Insegnamento BIOLOGIA MOLECOLARE
| Nome del corso di laurea | Scienze agrarie e ambientali |
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| Codice insegnamento | 80504006 |
| Curriculum | Biotecnologie |
| Docente responsabile | Alessandro Datti |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2024/25 |
| Erogato altro regolamento | Informazioni sull'attività didattica |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | BIO/10 |
| Anno | 2 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | L'insegnamento di Biologia Molecolare integra ed espande argomenti essenziali di Genetica e Biochimica; tratta i meccanismi molecolari alla base di rilevanti processi cellulari; introduce le discipline omiche evidenziandone obiettivi ed applicazioni; prende in esame metodi e tecnologie del DNA ricombinante; ed affronta problematiche, obiettivi, e strategie della ricerca scientifica contemporanea nell’ambito delle scienze e biotecnologie agrarie. Il flusso e la dinamica dell'informazione genetica, e il relativo significato biologico, vengono presentati mettendo in risalto relazioni strutturali e funzionali, e la varietà e complessità dei corrispondenti sistemi di controllo. Il corso è rivolto a studenti con buone conoscenze di Biochimica Generale e Genetica, e viene proposto, oltre ai comuni obiettivi accademici, al fine di accrescere e perfezionare capacità di analisi e valutazioni critiche che saranno necessarie per affrontare insegnamenti più avanzati nel campo delle biotecnologie. |
| Testi di riferimento | BIOLOGIA MOLECOLARE (G. Capranico, E. Martegani, G. Musci, G. Raugei, T. Russo, N. Zambrano, V. Zappavigna) – EdiSES (2021) FONDAMENTI di BIOLOGIA MOLECOLARE (Lizabeth A. Allison) - Zanichelli (2023) BIOLOGIA MOLECOLARE (Francesco Amaldi, Piero Benedetti, Graziano Pesole, Paolo Plevani) - Zanichelli (2018) Altro materiale didattico (articoli scientifici, immagini, e video disponibili in rete) verranno via via suggeriti dal docente durante il programma di studio. Le illustrazioni presentate in classe verranno inserite su Unistudium subito dopo le rispettive lezioni. Il docente si impegna altresì ad assistere studenti lavoratori, non frequentanti, disabili, e con DSA sulla base di specifiche richieste e situazioni. |
| Obiettivi formativi | i) Acquisizione di conoscenze che possano consentire allo studente di comprendere, integrare, e valutare argomenti, questioni, e problematiche biomolecolari di base. ii) Acquisizione dei principi teorici, inclusi vantaggi e limiti, delle principali tecnologie, approcci metodologici, e metodi analitici più comunemente utilizzati per la ricerca scientifica di base e per rilevanti applicazioni biotecnologiche. iii) Progresso nelle capacità elaborative e critiche, e un’adeguata proprietà di linguaggio. |
| Prerequisiti | Per una corretta e adeguata comprensione del programma di studio, è necessario che lo studente abbia acquisito con sufficiente chiarezza principi e problematiche della Biochimica e della Genetica, soprattutto in relazione ai seguenti argomenti: i) organizzazione strutturale e funzionale della cellula; ii) struttura di acidi nucleici e proteine; iii) cinetica enzimatica; e iv) principali meccanismi molecolari della cellula, con particolare riferimento a bioenergetica, replicazione del DNA, cell division, trascrizione, e traduzione. Per soddisfare questi requisiti, e poter sostenere le prove di valutazione, è necessario aver superato gli esami di Botanica, Genetica Agraria, e Biochimica. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali (52 ore) sugli argomenti del programma di studio, con frequenti discussioni interattive intorno ad argomenti specifici per chiarimenti ed approfondimenti. Esercitazioni (2-4 ore): queste vengono generalmente condotte subito dopo la conclusione delle lezioni frontali, e consistono in prove di valutazione simulate offerte a studenti volontari. |
