TECNICHE BIOCHIMICHE E BIOMOLECOLARI

1. Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze teoriche e pratiche sui principi delle principali metodologie utilizzate nei laboratori biochimici e biomolecolari. In particolare, conoscerà le metodologie per l’estrazione, la manipolazione, l’amplificazione e l’analisi degli acidi nucleici, i principi del clonaggio genico e delle tecniche di ibridazione, nonché le principali metodologie per l’estrazione, la separazione e l’analisi delle proteine. Lo studente comprenderà inoltre i principi delle tecniche immunologiche applicate allo studio delle proteine e le strategie per l’espressione e la purificazione di proteine ricombinanti in sistemi procariotici ed eucariotici. Attraverso le attività di laboratorio, acquisirà inoltre conoscenze sui principi e sulle fasi operative di alcune metodologie sperimentali di base, incluse la trasformazione batterica, l’estrazione del DNA plasmidico, le tecniche centrifugative, cromatografiche ed elettroforetiche.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite all’esecuzione e all’interpretazione di procedure sperimentali di base in ambito biochimico e biomolecolare. Attraverso le attività di laboratorio acquisirà competenze pratiche nell’esecuzione di procedure di trasformazione batterica, estrazione e purificazione del DNA plasmidico, separazione mediante tecniche centrifugative e cromatografiche e analisi elettroforetica di acidi nucleici e proteine mediante elettroforesi su gel di agarosio e SDS-PAGE. Sarà inoltre in grado di comprendere e applicare protocolli sperimentali, utilizzare correttamente le principali attrezzature di laboratorio e interpretare i risultati ottenuti. Saprà infine comprendere le principali fasi di strategie sperimentali più complesse, quali il clonaggio genico e l’espressione e purificazione di proteine ricombinanti.

3. Autonomia di giudizio

Lo studente sarà in grado di analizzare criticamente i risultati ottenuti mediante le principali tecniche biochimiche e biomolecolari, riconoscendo le variabili sperimentali, le possibili fonti di errore e l’importanza di adeguati controlli sperimentali. Sarà inoltre capace di confrontare metodologie differenti e di individuare, tra quelle affrontate durante il corso, l’approccio sperimentale più appropriato in relazione a uno specifico quesito biologico.

4. Abilità comunicative

Lo studente sarà in grado di descrivere con chiarezza e rigore scientifico i principi, le procedure e le applicazioni delle principali tecniche biochimiche e biomolecolari, utilizzando una terminologia scientifica appropriata. Sarà inoltre in grado di presentare e discutere i risultati di un esperimento, illustrando il razionale dell’approccio utilizzato, le principali fasi della procedura sperimentale e le conclusioni derivanti dai dati ottenuti.

5. Capacità di apprendimento

Lo studente avrà sviluppato le competenze necessarie per approfondire autonomamente le proprie conoscenze nell’ambito delle metodologie biochimiche e biomolecolari, comprendere e utilizzare protocolli sperimentali e consultare manuali, letteratura scientifica e risorse specialistiche. Avrà inoltre acquisito le basi teoriche e pratiche necessarie per affrontare metodologie sperimentali più avanzate e per proseguire la propria formazione nell’ambito delle discipline biochimiche, biomolecolari e biotecnologiche.

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula e in laboratorio. Qualora l’insegnamento venga erogato in modalità mista o a distanza, potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra indicato, al fine di garantire lo svolgimento del programma previsto dal Syllabus.

È preferibile aver superato gli esami di Biochimica e Biologia Molecolare.

La frequenza del corso è obbligatoria nella misura prevista dal Regolamento del Corso di Studi.

• Manipolazione degli acidi nucleici: estrazione e isolamento di DNA e RNA da campioni biologici; utilizzo degli enzimi di laboratorio (nucleasi, ligasi, polimerasi, endonucleasi di restrizione).
• Principi del clonaggio genico: vettori plasmidici e fagici; selezione dei ricombinanti; utilizzo di organismi modello; trasformazione di cellule batteriche; trasfezione di cellule eucariotiche.
• PCR e visualizzazione del DNA: PCR; utilizzo della PCR nel clonaggio genico; tecniche di mutagenesi mediante PCR; PCR quantitativa; reverse-transcription PCR e sintesi del cDNA; elettroforesi su gel di agarosio.
• Tecniche di ibridazione: DNA sonda e DNA bersaglio; marcatura delle sonde e rivelazione dell’ibridazione; screening di librerie genetiche; Southern e Northern blot; microarray.
• Analisi del proteoma: estrazione delle proteine; SDS-PAGE; 2D-PAGE; BN-PAGE; approcci proteomici.
• Tecniche immunologiche: anticorpi primari e secondari; tipi di coniugazione; Western blot; principi generali di ELISA e immunofluorescenza.
• Produzione di proteine ricombinanti: vettori di espressione; espressione eterologa in E. coli; proteine di fusione; purificazione delle proteine mediante cromatografia di affinità; utilizzo di cellule eucariotiche per la produzione di proteine ricombinanti (lievito, cellule di insetto).

Biotecnologie molecolari. Principi e tecniche. Brown, ultima edizione, Zanichelli editore.

DNA ricombinante. Watson, Caudy, Myers & Witkowski, ultima edizione, Zanichelli editore.

Genomi 3. Brown, ultima edizione, EdiSes editore.

La verifica dell’apprendimento consiste in un esame orale. Qualora le condizioni lo richiedano, l’esame potrà essere svolto anche per via telematica.

• Che cos’è un’endonucleasi di restrizione e come viene impiegata nel clonaggio genico?
• Quali sono le principali caratteristiche di un vettore plasmidico?
• Qual è la differenza tra la selezione dei trasformanti e la selezione dei ricombinanti?
• Illustra il principio generale della PCR e descrivi il suo utilizzo nel clonaggio genico.
• Che cosa si intende per ibridazione degli acidi nucleici e su quali principi si basa?
• Che cosa si intende per tag proteico e come può essere sfruttato sperimentalmente?
• In che modo gli anticorpi possono essere impiegati per l’analisi delle proteine?
• Che cosa si intende per espressione eterologa di una proteina?