Universitą degli Studi di Pavia - Facoltą di Scienze MMFFNN

Le informazioni di questo sito non sono pił aggiornate. Consultare il nuovo link
Home

HomeDidatticaCorsi › Biotecnologie genetiche e molecolari

Biotecnologie genetiche e molecolari

Corsi di laurea:
Biotecnologie industriali, Biotecnologie industriali
Docenti:
Ferretti Luca, Binda Claudia
Anno accademico:
2012/2013
Crediti formativi:
12
Ambiti:
BIO/18, BIO/11
Decreto Ministeriale:
509/99
Ore di lezione:
96
Lingua di insegnamento:
Italiano

Modalitą

L'esame consiste in una prova orale sugli argomenti del programma completo dei due moduli.
Agli studenti potrebbe venire chiesto di portare un argomento selezionato con i docenti sotto forma di presentazione PowerPoint?.

Prerequisiti

Modulo di Biotecnologie Genetiche - Prof. Luca Ferretti
Sono richieste basi di Genetica, Biologia Molecolare, Biochimica e Chimica. In caso contrario non sarą possibile comprendere gli argomenti trattati durante la stragrande maggioranza delle lezioni.

Modulo Biotecnologie Molecolari - Prof. Claudia Binda
Conoscenze basilari di biochimica delle proteine.

Programma

Modulo Biotecnologie Genetiche - Prof. Luca Ferretti

Panoramica delle tecnologie del DNA ricombinante. Elettroforesi a campi pulsati (PFGE). Sintesi chimica di DNA. Sequenziamento di DNA: dideossi e high throughput sequencing. Vettori per la costruzione di genoteche e tipologie di genoteche. Plasmidi, fasmidi, fago lambda, cosmidi, BAC, PAC e YAC. Problematiche della costruzione di genoteche e metodi per l’analisi e la selezione di cloni. Sistemi di espressione di proteine ricombinanti (la serie pET, la serie pTRC). Problematiche per la produzione ottimale di proteine in sistemi eterologhi: E. coli come ospite di riferimento. Purificazione mediante tags di affinitą, da corpi inclusi, per secrezione. Sistemi di espressione in lievito, funghi filamentosi e in cellule d’insetto (Baculovirus e Bacmidi). Sistemi di espressione in cellule coltivate di mammifero. Sistemi a due ibridi per lo studio delle interazioni tra proteine. PCR, principi e utilizzi (cDNA, genoteche, EST, mutagenesi, sequencing). Real Time PCR e metodologie di quantificazione dei segnali di PCR. Tecniche per la mutagenesi sito-specifica: M13, fasmidi, mutagenesi in plasmidi mediante PCR, mutagenesi con fosforotioati, mutagenesi con tRNA soppressori, mutagenesi a cassetta con miscele di oligonucleotici sintetici. Protein engineering, principi e campi di applicazione. Esempi di proteine modificate per utilizzi in biotecnologie e in campo biomedico. ZFN e TALENS: nuovi strumenti per il genome editing. Animali transgenici. Le tecniche per modificare geneticamente animali. Sviluppo delle tecniche di transgenesi nel topo. Retrovirus, vettori lentivirali, microiniezione e cellule ES. Targeting mediante ricombinanzione omologa e con ricombinazione sito specifica (Cre/loxP). Transgeni ad attivazione condizionale (sistemi tetOn tetOFF). Gli animali da reddito transgenici e la clonazione. Esempi di applicazione di animali transgenici nelle biotecnologie: modelli di malattie, xenotrapianti, bioreattori animali.

Modulo Biotecnologie Molecolari - Prof. Claudia Binda

Struttura terziaria delle proteine; meccanismi di folding e ruolo delle chaperonine; proteine intrinsecamente non strutturate coinvolte in importanti processi cellulari. Bioinformatica: database e programmi interattivi per l’analisi della sequenza e della struttura delle proteine. Metodi per l’analisi strutturale delle proteine: spettroscopia NMR e cristallografia a raggi X (basi teoriche, tecniche sperimentali, applicazioni). Esempi di strutture di proteine e complessi proteici risolte con le due metodiche. Cenni su altri metodi (microscopia elettronica, SAXS, dinamica molecolare).

