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LABORATORIO BIOMOLECOLARE

 

Biomolecular laboratory

 

Anno accademico 2017/2018

Codice attività didattica
SVB0029
Docenti
Corso di studio
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
3° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
BIO/11 - biologia molecolare
BIO/13 - biologia applicata
Erogazione
Mista (tradizionale e online)
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto ed orale
 
 

Obiettivi formativi

  • italiano
  • english

L'insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi del Corso di Studio in Scienze Biologiche, fornendo allo studente conoscenze di base in ambiti specifici della Biochimica, Biologia molecolare e Bioinformatica e fornendo competenze tecniche in ambito biomolecolare.

Il corso pone una prima base teorico-pratica all'interfacie tra le conoscenze sulla sequenza dei genomi ed il loro utilizzo per tecnologie del DNA ricombinante, ingegnerizzazione ed espressione di proteine ricombinanti e modellizzazione delle strutture molecolari, anche attraverso i metodi bioinformatici e l'utilizzo di banche dati.

Nel primo modulo, lo studente acquisisce gli elementi di base per capire la funzione delle molecole biologiche sulla base della loro struttura chimica e tridimensionale. Acquisisce esperienza diretta sulla visualizzazione e l'analisi della struttura 3D di proteine. Inoltre, vengono forniti gli elementi teorici di base per la cristallografia ai raggi x e la risonanza magnetica nucleare (NMR) applicati allo studio della struttura delle macromolecole biologiche.

Nel secondo modulo, lo studente acquista la capacità di accedere ed utilizzare le principali banche-dati di genomica, proteine e letteratura disponibili su web e gli elementi introduttivi ad una serie di strumenti per il lavoro bioinformatico.
Inoltre, lo studente conosce le principali metodiche del DNA ricombinante e le applicazioni per l'analisi di struttura ed espressione dei geni e per la manipolazione dei geni negli organismi.
Acquisisce anche pratica diretta nel clonaggio del DNA in E. coli, purificazione ed analisi di plasmidi.
Per ciascuno degli argomenti presentati, lo studente acquisisce gli strumenti di base per un loro utilizzo pratico, attraverso un'esperienza diretta in laboratorio ed applicazioni in aula informatica, basate su
risorse web.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

  • italiano
  • english

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Conoscenza dei diversi livelli strutturali delle proteine e loro rappresentazione grafica. 
Interpretazione in termini  strutturali del ripiegamento nello spazio della catena polipeptidica. 
Interpretazione in termini funzionali i siti di legame e i siti catalitici di proteine/enzimi partendo  dalla natura degli amino acidi che li costituiscono 
Interpretazione funzionale di una sequenza nucleotidica nei formati più comuni presenti in basi di dati.
Conoscenza dei formati delle principali basi di dati genomici, proteomici e di letteratura. Conoscenza dei principali strumenti di analisi delle basi di dati. 
Conoscenza delle principali metodologie del DNA ricombinante e delle loro applicazioni.
Riconoscimento ed interpretazione di plasmidi, trasfezioni e infezioni dei plasmidi ricombinanti. Come vengono create le proteine di fusione e loro applicazioni per la purificazione, localizzazione intracellulare, studio delle interazioni proteina-proteina.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Visualizzare, calcolare e studiare le strutture proteiche con l'uso della grafica molecolare 
Interrogare basi di dati genomiche, proteomiche e di letteratura.
Trovare elementi di omologia ed identità in sequenze nucleotidiche e aminoacidiche e disegnare primers per PCR. 
Eseguire facili manipolazioni di base per il clonaggio e l'analisi del DNA.  
Interpretazione di semplici dati da restrizione di plasmidi e sequenze lineari. 
Capacità di applicare norme di sicurezza nella manipolazione di DNA ricombinante.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Riconoscimento di molecole e di strutture in basi di dati o in rappresentazione grafica.
Interpretazione di protocolli di base di biologia molecolare.
Analisi con metodi bioinformatici dell'identità e delle caratteristiche di un gene / proteina.
Valutazione dell'adeguatezza delle diverse tecniche molecolari per i problemi applicativi proposti.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Elaborato scritto illustrato sulle atività pratiche in laboratorio molecolare ed informatico.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Familiarità con banche dati e strumenti disponibili in rete

 

