Insegnamento BIOLOGIA MOLECOLARE
- Corso
- Scienze agrarie e ambientali
- Codice insegnamento
- 80504006
- Curriculum
- Biotecnologie
- Docente
- Alessandro Datti
- Docenti
-
- Alessandro Datti
- Ore
- 54 ore - Alessandro Datti
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2019
- Erogato
- 2020/21
- Attività
- Affine/integrativa
- Ambito
- Attività formative affini o integrative
- Settore
- BIO/10
- Tipo insegnamento
- Obbligatorio (Required)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Italiano
- Contenuti
- L'insegnamento di Biologia Molecolare riprende ed integra argomenti e concetti essenziali di Genetica e Biochimica, esplora in dettaglio i meccanismi alla base di fondamentali processi cellulari, prende in esame i più recenti sviluppi tecnologici e metodologici, ed affronta le problematiche, gli obiettivi e i metodi analitici della ricerca scientifica contemporanea in riferimento a rilevanti aspetti delle scienze e biotecnologie agrarie.
Il flusso e la dinamica dell'informazione genetica e il relativo significato biologico vengono presentati attraverso un approccio olistico, per cui fondamenti di Genomica, Trascrittomica e Proteomica sono presentati e discussi per metterne in risalto relazioni strutturali e funzionali, e la varietà e complessità dei 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 - principi e tecniche (Michael M Cox, Jennifer A. Doudna, Michael O'Donnell) - Zanichelli (2013);
Biologia Molecolare - (Francesco Amaldi, Piero Benedetti, Graziano Pesole, Paolo Plevani) - Zanichelli, terza edizione (2018);
Biotecnologie Molecolari - (Terry A. Brown) - Zanichelli, Seconda edizione italiana condotta sulla settima edizione inglese (2017);
Molecular Biology - Second Edition (David P. Clark, Nanette J. Pazdernik) - Elsevier (2013) (testo in Inglese). - Obiettivi formativi
- i) Conoscenza di argomenti, concetti, e nozioni di Biologia Molecolare sulla base del programma di insegnamento, inclusa la capacità di riconoscere ed integrare aspetti che, pur apparentemente diversi, convergono su specifiche tematiche;
ii) Acquisizione dei principi teorici, e con essi anche i vantaggi e i limiti, delle principali tecnologie, approcci metodologici, e metodi analitici più comunemente utilizzati nella ricerca scientifica di base e applicata;
iii) Adeguata proprietà di linguaggio. - Prerequisiti
- Per la corretta ed opportuna acquisizione degli argomenti trattati, è necessario che lo studente conosca con sufficiente chiarezza elementi essenziali di Biochimica e Genetica, soprattutto in relazione ai seguenti argomenti: i) organizzazione strutturale e funzionale della cellula; ii) struttura e funzione di acidi nucleici e proteine; iii) cinetica enzimatica; e iv) meccanismi molecolari fondamentali della cellula, con particolare riferimento a bioenergetica, replicazione del DNA, trascrizione e traduzione.
Per soddisfare questi requisiti, è necessario aver superato gli esami di Genetica Agraria e Miglioramento Genetico (I anno, secondo semestre) e Biochimica (II anno, primo semestre). - Metodi didattici
- Lezioni frontali sugli argomenti del programma di studio (52-54 ore). Discussioni interattive in aula su specifici argomenti del corso per chiarimenti ed approfondimenti, e per facilitare la comprensione del corrispondente significato contestuale (6-8 ore).
- 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 circa 60 minuti durante il quale lo studente dovrà inizialmente elaborare con ampiezza di dettagli uno/due argomenti di carattere generale, e quindi rispondere a una serie di domande (4-6) sugli argomenti trattati durante il corso. Le valutazioni terranno conto delle conoscenze acquisite (50%), della capacità di integrare argomenti diversi, ma complementari, in opportune situazioni contestuali (30%), e della proprietà di linguaggio riferita a criteri di correttezza, chiarezza, adeguatezza, e capacità di sintesi (20%).
Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa - Programma esteso
- Aree di conoscenza: Discipline omiche (Genomica, Trascrittomica e Proteomica): concetti essenziali, metodologie e finalità di studio, e applicazioni biotecnologiche nelle Scienze Agrarie. Scienza olistica e analisi di tipo high-throughput. Sequenziamento del DNA nelle scienze biomediche e agrarie: significato biologico, funzionale e diagnostico delle mutazioni puntiformi (SNP). Aplotipi. Generalità su Metagenomica, Genomica comparativa, e Genomica funzionale. Epigenetica. Caratteristiche strutturali degli acidi nucleici. Metilazione del DNA. Organizzazione dei genomi nei Procarioti ed Eucarioti. Sequenze ripetute, DNA satellite, minisatelliti, VNTR. DNA non codificante. Pseudogeni. Elementi trasponibili. DNA di mitocondri e cloroplasti. Superavvolgimento e compattazione del DNA batterico. Condensazione del DNA negli Eucarioti: istoni, nucleosomi, e rimodellamento della cromatina. Mutazioni. Classi di RNA e corrispondenti funzioni. Proteine: struttura, funzione, modificazioni post-traduzionali e degradazione. Elementi essenziali di cinetica enzimatica. Meccanismo della trascrizione dei geni e della sintesi proteica. Regolazione della trascrizione. Meccanismi di regolazione a livello post-trascrizionale: degradazione e modificazioni dell’mRNA, proteine regolatrici, RNA antisenso, alterazioni del ribosoma, Riboswitches). Meccanismo dell’interferenza tramite siRNA. Sintesi e funzione dei microRNA. Uso di siRNA e microRNA in genomica funzionale. Tecnologia CRSPR-Cas9 e possibili applicazioni nelle biotecnologie agrarie.Analisi teorica di metodologie sperimentali in Biologia Molecolare: Enzimi di restrizione e manipolazione degli acidi nucleici. Sequenziamento del DNA: metodo di Sanger, Pirosequenziamento e cenni su altre tecnologie di seconda generazione (Illumina, Ion-Torrent). Vettori di clonaggio (plasmidi, fago lambda, cromosomi artificiali YAC e BAC) e clonazione dei geni. Clonazione per ibridazione a sottrazione. Vettori di espressione, produzione, purificazione e caratterizzazione di proteine ricombinanti. Plasmide Ti di Agrobacterium tumefaciens e relativa tecnologia per la produzione di piante transgeniche. PCR e corrispondenti varianti metodologiche ed applicative (PCR inversa, RAPD, RT-PCR, Differential Display, Mutagenesi sito-diretta). Impiego di sonde fluorescenti. Analisi dell'espressione genica: Northern blotting, RT-PCR in tempo reale, DNA microarrays, RNA-Seq. Studio dei promotori tramite geni reporter. Interazioni DNA-proteina (test EMSA, DNA footprinting, e procedura ChIP-on-chip). Analisi delle proteine: preparazione del materiale biologico, tecniche cromatografiche ed elettroforetiche (SDS-PAGE). Elettroforesi bidimensionale. Metodi immunologici: uso di anticorpi monoclonali e policlonali, ELISA e Western blotting. Spettrometria di massa. Dosaggi enzimatici.