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biotecnologia - Università degli Studi di Milano

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Università degli Studi di
Milano
Nuova
Laurea Triennale in
BIOTECNOLOGIA
Anno Accademico 2014/2015
Il Curriculum biologico-industriale
Bozza 23 Giugno 2014
Organizzazione del Corso di laurea
Il Corso è articolato in un periodo comune, della durata di tre semestri, in cui gli studenti acquisiscono le
competenze di base molecolari, cellulari e metodologiche fondamentali per gli approfondimenti successivi.
Nei tre semestri successivi, lo studente segue diversi curricula per approfondire alcuni aspetti propri delle quattro
branche principali delle biotecnologie con quindi:
(a) curriculum agroambientale-alimentare,
(b) curriculum biologico-industriale,
(c ) curriculum farmaceutico
(d) curriculum veterinario
che hanno come obiettivo quello di offrire agli studenti la possibilità di scegliere il percorso più rispondente alla
loro formazione, anche professionalizzante, nei diversi settori delle Biotecnologie.
Il curriculum agroambientale e alimentare si concentra sugli organismi vegetali, microbici e sull’impiego di enzimi
in campo agroambientale e alimentare; il laureato avrà conoscenze di base sulla fisiologia, biochimica, genetica e
biologia molecolare relative allo sviluppo, riproduzione e miglioramento genetico delle piante d’interesse
alimentare e non alimentare; inoltre, la formazione includerà competenze relative ai processi di trasformazione dei
prodotti vegetali non alimentari, al monitoraggio, alla diagnostica fitopatologica, alla conservazione e al ripristino
della qualità dell’ambiente agrario attraverso l’uso di piante e di microrganismi.
Particolare attenzione sarà rivolta all’impiego di tecniche molecolari nella produzione vegetale, con enfasi sull’uso
di biotecnologie nella propagazione, coltivazione e protezione, miglioramento genetico e selezione di colture in
relazione all’ambiente. Il laureato avrà familiarità con la selezione di vegetali e microrganismi per il miglioramento
della qualità del prodotto alimentare dal punto di vista nutrizionale e dei prodotti destinati ad uso “non food”, con
particolare attenzione alla produzione di molecole ad alto valore aggiunto e della qualità sviluppo di tecniche per
colture cellulari.
Il curriculum biologico-industriale si concentra sull’uso di organismi eucarioti e procarioti, cellule e
macromolecole biologiche (proteine (enzimi) e acidi nucleici naturali ed ingegnerizzati) per lo sviluppo e la messa
a punto di processi e prodotti di interesse delle industrie chimica (intermedi), farmaceutica, diagnostica, alimentare,
della cura della persona, della produzione di biocarburanti da energie rinnovabili, della salvaguardia dell’ambiente
(inclusi interventi di rilevazione del rischio ambientale e di biorisanamento e la rimozione e riconversione di rifiuti
delle attività umane). Il laureato sarà quindi familiare con le tecniche avanzate della biologia cellulare, molecolare,
genetica, chimica e biochimica necessarie.
Particolarmente importante sarà l’approfondimento dell’uso degli strumenti della bioinformatica, per l’analisi di
dati di genomica, trascrittomica e proteomica, e delle tecniche di biologia computazionale e di modellistica
molecolare.
Lo studente acquisirà, quindi, anche tutti gli strumenti e le conoscenze di base per svolgere anche compiti di
coordinamento tecnico di gruppi di ricerca biotecnologica, servizi di supporto alla ricerca biomedica oltre che
compiti nell’ambito dell’informazione tecnico-scientifica e del marketing industriale.
Il curriculum farmaceutico ha lo scopo di formare dei laureati competenti nelle metodologie di progettazione,
produzione, saggio e sviluppo di farmaci biotecnologici, nonché nell’informazione e monitoraggio clinico degli
stessi. I laureati avranno modo di acquisire competenze operative e applicative che permettano loro lo svolgimento
di funzioni quali: analisi e sperimentazioni biotecnologiche, produzione di medicinali biotecnologici, produzione di
vettori e sistemi ingegnerizzati per la produzione di farmaci, screening di farmaci e prodotti biotecnologici,
ricerche su banche dati biotecnologiche, coordinamento tecnico di gruppi di ricerca biotecnologica, messa a punto
di sistemi biotecnologici per studi farmaco-tossicologici e di contaminazione ambientale. Verranno fornite
informazioni e competenze per poter contribuire allo sviluppo di test diagnostici, controllo di qualità, marketing
industriale, applicazione di tecniche biotecnologiche come servizio di supporto alla ricerca biomedica,
brevettazione di prodotti biotecnologici, informazione tecnico-scientifica, monitoraggio clinico di farmaci
biotecnologici.
