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Oggetto:
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LABORATORIO BIOMOLECOLARE

Oggetto:

Biomolecular laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN1294
Docenti
Dott. Giovanna Di Nardo (Titolare)
Dott. Davide Corà (Titolare)
Prof. Santina CUTRUPI
Corso di studi
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
3° anno
Periodo didattico
I semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
9
SSD dell'attività didattica
BIO/10 - biochimica
BIO/11 - biologia molecolare
Modalità di erogazione
Mista (tradizionale e online)
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Conoscenza delle basi di chimica e chimica biologica
Conoscenza delle chimica del carbonio e reazioni organiche su gruppi aminici, carbonilici, carbossilici, alcoolici.
Funzione degli enzimi
Espressione e funzione di biomolecole
Replicazione, trascrizione, traduzione dell¿informazione genetica
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

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.

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.

Con il terzo modulo, infine, 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.

The course presents a first base at the interface between theoretical and
practical knowledge about the sequence of genomes and their use in
recombinant DNA technology, engineering and recombinant protein
expression and modeling of molecular structures, even through
bioinformatics methods and the use databases.
In the first module, the student acquires the basic elements to
understand the function of biological molecules based on their chemical
and three-dimensional structure.
In the second module, the student acquires the ability to access and use
the main databases of genomics, protein and literature available on the
web and introductory elements in a series of bioinformatic tools for the
job.
With the third module, finally, the student knows the main methods of
recombinant DNA and applications for the analysis of the structure and
expression of genes and for the manipulation of genes in organisms. He
also acquires direct practice in DNA cloning in E. coli, purification and
analysis of plasmids.
For each of the topics presented, the student acquires the basic tools for
a practical use, through direct experience in the lab and classroom
computer applications based on web resources.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

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 vettori e sistemi per DNA ricombinante.

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
Interattività con banche dati e strumenti disponibili in rete

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Un test con domande a risposta multipla ed aperte, sui tre moduli del corso, eseguito di norma a computer sulla piattaforma Moodle. Vengono richieste brevi relazioni scritte – illustrate 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.
A test with multiple choice and open questions on three modules of the course, usually run on a computer platform Moodle. Written reports are required - shown on the practical parts. Tests and reports shall be jointly evaluated and then discussed together with the student, who will be asked to clarify parts that might be incomplete or incorrect.

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Programma

METODI E APPLICAZIONI DEL DNA RICOMBINANTE E BIOINFORMATICA INTRODUTTIVA
Il 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. Il modulo si completa con un laboratorio pratico dove viene svolto un clonaggio di un frammento di cDNA dell’angiopoietina in un plasmide ricombinante usando il metodo dello screening blu-bianco.

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 SPDB Viewer per la visualizzazione e l'analisi di strutture proteiche.



This course will build up a first framework at the interface between DNA
sequence information, protein structure analysis and their use for
recombinant DNA technology, engineering and expression of
recombinant proteins and molecular modeling, assisted by bioinformatic
tools as well as by the use of other scientific databases.
In the first module, students will acquire basic knowledge to understand
molecular functions starting from their chemical and tridimensional
structure.
In the second module, students will learn how to get access and use the
most important genomic, proteomic and scientific databases on the web,
as well as several basic tools to deal with information.
In the third module, students will learn about basic DNA cloning and
sequencing, and how to manipulate and transfer cloned DNA between
model organisms. In addition students will get direct practical
experience on DNA cloning in E. coli and amplification, purification and
analysis of plasmids.
The following subjects will be presented:
Module A.
• Structural levels of proteins.
• Fundamental methods for protein structure analysis: crystallography
and nuclear magnetic resonance.
• Graphic representations of protein structure
• Classification of protein domains
• Computational analysis of the primary protein structure, secondary
structure prediction, tertiary structure visualization and analysis
(hydrogen bonds, distances, angles, introduction of a point mutation and
possible rotamers).
Module B.
• Genes, genomes and post-genomic analysis. Using genomic
databases: ENTREZ and ENSEMBL.
• Introduction to basic sequence alignment and euristic algorithms.
Search of short nucleotide sequence in databases: primer design,
restriction site mapping and regulatory elements mapping.
• Databases for the biomedical literature (NCBI PubMed) and other
biological databases.
Module C.
• DNA cloning, libraries and identification methods.
• DNA sequencing and genome sequencing.
• Methods for studying the structure and expression of genes and
genomes
• DNA cloning in eukaryotes. S.cerevisiae and gene targeting. Gene
transfer in animal cells and in transgenic organisms.
• In vitro mutagenesis. Fusion proteins and tagging methods.
• Recombinant protein production for research and applications.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

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



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Note

Curriculum Biomolecolare Cellulare.

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Moduli didattici

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Altre informazioni

http://biologia.i-learn.unito.it/course/view.php?id=330
Oggetto:
Ultimo aggiornamento: 13/05/2015 09:38
Location: https://biologia.campusnet.unito.it/robots.html
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