Bibliografia

Biotecnologie Genetiche
Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Recombinant DNA 4th edition 2010. Glyck BR, Pasternak JJ, Pattern CL. ASM Press, Washington.
Verranno utilizzati lavori scientifici per introdurre e commentare approcci innovativi o particolarmente interessanti.
Biotecnologie Molecolari
Libro adottato: “Physical Biochemistry: principles and applications”, David Sheehan, Wiley-Blackwell – 2nd edition.
Articoli di riviste scientifiche come esempi delle tecniche spiegate.


Moduli

Modulo:
Biotecnologie genetiche
Docente:
Ferretti Luca
Ore di lezione:
48
Crediti formativi:
6
Ambito:
BIO/18

Programma

Panoramica delle tecnologie del DNA ricombinante. Elettroforesi a campi pulsati (PFGE). Sintesi chimica di DNA. Sequenziamento di DNA: dideossi e high throughput sequencing. Vettori per la costruzione di genoteche e tipologie di genoteche. Plasmidi, fasmidi, fago lambda, cosmidi, BAC, PAC e YAC. Problematiche della costruzione di genoteche e metodi per l’analisi e la selezione di cloni. Sistemi di espressione di proteine ricombinanti (la serie pET, la serie pTRC). Problematiche per la produzione ottimale di proteine in sistemi eterologhi: E. coli come ospite di riferimento. Purificazione mediante tags di affinitą, da corpi inclusi, per secrezione. Sistemi di espressione in lievito, funghi filamentosi e in cellule d’insetto (Baculovirus e Bacmidi). Sistemi di espressione in cellule coltivate di mammifero. Sistemi a due ibridi per lo studio delle interazioni tra proteine. PCR, principi e utilizzi (cDNA, genoteche, EST, mutagenesi, sequencing). Real Time PCR e metodologie di quantificazione dei segnali di PCR. Tecniche per la mutagenesi sito-specifica: M13, fasmidi, mutagenesi in plasmidi mediante PCR, mutagenesi con fosforotioati, mutagenesi con tRNA soppressori, mutagenesi a cassetta con miscele di oligonucleotici sintetici. Protein engineering, principi e campi di applicazione. Esempi di proteine modificate per utilizzi in biotecnologie e in campo biomedico. ZFN e TALENS: nuovi strumenti per il genome editing. Animali transgenici. Le tecniche per modificare geneticamente animali. Sviluppo delle tecniche di transgenesi nel topo. Retrovirus, vettori lentivirali, microiniezione e cellule ES. Targeting mediante ricombinanzione omologa e con ricombinazione sito specifica (Cre/loxP). Transgeni ad attivazione condizionale (sistemi tetOn tetOFF). Gli animali da reddito transgenici e la clonazione. Esempi di applicazione di animali transgenici nelle biotecnologie: modelli di malattie, xenotrapianti, bioreattori animali.

Bibliografia

Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Recombinant DNA 4th edition 2010. Glyck BR, Pasternak JJ, Pattern CL. ASM Press, Washington.

Verranno utilizzati lavori scientifici per introdurre e commentare approcci innovativi o particolarmente interessanti.


Modulo:
Biotecnologie molecolari
Docente:
Binda Claudia
Ore di lezione:
48
Crediti formativi:
6
Ambito:
BIO/11