Il curriculum veterinario consentirà allo studente di acquisire conoscenze relative allo sviluppo e alla struttura di
organi e apparati, alla fisiologia animale, alla riproduzione assistita ed alla immunologia e microbiologia
veterinaria. Inoltre gli studenti acquisiranno competenze teorico-pratiche nell’area della patologia animale, delle
Bozza 23 Giugno 2014
malattie infettive e parassitarie, delle zoonosi, della farmacologia e tossicologia veterinaria, della nutrizione
animale e della sicurezza alimentare, del miglioramento genetico degli animali e della conservazione della
biodiversità, dello sviluppo ed utilizzo di modelli animali per studi biomedici e degli aspetti normativi connessi ai
settori di interesse delle biotecnologie veterinarie. Il laureato sarà quindi familiare con le tecniche di diagnostica
delle malattie degli animali e di controllo della qualità e sicurezza degli alimenti. Particolare attenzione sarà rivolta
all’apprendimento di tecniche di coltura cellulare, di manipolazione e crioconservazione di gameti ed embrioni
degli animali domestici.
Bozza 23 Giugno 2014
Il Curriculum biologico-industriale
Secondo anno
Biologia cellulare e funzionale delle piante
Prof. Fabio Fornara
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
Prof.ssa Simona Masiero
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
Prof. Piero Morandini
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU
8 (di cui 1 CFU di esercitazione)
Obiettivi
Introdurre gli studenti alla struttura e alla fisiologia degli organismi vegetali in una prospettiva biotecnologica.
Programma
Biologia vegetale/strutturale
La cellula vegetale
Il vacuolo e i metaboliti secondari
La parete e i suoi derivati
I plastidi
Osmosi e turgore (in relazione a vacuolo e parete)
Apoplasto e simplasto, ruolo dei plasmodesmi
Cenni sul potenziale idrico
Elementi di istologia vegetale
L’anatomia delle angiosperme: fusto, foglie, radici, fiore.
La riproduzione sessuale e asessuale nelle piante
Alternanza di generazioni
Sviluppo del seme (elementi di sviluppo) e valore alimentare (amido, lipidi, proteine)
Propagazione vegetativa [e Apomissia]
Elementi di sistematica
Monocot, dicot e principali gruppi (riprendendo l’alternanza di generazioni)
Gli ormoni (I): auxina e citochinina e la crescita della pianta
Fotomorfogenesi (recettori, spettri d’azione)
Fototropismi e gravitropismi
[Fioritura: fotoperiodo e vernalizzazione]
Colture in vitro (organogenesi ed embriogenesi somatica)
Fisiologia vegetale
Gli ormoni (II)
Auxina e meccanismo di azione sulla parete
altri ormoni vegetali: gibberelline, etilene, citochinine e brassinosteroidi
Bozza 23 Giugno 2014
Principi fisici del trasporto a livello cellulare,
Trasporto a livello cellulare, equazione di Nernst
Pompe, canali e trasportatori. Trasporto attivo e passivo
La teoria tensione-adesione-coesione e la traspirazione
Fotosintesi
Struttura dell’apparato fotosintetico, schema Z e sintesi di ATP e NADPH.
Ciclo di Calvin e ciclo fotorespiratorio; cicli C4 e CAM.
Respirazione e lipidi
Apertura degli stomi e ruolo dell’ABA
Sintesi di amido e di saccarosio
Assorbimento e trasporto dei nutrienti
Assorbimento e assimilazione dell’azoto
Assorbimento dei minerali
Trasporto a lunga distanza (floema e xilema).
Esercitazione (1 credito: Le esercitazioni verteranno su metodi e materiali vegetali trattati nel corso.
Materiale di riferimento
Da definire per la parte di Biologia vegetale/strutturale
Per la parte di Fisiologia vegetale: AAVV. (2012) Elementi di fisiologia vegetale (a cura di Nicoletta Rascio)
Prerequisiti e modalità d'esame
Biologia Generale e Cellulare, Chimica Generale e Inorganica, Chimica Organica
Esame scritto
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;; Modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento: Italiano
Pagina web: Comunicata ad inizio corso
Biotecnologie cellulari animali
Prof.ssa Isabella Dalle Donne
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU 6
Obiettivi
Fornire allo studente le conoscenze di base sull’utilizzo delle colture di cellule di mammifero.
Programma
Metodi di studio delle cellule e dei tessuti.
Differenziamento cellulare: cellule staminali e tessuti adulti.
Colture cellulari animali e loro applicazioni.
Localizzazione subcellulare di macromolecole.
