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Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e

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Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e Bioinformatica:
• Functional Genomics (6 CFU) I anno, I semestre: prof. Martin Kater in lingua
Inglese
Il corso ha come principale obbiettivo quello di far conoscere agli studenti le
moderne strategie di genomica funzionale applicate a diversi organismi
modello.
• Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali I anno, II semestre:
(curriculum Biotecnologie Molecolari per l’Industria e per l’Ambiente)
I parte (3CFU)
II parte (3CFU)
dott. Piero Morandini
dott. Paolo Pesaresi
Il corso si propone di presentare e discutere i criteri e metodi per la f
ormulazione di un progetto biotecnologico, basato sull'utilizzo di cellule
vegetali o piante, per produzioni di interesse industriale o per la tutela
ambientale
Basi teoriche per la generazione di organismi vegetali migliorati
Analisi della funzione di Geni
Elaborazione di un progetto biotecnologico
Linee transgeniche e non recanti il gene modificato e
caratterizzate dal fenotipo d’interesse
Functional Genomics: Prof. Kater
(storage)
DNA
Transcription
Gene Expression
Translation
Proteins
Environment
Proteomics
Biochemical Circuitry
Metabolomics
Phenotypes (Traits)
Scoperta della funzione di un gene
FORWARD GENETICS:
dalla mutazione (fenotipo) al gene.
REVERSE GENETICS:
Dal gene al fenotipo
La ricerca di una mutazione in un gene pre-selezionato
si chiama: Gene tagging.
REVERSE GENETICS
HOW TO MAKE SPECIFIC KNOCK-OUTS?
Bacteria:
Transposons
Homologous recombination
Worms:
RNAi
Flies:
Transposons P element
Yeast:
Homologous recombination
Plant:
T-DNA tagging
Animals:
Homologous recombination
Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali parte I: dott. Morandini
Ingegneria metabolica
probabilmente efficace
probab. inefficace
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
S
S
S
S
S
S
S
S
S
+A
A
A
A
+
A
A
A
A
A
TF
+
B
B
B
B E
B
+
B
B
B
B
Y
Z
W
C
C Q
C F
C
P
P
P Q
P
P
C
C
C
C
P
P
P
P
ATP
...per sviluppare nuovi materiali o produzioni più efficienti
X
Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali parte I: dott. Morandini
Partendo dalle proprietà degli
enzimi è possibile descrivere i
sistemi metabolici complessi?
Risposta di un flusso metabolico
alla variazione dell’enzima
Light 400 μmol/m2*s
enzima isolato tipo Michaelis-Menten
Vf
( S − P / K eq )
KS
v=
1 + S / KS + P / KP
% reduct. % inhibit.
Aldolase Photosynt.
35-78
Enzyme (% wt)
10-45
Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali parte II: dott. Pesaresi
•Aumento della popolazione del 34% rispetto alla situazione attuale
•Gran parte di questo aumento avverrà nei paesi in via di sviluppo
•La produzione di cibo dovrà aumentare di circa il 70% (senza calcolare la
biomassa utilizzata per la produzione di biocombustibili)
Quanta terra “mangia”
l’agricoltura?
Anno
2000
6 MLD
4 MLD ha
senza
“bio”-tecnologie
1,5 MLD ha
con
“bio”-tecnologie
Potenziale teorico:
superficie del pianeta 13 MLD
ha
Anno
2025
8 MLD
6 MLD ha
senza
“bio”-tecnologie
4.3 MLD ha
non coltivabili
3.8 MLD ha
foreste
steppe
3.4 MLD
ha
pascoli
1.5 MLD
ha
terra arabile
Il grano agli inizi del secolo scorso a…
La rivoluzione verde
Joint European Biorefinery Vision for 2030
BIOCOMBUSTIBILI:
Una nuova frontiera per le biotecnologie
Delila (DEL) e Rosea1 (Ros1) clonati da bocca di leone (Antirrhinum majus):
•
•
•
DEL: fattore di trascrizione denominato basic helix-loop-helix
Ros1: fattore di trascrizione della famiglia MYB
E8: promotore specifico dei frutti, si attiva in presenza di etilene
Un singolo gene è in grado di modulare la dimensione delle radici
di riso e aumentarne la produttività
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