Corso di laurea - Area di Scienze MM.FF.NN. - Numero di posti programmato a livello locale - Classe L-2
Lingua: Italiano
Informazioni generali
Descrizione e obiettivi formativi
Il Corso di Laurea ha lo scopo di formare operatori scientifici con conoscenze teorico-pratiche di base e con competenze applicate ai diversi settori delle Biotecnologie. Alla conoscenza delle normative e delle problematiche deontologiche e bioetiche viene affiancata una solida formazione negli aspetti fondamentali di chimica e biochimica, biologia cellulare e molecolare animale e vegetale, genetica, fisiologia generale e vegetale e microbiologia.
Gli insegnamenti prevedono attività finalizzate ad acquisire conoscenze essenziali sulla struttura e funzione dei sistemi biologici, dal livello cellulare a quello degli organismi, oltre che competenze e tecniche fondamentali nei vari campi delle biotecnologie industriali. Particolare attenzione è data agli approcci multidisciplinari che connotano le relative piattaforme tecnologiche "high-troughput". Gli studenti sviluppano anche adeguate competenze e strumenti per la comunicazione e la gestione dell'informazione e la capacità di lavorare in team con buona autonomia operativa e decisionale.
Il corso prevede attività di tirocinio di 150 ore (6 CFU), che può essere svolto presso i laboratori della Macroarea di Scienze M.F.N. o di strutture consorziate. Sono comunque privilegiate esperienze presso laboratori di ricerca universitari europei nell'ambito del programma ERASMUS.
Sbocchi professionali
Il Corso di Laurea in Biotecnologie è finalizzato alla formazione di laureati capaci di operare
professionalmente all'interno di grandi e piccole imprese chimico-farmaceutiche e
biotecnologiche, di istituzioni di ricerca pubbliche e private e di imprese di servizi, nei diversi
ambiti di applicazione delle biotecnologie, quali l'agro-alimentare, l'ambientale, il farmaceutico, l'industriale, il medico e il veterinario, nonché nell'ambito della comunicazione scientifica.
La laurea triennale in Biotecnologie permette l'iscrizione all'Ordine nazionale dei Biologi o quello degli Agrotecnici e Agrotecnici laureati.
Condizione occupazionale (Indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580206200200001
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti
Sito Web Macroarea: http://www.scienze.uniroma2.it
Sito Web Corso di studio: http://www.scienze.uniroma2.it/?cat=131&catParent=4
Coordinatore: Prof. Maurizio Fraziano
e-mail: fraziano@bio.uniroma2.it
Segreteria didattica: Paola Blasi
Tel: 0672594808
E-mail: paola.blasi@uniroma2.it
Il Corso di Studi ha lo scopo di formare operatori scientifici con conoscenze teorico-pratiche di base e con competenze altamente specifiche applicate ai diversi settori delle Biotecnologie.
Le attivita formative prevedono un ampio spettro di discipline di base, di discipline caratterizzanti e di attivita appartenenti alle aree delle scienze economiche, giuridiche e sociali.
Il Corso di Studi in Biotecnologie e finalizzato alla formazione di laureati capaci di operare professionalmente in tutti i diversi ambiti di applicazione delle biotecnologie.
La proposta didattica approfondisce anche elementi di natura gestionale, normativa, di bioetica e finanziaria, preparando gli studenti a gestire incarichi nei settori della brevettazione, della regolamentazione e della comunicazione. I laureati dovranno acquisire familiarita con il metodo scientifico sperimentale su sistemi biologici e sviluppare conoscenze specifiche nei seguenti campi: - conoscenze di fisica e chimica generale ed applicate, competenze computazionali, informatiche e matematico-statistiche; - approfondite conoscenze di biologia e biochimica cellulare e molecolare in ambito sia vegetale che animale; - conoscenze e tecniche delle principali piattaforme tecnologiche specifiche, come ad esempio: ingegneria genetica, proteica e metabolica, - sviluppare la capacita di individuazione di bersagli molecolari, modellistica molecolare, progettazione e sviluppo di kit diagnostici, tecniche immunologiche; - conoscenze avanzate sui temi della valorizzazione della proprieta intellettuale, dell'economia e della gestione aziendale, della bioetica e della comunicazione; - uso, in forma scritta e orale, della lingua inglese. La prima parte del corso di studi ha un carattere formativo di base, mentre la seconda si sviluppa secondo aspetti piu applicativi prevedendo numerosi crediti di laboratorio.