Frazionamento dei componenti cellulari. Isolamento, frazionamento ed analisi delle proteine.
Morte cellulare: caratteristiche morfologiche, biochimiche e funzionali; metodi per rilevarla nelle colture cellulari.
Colture di cellule staminali; applicazioni e prospettive.
Ingegneria tissutale.
Bozza 23 Giugno 2014
Materiale di riferimento
sito Ariel del docente; eventuali testi consigliati da definire.
Prerequisiti e modalità d'esame
Biologia generale e cellulare.
Esame scritto, con domande aperte su tutti gli argomenti svolti durante il corso.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Pagina web
http://ariel.unimi.it
Biotecnologie delle fermentazioni
Prof.ssa Concetta Compagno
Dipartimento di Scienze degli alimenti, della nutrizione e dell’ambiente
e-mail: [email protected]
CFU: 6
Obiettivi
Il corso si propone l'acquisizione da parte degli studenti di conoscenze circa le principali tecnologie associate ai
processi fermentativi e di produzione biotecnologica.
Il corso comprende anche una parte di esercitazioni pratiche il laboratorio su tematiche inerenti.
Programma
Microorganismi di interesse industriale: miglioramento genetico e conservazione
Tecnologie di coltivazione dei microorganismi: configurazione dei bioreattori,
allestimento dei terreni colturali per fermentazioni industriali
Tecniche fermentative: coltura batch , coltura continua
coltura in fed-batch.
Cellule ed enzimi immobilizzati
Monitoraggio e controllo del processo: parametri aggregati e segregati
Processi biotecnologici per la produzione di metaboliti di interesse industriale:
produzione di etanolo, acetone e butanolo
Fermentazione lattica
Produzione di amminoacidi, acido glutammico, lisina,
Produzione di antibiotici
Esercitazioni in laboratorio
Allestimento e analisi di colture in batch, dosaggi enzimatici di nutrienti e prodotti
Produzione di metaboliti intra e extracellulari con microrganismi
Dosaggio di enzimi di interesse industriale
Materiale di riferimento
Biotecnologie Microbiche, Casa Editrice Ambrosiana
Biotecnologie di base, Zanichelli
Bozza 23 Giugno 2014
Prerequisiti e modalità d'esame
Esame scritto
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Metodi chimici per le biotecnologie
Docente di riferimento: Prof. Giuseppe Cappelletti
Dipartimento di Chimica
e-mail: [email protected]
Docente di riferimento: Potenza Donatella
Dipartimento di Chimica
e-mail: [email protected]
CFU 8 (5 CFU lezioni frontali, 1.5 CFU esercitazioni, 1.5 CFU laboratorio)
Obiettivi
Introdurre i concetti fondamentali di termodinamica e cinetica chimica utili allo studio di processi e reazioni di
interesse biologico. Una parte del corso, opportunamente corredata da esercitazioni pratiche in laboratorio, è
dedicata all'acquisizione di competenze relative alle più comuni tecniche analitiche di base e strumentali
(elettroanalitiche, spettroscopiche, cromatografiche, NMR e massa).
Programma
Elementi di Chimica Fisica
Fondamenti: Teoria cinetica dei gas. Equazione di stato dei gas perfetti.
Termodinamica chimica: il primo principio (conservazione dell’energia). Energia interna ed entalpia. Cicli
termodinamici. Secondo principio ed entropia. Variazioni entropiche nel sistema e nell’ambiente. Il carattere
spontaneo delle reazioni chimiche. Energia di Gibbs e sua variazione. Il potenziale chimico. Le soluzioni ideali.
Equilibrio di reazione: Fondamenti termodinamici. La risposta degli equilibri alle condizioni: l’effetto della
pressione e della temperatura.
Cinetica chimica: la velocità di reazione, sua definizione e misura. Leggi cinetiche, costanti (coefficienti) di
velocità e ordini di reazione. Metodi per la determinazione della legge cinetica. Reazioni di ordine zero, uno e due.
La dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. L’equazione di Arrhenius. Interpretazione dei parametri
di Arrhenius. Termodinamica e cinetica del folding di proteine.
Laboratorio di tecniche analitiche
Principi analitici di base. Titolazioni. Tecniche elettroanalitiche conduttimetriche. Tecniche elettroanalitiche
potenziometriche e pH-metria. Tecniche spettroscopiche (UV-vis, fluorimetria, polarimetria, IR). Tecniche di
separazione cromatografica (TLC, GC, HPLC)
Risonanza Magnetica Nucleare (NMR)
Fenomeno della risonanza, parametri spettrali: lo spostamento chimico e le costanti di accoppiamento, esperimenti
mono dimensionali del protone, effetto Overhauser: cenni alla teoria, esempi ed applicazioni.
