Insegnamento BIOLOGIA MOLECOLARE
- Corso
- Scienze agrarie e ambientali
- Codice insegnamento
- 80504006
- Curriculum
- Biotecnologie
- Docente
- Alessandro Datti
- Docenti
-
- Alessandro Datti
- Ore
- 60 ore - Alessandro Datti
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2016
- Erogato
- 2017/18
- 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
- Il corso tratta elementi ed aspetti essenziali per la comprensione dei processi e funzioni vitali di Procarioti ed Eucarioti (piante comprese), integra i principali concetti e problematiche di Genetica, Biochimica e Biologia Cellulare, 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 dell’attuale ricerca scientifica applicata alle biotecnologie. Il flusso e la dinamica dell'informazione genetica vengono presentati attraverso una concezione olistica, per cui principi ed aspetti essenziali di Genomica, Trascrittomica e Proteomica sono proposti e discussi per metterne in risalto le interrelazioni strutturali e funzionali, e la varietà dei sistemi di controllo. Il corso è rivolto a studenti con buone conoscenze di Biochimica Generale e Genetica, e viene proposto, oltre per i comuni obiettivi accademici, al fine di accrescere e perfezionare capacità di analisi e valutazioni critiche che diventeranno necessarie per affrontare insegnamenti più avanzati di carattere teorico o pratico.
- Testi di riferimento
- Biologia Molecolare - principi e tecniche (Michael M Cox, Jennifer A. Doudna, Michael O'Donnell) - Zanichelli (2013);Dai Geni ai Genomi (Principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante) (J. W. Dale, M. von Schantz, N. Plant) - EdiSES (terza edizione, 2013)Biologia molecolare della cellulaBruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter – Zanichelli (sesta edizione, 2016) Molecular Biology - Second Edition (David P. Clark, Nanette J. Pazdernik) - Elsevier (2013) (testo in lingua inglese).
- Obiettivi formativi
- conoscenza di argomenti e concetti essenziali in Biologia Molecolare (riportati nel programma di insegnamento);conoscenza teorica delle principali tecnologie utilizzate in Biologia Molecolare, e dei corrispondenti approcci metodologici e metodi analitici comunemente applicati alla ricerca scientifica di base e applicata in ambito biotecnologico;capacità di integrare concetti e aspetti del programma di studio, formulare valutazioni critiche, e stabilire vantaggi e limiti delle tecnologie utilizzate nella ricerca scientifica;adeguata proprietà di linguaggio.
- Prerequisiti
- Per la corretta ed opportuna acquisizione degli argomenti trattati, è necessario che lo studente conosca con sufficiente chiarezza nozioni ed 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) ciclo cellulare; e iv) meccanismi molecolari fondamentali della cellula, con particolare riferimento a bioenergetica e principali attività metaboliche cellulari, replicazione del DNA, e processi di 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 riguardanti tutti gli argomenti del corso (60 ore).Discussioni e dibattiti interattivi in aula su specifici argomenti del corso per chiarimenti ed approfondimenti, e la deduzione dei corrispondenti significati contestuali (circa 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 60-75 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 (5-6) comprendenti la maggior parte degli argomenti trattati durante il corso. Ciascuna votazione tiene conto delle conoscenze acquisite (50%), della capacità dello studente di integrare nozioni e concetti diversi e di inserirli appropriatamente in situazioni contestuali di carattere pratico e applicativo (30%), e dell’abilità di offrire un linguaggio chiaro, corretto ed adeguato ai contenuti (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.