| Altre informazioni | La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, ma viene fortemente consigliata. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Esame orale. La prova consiste in un colloquio di 45-60 minuti durante il quale lo studente dovrà inizialmente elaborare uno/due argomenti di carattere generale (es. Genomica, Produzione di proteine ricombinanti, Regolazione dell’espressione genica, ecc.), e quindi rispondere succintamente a una serie di domande (4-6) sugli argomenti trattati durante il corso. Le valutazioni terranno conto delle conoscenze acquisite (60%), della capacità di elaborare e integrare argomenti complementari in opportune situazioni contestuali (20%), e della proprietà di linguaggio in riferimento a criteri di correttezza, chiarezza, adeguatezza, e capacità di sintesi (20%). |
| Programma esteso | Discipline omiche (Genomica, Trascrittomica e Proteomica): concetti essenziali, metodologie e finalità di studio, e applicazioni biotecnologiche nelle Scienze Agrarie. Replicazione del DNA. DNA polimerasi di E.coli e dei mammiferi. Meccanismi di riparazione del DNA. Sequenziamento del DNA: motivazioni e obiettivi scientifici. Metodo di Sanger, e cenni su altre tecnologie di seconda generazione (Pirosequenziamento e tecnologia Illumina). Significato funzionale e diagnostico delle mutazioni puntiformi (SNP). Aplotipi. Generalità su Metagenomica, Genomica comparativa, e Genomica funzionale. Epigenetica. Metilazione del DNA. Caratteristiche strutturali degli acidi nucleici. Amplificazione del DNA: PCR e corrispondenti varianti metodologiche ed applicative (RAPD, RT-PCR, e Mutagenesi sito-diretta). I promotori dei geni. Struttura dei geni nei Procarioti. L’operone del lattosio. Proteine regolatrici. Struttura dei geni negli Eucarioti. Enhancer. Isolatori. Fattori di trascrizione. Organizzazione dei genomi nei Procarioti ed Eucarioti. Sequenze ripetute, DNA satellite, mini- e micro-satelliti, VNTR. DNA non codificante. Pseudogeni. Elementi trasponibili. Superavvolgimento del DNA. Compattamento del DNA batterico. Compattamento del DNA negli Eucarioti: istoni, nucleosomi, e rimodellamento della cromatina. Mutazioni. Proteine: struttura, funzioni, modificazioni post-traduzionali, e degradazione. Elementi essenziali di cinetica enzimatica. Analisi delle proteine: metodi cromatografici, SDS-PAGE, focalizzazione isoelettrica, ed elettroforesi bidimensionale. Metodi immunologici: uso di anticorpi monoclonali e policlonali, ELISA, e Western blotting. Cenni sulla Spettrometria di massa. Meccanismo della trascrizione dei geni e della sintesi proteica. Regolazione della trascrizione. Analisi dell'espressione genica: Northern blotting, RT-PCR a tempo reale, DNA microarrays, ed RNA-Seq. Meccanismi di regolazione a livello post-trascrizionale: degradazione e modificazioni dell’mRNA, proteine regolatrici, RNA antisenso, alterazioni del ribosoma, e Riboswitches. RNA di interferenza e impiego degli siRNA in Genomica Funzionale. Sintesi e funzione dei microRNA. Manipolazione del DNA. Enzimi di restrizione. Mappe di restrizione. Vettori di clonaggio (plasmidi, fago lambda, e cromosomi artificiali YAC e BAC). Librerie genomiche e di cDNA. Clonaggio dei geni. Clonaggio dei geni per sottrazione. Vettori di espressione. Produzione, purificazione, e caratterizzazione di proteine ricombinanti. Plasmide Ti di Agrobacterium tumefaciens e produzione di piante transgeniche. Studio dei promotori dei geni tramite geni reporter. Tecnologia CRISPR-Cas9 e relative applicazioni nelle biotecnologie agrarie. |