Spettrometria di massa
Strumentazione e registrazione degli spettri, metodi di ionizzazione, principali reazioni di frammentazione di
composti organici, esempi ed applicazioni.
Materiale di riferimento
P.W. Atkins, Physical Chemistry, una qualunque edizione.
S. P.J. Higson, Analytical Chemistry, Oxford University Press
Bozza 23 Giugno 2014
M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh "Metodi Spettroscopici in Chimica Organica" Edizioni EdiSES
R. Silverstein, F. Webster, D. Kiemle “Identificazione spettrometrica di composti organici” Casa Editrice
Ambrosiana
Prerequisiti e modalità d'esame
La prova scritta di esame consiste in una serie di domande (alcune aperte, altre a risposta multipla) e di esercizi. Le
domande coprono l'intera materia del corso. Tempo disponibile: due ore.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
italiano
Pagina web
http://users.unimi.it/interfasi
Terzo anno
Bioinformatica e biostatistica
Docente di riferimento: Prof. Giulio Pavesi
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU 9 (7 CFU di lezioni frontali, 2 CFU esercitazioni al PC in aula calcolo)
Obiettivi
Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base teoriche e pratiche degli strumenti e delle
metodologie di analisi bioinformatica più comuni. Inoltre, introdurre lo studente ai concetti fondamentali di calcolo
combinatorio, calcolo delle probabilità, statistica normalmente utilizzati nella ricerca biomolecolare e biomedica
moderna, e alla loro applicazione a semplici casi di studio reali. Il corso prevede lezioni frontali in aula ed
esercitazioni pratiche al PC in aula calcolo.
Programma
Bioinformatica - Lezioni frontali (4 CFU)
1. I “dati” biologici: sequenziamento di acidi nucleici, sequenze e strutture proteiche
2. Introduzione alle banche dati biologiche
3. I browser genomici
4. Annotazione bioinformatica di geni e identificazione di splicing alternativi
5. Misurare la similarità tra sequenze: allineamenti globali, locali e multipli
6. Evuluzione molecolare, omologia, paralogia, ortologia e sintenia
7. Ricerche in banche dati per similarità: BLAST
8. Annotazione funzionale di geni e gene ontology
9. Metodi bioinformatici per l’analisi della regolazione dell’espressione genica
10. Introduzione al sequenziamento di nuova generazione: RNA-Seq e ChIP-Seq
Bioinformatica - Esercitazioni (2 CFU)
Le esercitazioni vedranno l’applicazione pratica dei principi e delle metodologie di analisi descritte nelle lezioni in
aula. In particolare, saranno incentrate all’utilizzo di banche dati e risorse bioinformatiche per:
Bozza 23 Giugno 2014
1.
2.
3.
4.
5.
6.
identificazione e caratterizzazione di splicing alternativi tramite annotazioni genomiche e dati di RNA-Seq
identificazione e caratterizzazione di geni omologhi e famiglie geniche
identificazione e caratterizzazione di varianti geniche
analisi di dati di espressione (microarray e RNA-Seq)
studio della regolazione della trascrizione: fattori di trascrizione e regolazione della cromatina
caratterizzazione funzionale: gene ontology e pathways.
Biostatistica (3 CFU)
1. Dati (Introduzione). Statistica descrittiva. Tipi di variabili. Tabelle e rappresentazione grafica (scatterplots,
istogrammi). Indici di posizione: media, mediana, moda, percentili. Indici di dispersione: varianza, deviazione
standard.
2. Probabilità. Esperimenti aleatori, esiti ed eventi. Probabilità condizionata e regola di Bayes.
3. Distribuzioni di variabili aleatorie. Distribuzione normale. Distribuzione Ipergeometrica. Distribuzione
binomiale. Distribuzione di Poisson.
4. Inferenza statistica (introduzione). Campioni e distribuzioni campionarie. Stima puntuale. Stima di un intervallo
(intervalli di confidenza). Il test delle ipotesi. Ipotesi nulla e ipotesi alternativa.
5. Inferenza sulla differenza tra medie di due campioni. Il test t di Student.
6. Inferenza sulle proporzioni. Test del Chi-quadro per l’adattamento dei dati ad una distribuzione teorica.
7. Introduzione alla regressione lineare. Interpolazione lineare, residui e correlazione. Minimi quadrati.
Materiale di riferimento
Il materiale (appunti, slides) verrà messo a disposizione dai docenti durante il corso. Verranno suggeriti anche testi
di riferimento per eventuali approfondimenti.
Prerequisiti e modalità d'esame
Prerequisiti: genetica, biologia molecolare, matematica.