Programma

  • italiano
  • english

METODI E APPLICAZIONI DEL DNA RICOMBINANTE E BIOINFORMATICA INTRODUTTIVA

Questo modulo di laboratorio biomolecolare rappresenta una premessa sulle metodologie classiche di applicazione del DNA ricombinante e le moderne tecniche di sequenziamento, mettendo in evidenza le applicazioni pratiche delle diverse metodiche e i modelli sperimentali. Descrizione delle diverse tipologie di plasmidi  per specifiche applicazioni: creazione di proteine di fusione per la purificazione delle proteine, localizzazione intracellulare e studio delle interazioni proteina-proteina. Introduzione ai modelli di animali transgenici. Il modulo si completa con un laboratorio pratico dove viene svolto dagli studenti un clonaggio di un frammento di cDNA dell'angiopoietina in un plasmide ricombinante usando il metodo dello screening blu-bianco.

Nella parte di bioinformatica introduttiva verranno svolti i seguenti argomenti:

• Consultazione delle banche dati ENTREZ e ENSEMBL per trovare le caratteristiche dei geni e dei genomi e analisi post-genomiche.

• Introduzione all'allineamento di sequenze  

• Ricerca di corte sequenze nelle banche dati: disegno di primers, costruzione delle mappe di restrizione e identificazione degli elementi regolatori. 

• Banche dati della letteratura biomedica  (NCBI PubMed) e altre banche dati biologiche.

 

STRUTTURISTICA DI BASE DI MACROMOLECOLE

Amminoacidi: proprietà e classificazione.

Il legame peptidico e la struttura primaria.

Gli angoli ψ, φ e il plot di Ramachandran.

Elementi della struttura secondaria delle proteine.

I principali motivi strutturali: esempi di motivi conservati.

Predizione della struttura secondaria delle proteine: metodo di Chou-Fasman.

Struttura terziaria e quaternaria.

Il folding delle proteine.

Forze che guidano il folding.

I domini: classificazione e significato funzionale di alcuni domini conservati.

Fondamenti di NMR.

Fondamenti di cristallografia.

Strumenti bioinformatici: visualizzazione di proteine tramite pdb viewer, modelling per omologia.

Banche dati proteiche

Expasy: mezzi per l'analisi della sequenza proteica

Allineamenti di sequenza (multialin)

Utilizzo del software UCSF Chimera per la visualizzazione e l'analisi di strutture proteiche.

 

Modalità di insegnamento

  • italiano
  • english
Lezioni frontali: 40 ore; Esercitazioni di laboratorio: 40 ore.

La frequenza alle lezioni è facoltativa, mentre l'attività pratica in laboratorio è obbligatoria.

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • italiano
  • english
Un test con domande a risposta multipla ed aperte, sui tre moduli del corso, eseguito di norma a computer sulla piattaforma Moodle .

Vengono inoltre eseguiti test in itinere o richieste relazioni scritte sulle parti pratiche.

Test e relazioni vengono valutate congiuntamente e quindi discusse nel loro insieme con lo studente, al quale verrà chiesto di chiarire le parti eventualmente incomplete o scorrette.

Il voto finale, espresso in 30esimi, scaturisce dalla media matematica dei voti sui 3 moduli didattici (vedi pagina dei singoli moduli per i dettagli).

 

Testi consigliati e bibliografia

  • italiano
  • english

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sulla piattaforma
Moodle di Facoltà:
http://biologia.i-learn.unito.it/

Su questa piattaforma sono disponibili:
• pdf presentazioni delle lezioni
• pdf articoli utilizzati
• esercizi on-line
• simulazioni di test d'esame on-line
• Forum degli studenti su argomenti del corso.

Alla piattaforma si accede attraverso credenziali SCU ed è necessaria la registrazione al corso.
I testi base consigliati per il corso sono:
- Branden e Tooze: Introduction to protein structure . Second Edition - Garland Publ Inc..
- Dale and von Schantz, Dai geni ai genomi, EdiSes Napoli, 2003 oppure
ReeceRJ, Analisi dei geni e genomi, EdiSes Napoli, 2006.

E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per
approfondimenti e integrazioni:
- Pdf delle presentazioni e appunti delle lezioni;
- articoli presi dalla letteratura come specificato durante le lezioni.

Infine sono di seguito indicati altri siti internet di interesse:
www.expasy.ch
www.rcsb.org/pdb
http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/biochemistry.html
www.ncbi.nlm.nih.gov
http://tools.nebs.com
http://www.genome.ou.edu/protocol_book/protocol_index.html

 

Note

Curriculum Biomolecolare Cellulare

 
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  • Aperta
     
    Ultimo aggiornamento: 13/11/2017 09:54
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