Programma

Struttura terziaria delle proteine e interazioni deboli alla base dell’avvolgimento specifico di una proteina. Il problema del folding e gli esperimenti di Anfinsen. Il paradosso di Levinthal. Il folding funnel e gli intermedi di folding. I modelli finora sviluppati per il meccanismo di folding. Ruolo delle chaperonine nel processo di folding: Hsp70 e Hsp60 (il complesso GroEL?-GroES). Casi pił complessi di folding: proteine eucariotiche, proteine di membrana, proteine intrinsecamente non strutturate.
Bioinformatica: database e siti web per la gestione dei dati biologici. NCBI e EBI. Analisi e allineamenti di sequenza di proteina: BLAST, PSI-search, FAST, CLUSTALW. InterPro? per l’analisi integrata di proteine. Famiglie, domini, patterns e fingerprints. Strumenti bioinformatici per i casi particolari: IUPred e RONN per proteine/domini non strutturati, hydropathy plots per le proteine di membrana. Database per le strutture delle macromolecole: il Protein Data Bank (PDB). Allineamenti di struttura (SSM). Predizione della funzione in base alla struttura: ProFunc?. Bioinformatica di piccole molecole: ChEBI?.
Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) per lo studio della struttura tridimensionale delle proteine. Il momento magnetico nucleare di spin. I due stati di spin del protone e i livelli di energia all’interno di un campo magnetico esterno. Proprietą di assorbire radiofrequenze: la frequenza di Larmor e le condizioni di risonanza. Il chemical shift. L’accoppiamento di spin. Rilassamento, FID e spettro NMR 1-D. Sviluppo di NMR multidimensionale per lo studio della struttura tridimensionale delle proteine: COSY e NOESY. Assegnazione delle risonanze negli spettri NMR e ricostruzione della struttura. Esempi di strutture di proteine risolte con la tecnica NMR.
Cristallografia a raggi X per lo studio della struttura tridimensionale delle proteine. Biocristallografia: un “microscopio” a raggi X. Cristalli di proteina e il fenomeno della diffrazione dei raggi X. Diagramma di fase di una proteina. Metodologia per cristallizzare una proteina: agenti precipitanti, tecniche di cristallizzazione, screening di condizioni. Cristalli: reticolo cristallino, cella elementare e parametri di cella. Operatori di simmetria, gruppi puntuali e gruppi spaziali. Unitą asimmetrica, simmetria cristallografica e non-cristallografica. Molteplicitą e coefficiente di Matthew. Esperimento di diffrazione dei raggi X da parte di un cristallo di proteina: sorgente di raggi X, montaggio del cristallo sulla testina goniometrica, detector per misurare le immagini di diffrazione. Teoria della diffrazione: i piani reticolari e gli indici di Miller. La legge di Bragg. Il reticolo reciproco. La sfera di Ewald. I riflessi e gli spot sull’immagine di diffrazione. La mosaicitą. Il fattore di scattering di un atomo. Rappresentazione vettoriale di un’onda. Ampiezza e fase dei raggi diffratti e fattori di struttura. La mappa della densitą elettronica e la trasformata di Fourier. La legge di Friedel. Il problema della fase. La funzione Patterson. Metodi per risolvere il problema della fase: sostituzione molecolare, sostituzione isomorfa (atomi pesanti, ambiguitą di fase, sezioni di Harker), dispersione anomala. Metodi per migliorare le fasi. Il file delle coordinate della struttura. Fitting della catena polipeptidica nella mappa della densitą elettronica. Raffinamento della struttura e R-factor. Processamento dei dati di diffrazione. Confronto NMR e cristallografia a raggi X. Il Protein Data Bank (PDB). I modi grafici per rappresentare la struttura tridimensionale delle proteine. Esempi di strutture risolte con la cristallografia a raggi X.
Microscopia elettronica: TEM e SEM; Cryo-EM; Preparazione del campione e colorazione negativa; single-particle EM, ricostruzione 3D dalle proiezioni 2D. Small-angle X-ray scattering (SAXS): principi di base e applicazioni. Molecular dynamics: principi di base e applicazioni.

Bibliografia

Libro adottato: “Physical Biochemistry: principles and applications”, David Sheehan, Wiley-Blackwell – 2nd edition.
Articoli di riviste scientifiche come esempi delle tecniche spiegate.


Elenco appelli e prove

Nessuna prova presente

Credits: apnetwork.it