La prova scritta di esame verrà svolta al PC, e consiste in una serie di domande aperte e di esercizi, alcuni dei quali
richiederanno l’uso del PC.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Pagina web
www.beaconlab.it - seguire il link “Didattica
Bozza 23 Giugno 2014
Biotecnologie microbiche
Docente di riferimento: Prof. Paolo Landini
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU 6
Obiettivi
Il corso si propone l'acquisizione da parte degli studenti di competenze circa le principali tecnologie associate ai
processi di produzione di prodotti di rilievo industriale, in particolare di proteine ottenute da organismi
ricombinanti. Il corso si propone inoltre di fornire informazioni di base riguardo alle metodiche di ingegneria
metabolica per il miglioramento degli organismi di interesse industriale e riguardo ai principali processi di
bioconversione per ottenere prodotti industriali quali la produzione di acidi organici, aminoacidi, antibiotici.
Programma
5 CFU lezioni frontali
Produzione di proteine eterologhe in procarioti ed eucarioti, con particolare riferimento ad Escherichia coli ed a
lieviti di interesse industriale come organismi modello. Sistemi genetici e strategie molecolari per la trasformazione
dei microrganismi, il clonaggio e l'ottimizzazione dell'espressione di proteine di interesse. Ingegneria metabolica
come strumento per lo studio e il miglioramento del processo produttivo. Processi di bioconversione, con
organismi selvatici e geneticamente modificati, con esempi di produzione di molecole di interesse industriale.
Biosensori e cenni di biotecnologie ambientali che prevedono l'utilizzo di microrganismi. Strategie di
identificazione di nuovi antibiotici da microrganismi produttori. Produzione e sviluppo di vaccini; reverse
vaccinology.
1 CFU attività di laboratorio
Esempi di produzione di proteine eterologhe in microrganismi: costruzione di vettori di espressione, produzione di
proteine.
Materiale di riferimento
Donadio S., Marino G.: Biotecnologie Microbiche (casa editrice CEA)
Prerequisiti e modalità d'esame
Esame scritto, con domande aperte su tutti gli argomenti del corso.
Fortemente consigliato il superamento degli esami di Microbiologia generale e Biotecnologie delle Fermentazioni
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: lezioni fortemente consigliata, laboratorio obbligatoria
modalità di erogazione: tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Bozza 23 Giugno 2014
Biotecnologie vegetali industriali
Prof.ssa Katia Petroni
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
Prof.ssa Chiara Tonelli
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
Prof. Lucio Conti
Dipartimento di Bioscienze
e-Mail [email protected]
CFU 9
Obiettivi
La finalità del Corso di Biotecnologie Vegetali Industriali è quella di fornire un'ampia e dettagliata panoramica sui
vari aspetti legati alla produzione e coltivazione delle piante transgeniche e dei prodotti di interesse industriale da
essi derivati. Il corso comprende anche una parte di esercitazioni pratiche in laboratorio su tematiche inerenti.
Programma
Il programma delle lezioni prevede nella prima parte del corso una particolareggiata descrizione delle metodologie
utilizzate per la trasformazione dei vegetali e per le analisi genetiche e molecolari delle piante trasformate. Nella
seconda parte del corso, saranno quindi analizzate le principali applicazioni biotecnologiche attualmente presenti
sul mercato, valutandone l’impatto sulle pratiche agronomiche e sull’ambiente. Saranno inoltre descritte alcune
delle applicazioni più promettenti nel settore agroalimentare, nel settore ambientale e nel settore industriale e
biomedico.
Prima parte
Introduzione alle biotecnologie vegetali industriali
Origini dell’agricoltura, domesticazione e rivoluzione verde
Il miglioramento genetico delle piante: selezione, incrocio, mutagenesi
Piante geneticamente modificate: differenze tra breeding e ingegneria genetica
Impatto delle biotecnologie vegetali nell’industria e sulla società
Metodologie utilizzate per la trasformazione dei vegetali e “Genome Editing”
Metodi di trasformazione (shotgun, Agrobacterium)
Preparazione del costrutto transgenico
Marcatori di selezione e geni reporters (uso e implicazioni)
Metodi di trasformazione alternativi (es. del cloroplasto), vantaggi e svantaggi
Analisi genetiche e molecolari delle piante trasformate
Identificazione e utilizzo di promotori costitutivi, inducibili, tessuto- e cellula-specifici (in vivo screening via
gene trap, enhancer trap).
Meccanismi di silenziamento dei transgeni.
