirus SARS-CoV-2; rilevazione del virus nei fluidi biologici e nei campioni ambientali; sviluppo di vaccini.
- BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Selezione artificiale; ibridazione e mutagenesi indotta; colture vegetali in vitro; tecniche per la generazione di piante geneticamente modificate; biofortificazione e produzione di alimenti funzionali; produzione di colture utili in ambito agroalimentare; OGM nell'ambiente e nell'alimentazione.
- MICROORGANISMI E AMBIENTE
Strategie microbiche di degradazione; plasmidi degradativi e biorisanamento; biosensori e monitoraggio ambientale; metagenomica e studio delle comunità microbiche; identificazione di enzimi utili in ambito industriale; colture in camere di diffusione.
- BIOTECNOLOGIE E BIOENERGIE SOSTENIBILI
Sviluppo di energie rinnovabili dalle biomasse; generazioni di biocombustibili; microalghe.
- INTRODUZIONE ALLE BIOTECNOLOGIE
Breve storia delle biotecnologie; princìpi di biologia molecolare; possibili ambiti applicativi delle biotecnologie.
- DNA E INFORMAZIONE GENETICA
Struttura e funzione del DNA; replicazione, meccanismi di riparazione del DNA.
- GENI ED ESPRESSIONE GENICA
Struttura e funzione dell'RNA; trascrizione; organizzazione dei geni; traduzione e sintesi proteica.
- REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA
Livelli di regolazione in procarioti ed eucarioti; funzione degli elementi genici; regolazione genica ed epigenetica.
- PROCESSAMENTO DELLE PROTEINE
Struttura e folding delle proteine; destino delle proteine; modificazioni post-traduzionali.
- TRASFERIMENTO GENICO ORIZZONTALE
Trasformazione; coniugazione e trasduzione; plasmidi e loro elementi costitutivi; batteri e batteriofagi.
- ESTRAZIONE E AMPLIFICAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI
Tecniche di campionamento; estrazione e conservazione di DNA e RNA; reazione di polimerizzazione a catena; principi di elettroforesi su gel; metodi di misurazione e rilevazione.
- TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE
Strumenti molecolari per il clonaggio; progettazione e utilizzo di vettori plasmidici; coltura, trasformazione e selezione di batteri; sequenziamento di geni.
- STUDIO DEI GENOMI
Vettori di clonaggio; generazione e selezione di librerie; sequenziamento e assemblaggio di genomi; sequenziamento di ultima generazione; tecnologia basate su microarray; bioinformatica e analisi di sequenze.
- ESPRESSIONE DI PROTEINE RICOMBINANTI
Vettori di espressione; sistemi cellulari di espressione; mutagenesi sito-specifica; proteine e peptidi di fusione; costrutti reporter; purificazione di proteine ricombinanti; metodi di rilevazione elle proteine; metodi di trasfezione.
MODULO: BIOTECNOLOGIE 2
- PRODUZIONE DI FARMACI BIOTECNOLOGICI
Tecnologie di produzione di proteine terapeutiche; fasi industriali di produzione di un prodotto biotecnologico; produzione di anticorpi monoclonali.
- GENERAZIONE DI ANIMALI TRANSGENICI
Modalità di generazione; genotipizzazione e selezione; utilizzo come biofermentatori nella produzione di farmaci; tecniche di generazione di knock-out condizionali e inducibili.
- VIRUS; VETTORI VIRALI E TERAPIA GENICA
Caratteristiche e meccanismi di infezione dei virus; utilizzo e sicurezza dei vettori virali; modalità di terapia genica.
- BIOTECNOLOGIE E COVID-19
Caratteristiche del coronavirus SARS-CoV-2; rilevazione del virus nei fluidi biologici e nei campioni ambientali; sviluppo di vaccini.
- BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Selezione artificiale; ibridazione e mutagenesi indotta; colture vegetali in vitro; tecniche per la generazione di piante geneticamente modificate; biofortificazione e produzione di alimenti funzionali; produzione di colture utili in ambito agroalimentare; OGM nell'ambiente e nell'alimentazione.
- MICROORGANISMI E AMBIENTE
Strategie microbiche di degradazione; plasmidi degradativi e biorisanamento; biosensori e monitoraggio ambientale; metagenomica e studio delle comunità microbiche; identificazione di enzimi utili in ambito industriale; colture in camere di diffusione.
- BIOTECNOLOGIE E BIOENERGIE SOSTENIBILI
Sviluppo di energie rinnovabili dalle biomasse; generazioni di biocombustibili; microalghe.
Prerequisiti
Propedeuticità di esami precedenti:
Farmacologia 1 e Farmacologia 2
Biochimica
Farmacologia 1 e Farmacologia 2
Biochimica
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula con il supporto di diapositive e video. Verranno anche discussi articoli scientifici inerenti a tematiche biotecnologiche di particolare interesse. Durante il corso verranno inoltre proposti test a risposta multipla (non vincolanti e senza voto) per valutare il progressivo apprendimento dei concetti di base.
Materiale di riferimento
Diapositive presentate dal docente, materiale supplementare in formato digitale, articoli scientifici (disponibili sul sito ARIEL):
Libro di testo (consigliato):
- "Biotecnologie molecolari. Principi e tecniche" - Terry A. Brown - Ed. Zanichelli
Libri di testo per consultazione (facoltativi):
- "L'essenziale di biologia molecolare della cellula" - Alberts et al. - V Edizione 2020 - Ed. Zanichelli
- "Biotecnologie sostenibili" - Galbiati et al. - Ed. Edagricole
- "Microbiologia agroambientale" - Biavati, Sorlini - Casa Editrice Ambrosiana
Libro di testo (consigliato):
- "Biotecnologie molecolari. Principi e tecniche" - Terry A. Brown - Ed. Zanichelli
Libri di testo per consultazione (facoltativi):
- "L'essenziale di biologia molecolare della cellula" - Alberts et al. - V Edizione 2020 - Ed. Zanichelli
- "Biotecnologie sostenibili" - Galbiati et al. - Ed. Edagricole
- "Microbiologia agroambientale" - Biavati, Sorlini - Casa Editrice Ambrosiana
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Esame orale unico per entrambi i moduli. Durante il colloquio, della durata di circa 20 minuti, lo studente sarà invitato a presentare brevemente un articolo di letteratura scientifica inerente alle biotecnologie, consigliato dal docente durante il corso o scelto dallo studente e preventivamente approvato dal docente. Verrà inoltre richiesto di descrivere alcuni meccanismi base di biologia molecolare e tecniche di analisi apprese durante il corso. Saranno valutate le proprietà di linguaggio tecnico/scientifico, la padronanza della materia, le capacità di ragionamento, collegamento e contestualizzazione.
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Previo appuntamento via email
Ufficio in Via Balzaretti 9 (terzo piano)