Fondamenti di Bioinformatica e di Biologia di sistemi (c.i. 18 CFU)

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1 Fondamenti di Bioinformatica e di Biologia di sistemi (c.i. 18 CFU)
Modulo 1:  Bioinformatica e Biostatistica (3+3*) Modulo 2: Genomica funzionale e strutturale  (3+3*) Modulo 3. Proteomica e Metabolomica (3+3*cfu – 21 ore lezione frontale, 36 ore di attività sperimentale ) Proff. Carla Emiliani – Sandra Buratta Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie Via del Giochetto, edificio B, 3° piano

2 ORGANIZZAZIONE DEL CORSO:
 Struttura-funzione delle proteine, modifiche post-traduzionali……. Strategie per la purificazione delle proteine: Tecniche preparative e tecniche analitiche, Procedure basate sulla solubilità differenziale di proteine: salting out, precipitazione con solventi organici, precipitazione isoelettrica, Dialisi. Metodi di separazione cromatografici: gel permeazione, cromatografia di interazione idrofobica, cromatografia in fase inversa, cromatografia a scambio ionico, cromatografia di affinità. Introduzione alle scienze “omiche”; Elettroforesi bidimensionale: focalizzazione isoelettrica SDS-PAGE, colorazioni immunoblotting. Metodi di "colorazione" delle proteine separate su gel di poliacrilammide. Quantificazione delle proteine separate mediante elettroforesi su gel. Uso di software specifici per la comparazione dei livelli di espressione di proteine separate mediante elettroforesi bidimensionale e valutazione della significatività statistica dei risultati

3 Introduzione allo studio del proteoma (proteomica di espressione e funzionale, strategie di analisi proteomica); Tecniche proteo miche basate su gel: Elettroforesi bidimensionale 2D-IPG (dalla preparazione del campione all’analisi della mappa bidimensionale); metodi per l’identificazione di proteine da mappe proteomiche (tecniche di spettrometria di massa: MALDI-TOF e ESI-LC-MS/MS); Brevi cenni su approcci shogun (LC-MS/MS; MudPIT; SELDI-TOF; ICAT) Alcune applicazioni dell’analisi proteomica Metodi di separazione cromatografici: cromatografia ad esclusione molecolare, cromatografia di interazione idrofobica, cromatografia in fase inversa, cromatografia a scambio ionico, cromatografia di affinità, HPLC e GC Principi di analisi metabolomica Esempi di impiegi degli enzimi in campo industriale

4 ESERCITAZIONI PRATICHE IN LABORATORIO:
Dalla teoria alla pratica: Applicazione pratica di un protocollo di purificazione di una proteina

5 TESTI CONSIGLIATI K Wilson and J.Wolker
Biochimica e Biologia Molecolare Principi e Tecniche 6a Ed. Raffaello Cortina Editore Materiale fornito dal docente

6 Modalita’ di esame Prova scritta - obbligatoria: date previste dal calendario presente in rete varie domande a risposta multipla e/o aperte sugli argomenti del programma La prova è superata se lo studente ottiene almeno una votazione minima di 18/30 Prova orale - facoltativa si può sostenere solo se si è superata la prova scritta viene stabilita la data il giorno della prova scritta

7 Campi di applicazione:
Red biotechnology: settore applicato ai processi biomedici e farmaceutici Green biotechnology: settore applicato ai processi agro-alimentari White biotechnology (o grey biotechnology): branca che si occupa dei processi di interesse industriale

8 Le cellule contengono essenzialmente gli stessi tipi di molecole
Le molecole biologiche maggiormente usate nelle biotecnologie sono il DNA e le proteine

9 LE BIOTECNOLOGIE……… Tecnologie del DNA ricombinante
Sono caratterizzate dal cambiamento mirato di attività di organismi ottenuto modificandone il patrimonio genetico Tecnologie del DNA ricombinante insieme delle tecniche che consentono di modificare in modo stabile e mirato il patrimonio genetico di un organismo Ingegneria genetica insieme delle tecniche che permettono di isolare e/o modificare dei geni (porzioni di DNA che codificano una proteina) e trasferirli nel genoma di altre cellule controllandone l’incorporazione e l’espressione

10 fenotipi

11 ENZIMI e BIOCATALISI La biocatalisi si sta sempre più diffondendo nei settori della chimica fine, farmaceutica ed agroalimentare a causa della sua elevata efficienza e selettività coniugata ad un basso impatto ambientale

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13 BIOCATALISI

14 Bioproduzione di idrogeno

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19 Farmacologia e Medicina:
Prodotti terapeutici: farmaci Prodotti e tecniche per la diagnosi molecolare e la terapia di malattie infettive, neoplastiche e genetiche Terapia genica e terapia cellulare (es. uso di cellule staminali umane) per la cura delle malattie Vaccini Cellule staminali