Costrutti per il silenziamento dei geni (RNA antisenso e interference)
Definizione dei microRNA e utilizzo di microRNA artificiali
Tecniche di “genome editing” e loro applicazioni nel campo vegetale
Seconda parte
Piante transgeniche per la resistenza a erbicidi e insetti fitofagi
Soia Roundup Ready
Mais Bt
Impatto sulle pratiche agronomiche e sull’ambiente
Piante transgeniche per la coltivazione su terreni marginali
Piante tolleranti alla siccità
Piante tolleranti alla salinità dei suoli
Bozza 23 Giugno 2014
Piante per la fitoremediation (decontaminazione dei suoli da inquinanti)
Molecular farming – Sviluppo di piante transgeniche come bioreattori per la produzione di sostanze di importanza
industriale in pianta o in colture cellulari (es. vaccini e anticorpi, farmaci, bioplastiche e addensanti)
Ingegneria metabolica di piante ornamentali di interesse commerciale
Miglioramento genetico della shelf-life di frutti
Biofortificazione di specie di interesse alimentare (es. Golden rice)
Miglioramento della qualità nutrizionale per la produzione di cibi funzionali e integratori alimentari
Esercitazioni di laboratorio
Crescita di Agrobacterium tumefaciens e trasformazione di piante di Arabidopsis
Selezione di trasformanti primari mediante resistenza ad erbicida
Estrazione di DNA genomico da tessuti vegetali
Genotipizzazione tramite PCR di piante transgeniche
Saggio istochimico GUS
Materiale di riferimento
Durante il corso sarà fornita una bibliografia aggiornata dei temi trattati consistente in pubblicazioni originali,
reviews e siti internet.
Prerequisiti e modalità d'esame
Esame scritto, costituito da domande a risposta multipla ed alcune domande aperte.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Pagina web
http://ariel.unimi.it
Metodi biochimici e biologico molecolari applicati alle
biotecnologie – Corso integrato
Prof. Marco Muzi-Falconi
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
Prof. Stefano Ricagno
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU 12
Obiettivi
Modulo di Metodi biochimici
Nel modulo di Metodi Biochimici verranno spiegate le principali metodologie biochimiche usate nella ricerca sia
accademica sia industriale. Inoltre saranno discusse le principali classi di proteine di interesse applicativo.
Numerosi esempi di ricerca pubblicati in letteratura verranno discussi. Gli obiettivi del corso sono molteplici: (I)
fornire una panoramica delle principali tecniche biochimiche (II) dare allo studente gli strumenti per discutere
criticamente un esperimento (III) dato un quesito scientifico, essere in grado di pianificare gli esperimenti necessari
per dare risposte a tale quesito.
Bozza 23 Giugno 2014
Modulo di Metodi biologico molecolari
Il modulo si propone di presentare agli studenti una ampia varietà di approcci sperimentali, correntemente utilizzati
in laboratorio per risolvere problemi biologici complessi, partendo dall’analisi di singoli geni e prodotti genici e
arrivando all’analisi di interi genomi, trascrittomi e proteomi. Inoltre verranno mostrate strategie sperimentali per la
determinazione della funzione di geni e proteine, basandosi su approcci whole genome.
Programma
Modulo di Metodi biochimici
- Tecniche di purificazione di proteine (Omogenizzazione, centrifugazione, cromatografie, elettroforesi)
- Metodi spettroscopici (spettroscopia di assorbimento, fluorescenza e dicroismo circolare), valutazione dell'attività
biologica (dosaggi di attività biologica, dosaggi di attività enzimatica), criteri di purezza per le diverse applicazioni.
- Tecniche di Biologia Strutturale
- Tecniche di analisi dell'interazione proteina-proteina o proteina-ligando.
- Anticorpi: struttura e funzione. Utilizzo di anticorpi in tecniche biochimiche. Uso in terapia, anticorpi
ricombinanti. Vaccini ricombinanti (cenni)
- Tecniche di ingegnerizzazione di proteine:
- Mutagenesi sito diretta, Mutagenesi casuale (directed evolution, molecular breeding: error prone PCR, DNA
shuffling, ITCHY). Metodi di screening di varianti proteiche ottenute mediante mutagenesi.
- Enzimi: Dosaggi enzimatici, uso di enzimi per il dosaggio di metaboliti.
- Classi di proteine di interesse industriale e in terapia: Proteine del sangue (fattori di coagulazione, lisi del
coagulo), Proteasi, lipasi, amilasi, Enzimi termostabili, Enzimi immobilizzati, biosensori.
Il modulo prevede numerosi esempi di ricerca pubblicata su riviste scientifiche discussi a lezione.
Il modulo prevede 16 ore di esercitazioni di laboratorio
Modulo di Metodi biologico molecolari
Librerie genomiche e di cDNA
Approcci per lo screening di librerie, basati su sequenza, struttura e funzione
Analisi dell’espressione genica
Microarrays e RNA seq.
Metodi per lo studio della funzione di un gene: knock in, knock out, utilizzo di oligonucleotidi antisenso e RNA
interference.
Analisi di funzione mediante identificazione di interazioni genetiche e fisiche
Protein tagging.
Approcci per l’analisi del proteoma
Materiale di riferimento
Modulo di Metodi biochimici
I materiali videoproiettati durante le lezioni sono disponibili presso il sito ARIEL, portale della didattica online
dell’Università degli Studi di Milano (http://ariel.ctu.unimi.it). Questi materiali didattici non sostituiscono il libro
di testo. Il loro uso è inoltre riservato agli studenti iscritti al Corso di Laurea e pertanto la loro diffusione non è
autorizzata.
Testi consigliati :
Testo di Biochimica, uno tra i seguenti: Nelson D.L. e Cox M.M., I Principi di Nelson D.L. & Cox M.M. Lehninger’s Principles of Biochemistry, Worth Publishers
Voet D. & Voet, J.G. - Biochemistry, Wiley & Sons.
J. Walsh Proteins. Biochemistry and Biotechnology; Wiley
Keith Wilson, John Walker Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology , Cambridge
University Press.
Articoli dalla letteratura recente discussi a lezione
Modulo di Metodi biologico molecolari
I materiali videoproiettati durante le lezioni sono disponibili presso il sito ARIEL, portale della didattica online
dell’Università degli Studi di Milano (http://ariel.ctu.unimi.it). Questi materiali didattici non sostituiscono il libro
di testo. Il loro uso è inoltre riservato agli studenti iscritti al Corso di Laurea e pertanto la loro diffusione non è
autorizzata.
Testi consigliati :
Reece, R.J. Analysis of Genes and Genomes, Wiley (Analisi di Geni e Genomi, Edises)
Bozza 23 Giugno 2014
Gibson, G., Muse, S.V. A primer to genome science, Sinauer (Introduzione alla genomica, Zanichelli)
Articoli dalla letteratura recente discussi a lezione
Prerequisiti e modalità d'esame
Superamento esami di: Biochimica, Biologia molecolare, Genetica
Esame scritto
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Orientamento al mondo del lavoro
Prof. Giulio Pavesi
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
Prof.ssa Vanoni, Maria Antonietta
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU 3
Obiettivi
Il corso ha lo scopo di fornire conoscenze sulle opportunita' offerte al laureato in biotecnologie e alcuni strumenti
di base per la ricerca attiva di un impiego, dando ampio spazio alla discussione e all'interazione con i docenti.
Programma
Il corso consiste in una serie di incontri con professionisti attivi nei vari campi di interesse delle biotecnologie che
presenteranno, anche attraverso la propria esperienza, le opportunita' disponibili per laureati in biotecnologie. Gli
incontri saranno completati da sessioni in cui si forniranno alcune nozioni base sulle strategie di ricerca di un
impiego (As es.: leggere le offerte di lavoro, stendere un CV efficace, affrontare un colloquio di lavoro).
Materiale di riferimento
Le presentazioni relative agli incontri saranno rese disponibili nel sito ARIEL del corso.
Prerequisiti e modalità d'esame
I 3 CFU del corso saranno accreditati agli studenti che avranno partecipato a tutti gli incontri prgrammati.
Lingua di insegnamento
Italiano
Pagine web
http://mavanonioml.ariel.ctu.unimi.it
Bozza 23 Giugno 2014
Processi biotecnologici per la produzione di sostanze naturali
Prof.ssa Luisella Verotta
Dipartimento di Chimica
e-mail: [email protected]
CFU 6
Obiettivi
Il corso è finalizzato allo studio dei processi di produzione delle sostanze organiche naturali, nel contesto del loro
impatto sempre crescente nella ricerca farmaceutica, nutrizionale e cosmetica.
Programma
Nella prima parte del corso verranno descritte le principali vie metaboliche secondarie per la loro biosintesi e il loro
ottenimento dalle fonti naturali.
Nella seconda parte vi è la descrizione del processo attraverso il quale suddette sostanze vengono identificate e
prodotte da organismi produttori inferiori (batteri, lieviti, funghi, muffe) o superiori (piante, animali); l’estrazione e
purificazione da estratti grezzi, attraverso tecniche bioanalitiche e separative di base e più sofisticate; e la
caratterizzazione strutturale attraverso le più moderne tecniche di chimica analitica e spettroscopica.
Metaboliti primari: vengono approfonditi gli aspetti chimici (strutturali e di reattività) e funzionali di amminoacidi
e proteine, zuccheri semplici e polisaccaridi, acidi grassi e lipidi.
Metaboliti secondari e biosintesi: vengono descritti, dal punto di vista chimico e funzionale, alcuni metaboliti
secondari biologicamente attivi, di importanza applicativa e industriale. La scelta è finalizzata all’illustrazione,
attraverso la descrizione della loro specifica origine, delle principali vie metaboliche secondarie.
Verranno poi trattate le piu’ comuni tecniche di ottenimento dei metaboliti secondari da fonti naturali.
Identificazione di un principio attivo naturale:
Estrazione e purificazione di un principio attivo naturale: vengono approfonditi gli aspetti peculiari dei processi di
estrazione e purificazione da organismi inferiori o superiori e si discutono le tecniche analitiche e separative più
utilizzate per l’isolamento e l’analisi di composti naturali da matrici complesse. Vengono descritti i più comuni
saggi di attività utilizzati nella caratterizzazione di un principio attivo naturale.
Determinazione strutturale di prodotti naturali complessi: vengono descritte le problematiche comuni a molti
prodotti naturali (stereo complessità, poco contenuto di eteroatomi, caratteristiche chimico-fisiche peculiari), e si
descrivono le più comuni tecniche analitiche e spettroscopiche ad altissima sensibilità capaci di fornire gli elementi
necessari per determinazioni di struttura affidabili (NMR, HPLC-MS, X-rays, etc.).
Elementi di bioingegneria e biotrasformazioni
Esempi specifici riguarderanno prodotti di interesse farmaceutico, alimentare, cosmetico. Verranno trattati in
dettaglio prodotti naturali di interesse industriale, ed ottenuti da fonti diverse. Per ogni esempio verranno descritte
in dettaglio e commentate le diverse fasi dei processi sopra citati.
Materiale di riferimento
1. P. M. Dewick, “Medicinal Natural Products. A Biosynthetic Approach, 2nd Ed., Wiley, Chichester, 2001.
2. SD. Sarker, Z. latif, A.I. Gray "Natural Products Isolation", 2nd edition Humana Press, 2006
3. I.E. Orhan “Biotechnological production of plant metabolites” Bentham Books, 2012
Prerequisiti e modalità d'esame
Gli argomenti svolti presuppongono la conoscenza dei fondamenti della chimica organica, con particolare
riferimento alla reattivita’ dei principali gruppi funzionali e alla stereochimica organica; dei fondamenti della
chimica analitica, della biochimica e della biologia cellulare.
Propedeuticità consigliate: Chimica organica e laboratorio
La prova scritta di esame consiste in una serie di domande aperte, richiedenti la stesura di formule. Le domande
coprono l'intera materia del corso. Tempo disponibile due ore.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
Bozza 23 Giugno 2014
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Pagina web
http://lverottapbpsn.ariel.ctu.unimi.it/v1/home/Default.aspx
Biologia computazionale
Docente di riferimento: Prof. Giulio Pavesi
Dipartimento di Bioscienze
e-mail: [email protected]
CFU 6
Obiettivi
Obiettivo principale del corso e' fornire agli studenti le basi teoriche e pratiche per lo sviluppo di metodi
bioinformatici per l'analisi di dati biologici. Verranno introdotti i concetti di base di algoritmi e di programmazione,
e la loro applicazione a semplici casi di studio reali derivanti dalla ricerca biomolecolare moderna. Le lezioni si
svolgeranno in aula calcolo con un PC a disposizione per ogni studente.
Programma
Algoritmi e linguaggi di programmazione: il linguaggio Perl
Identificatori e variabili; tipi di dati base; operatori, espressioni e istruzioni
Vettori, matrici, array, liste
Strutture di controllo del flusso di esecuzione: blocchi, istruzioni condizionali, iterazioni
Funzioni e script
Applicazione: sviluppo e applicazione di semplici metodi bioinformatici per l’analisi di dati genomici e di nextgeneration sequencing (RNA-Seq, ChiP-Seq) e lo studio della regolazione della trascrizione genica (fattori di
trascrizione, struttura della cromatina).
Materiale di riferimento
Tutto il materiale didattico sarà messo a disposizione sulla pagina web del corso
Prerequisiti e modalità d'esame
Bioinformatica e Biostatistica
L’esame prevede lo svolgimento di un progetto da parte degli studenti che - partendo da un caso di studio reale dovranno sviluppare e implementare un metodo di analisi bioinformatica. L’orale consiste nella discussione del
progetto con il docente.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria;
modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Italiano
Pagina web:
www.beaconlab.it - seguire il link “Didattica”
Bozza 23 Giugno 2014
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