Verranno quindi impartite conoscenze avanzate nei seguenti campi: - struttura e funzione dei sistemi biologici e delle relative macromolecole, soprattutto per quanto riguarda le logiche informazionali, dal livello molecolare a quello cellulare e degli organismi; - genomica, proteomica e metabolomica applicate agli organismi viventi; - metodologie bio-analitiche di origine molecolare, chimica e genetica; - applicazioni delle biotecnologie in ambito produttivi con particolare attenzione agli approcci multidisciplinari (chimici, fisici e biologici) che le contraddistinguono e alle relative problematiche economiche, etiche e ambientali. Tra le attivita che i laureati dovranno essere in grado di svolgere con funzioni di responsabilita e attenzione ai risvolti etici e giuridico brevettuali, si indicano in particolare: - attivita di promozione e sviluppo dell'innovazione scientifica e tecnologica in diversi contesti applicativi; - gestione di strutture produttive nell'ambito della bioindustria e della diagnostica chimico-biologica con particolare riferimento al settore agroalimentare, biofarmaceutico e ambientale. E' previsto durante il terzo anno lo svolgimento di un tirocinio formativo presso strutture pubbliche o private.
Il tirocinio formativo di orientamento ha l'obiettivo di fornire a studenti laureandi la possibilita di utilizzare in modo pratico le conoscenze acquisite inserendoli in un contesto lavorativo che permetta di realizzare obiettivi congrui con il percorso formativo.
Inoltre, lo stage arricchisce il bagaglio professionale ed il curriculum dello studente, consentendogli di presentarsi nel mondo del lavoro con una consapevolezza piu matura. Il Corso di Studi soddisfa ampiamente i requisiti di docenza necessari per l'istituzione ed attivazione dei nuovi corsi di studio di I livello alla luce del Decreto Ministeriale 270/04, dei Decreti delle Classi di Laurea e del Decreto sulle Linee Guida.
La prova finale consiste nella preparazione ed esposizione alla Commissione di Laurea di una serie di pubblicazioni scientifiche in lingua inglese sintetizzate in una presentazione "Power Point" di circa 15 minuti.
L'argomento della prova finale viene deciso dallo studente insieme al Tutor e puo includere dati sperimentali ottenuti durante il tirocinio di laboratorio svolto dalla studente presso i laboratori dell'Ateneo o di Istituti di Ricerca Pubblici e Privati in convenzione.
La prova finale e strutturata in modo da permettere alla Commissione di Laurea di verificare il grado di maturita raggiunto dal candidato nell'organizzazione teorica del lavoro e la sua capacita di integrare tali conoscenze in ambito biotecnologico, nonche di valutarne le capacita espositive. I criteri per l'assegnazione del punteggio finale sono descritti nel file 'Attribuzione voto finale Criteri' scaricabile alla pagina web http://www.scienze.uniroma2.it/?cat=136&catParent=131.
L'ammissione al primo anno del Corso di Laurea in Biotecnologie (Classe L- 2 D.M.
270/2004 Biotecnologie) e limitata a n.
80 posti. Possono partecipare alle prove di selezione i cittadini italiani, i cittadini comunitari, i cittadini extracomunitari legalmente soggiornanti in Italia e i cittadini non comunitari residenti all'estero che siano in possesso di un Diploma di istruzione secondaria di secondo grado di durata quinquennale. La procedura e descritta al link "Bando test d'ingresso" della home page del corso nel sito della Macroarea di Scienze MFN (http://www.scienze.uniroma2.it/?cat=385&catParent=16) che riporta anche le modalita per l'iscrizione ad anni successivi al primo.
L'iscrizione al test di accesso avviene mediante procedura informatica effettuabile al sito http://delphi.uniroma2.it.
Il corso di laurea punta a formare Biotecnologi che conoscano bene le basi di questa disciplina e le loro applicazioni, che sappiano controllare i prodotti derivanti dalle Biotecnologie e siano in grado di valutarne l'impatto sull'ambiente e sul sistema economico.
La laurea triennale in Biotecnologie permette l'iscrizione all'Ordine nazionale dei Biologi o quello degli Agrotecnici e Agrotecnici laureati. Un Biotecnologo ha anche la possibilita di proseguire nel campo della specializzazione e della ricerca.
Grazie alla formazione nel corso di laurea triennale si puo accedere infatti alla lauree magistrali e successivamente ai dottorati di ricerca. Lo studio si svolge nel campus di Tor Vergata, ma possono essere previsti a richiesta periodi di formazione presso laboratori pubblici e privati che operano in ambito biotecnologico.
Le conoscenze richieste per l'accesso sono riportate in dettaglio nel Regolamento Didattico del Corso di Studi. In sintesi, per l'ammissione al Corso di Laurea vengono richieste conoscenze biologiche, chimiche, fisiche e matematiche (a livello di scuola superiore). E' prevista obbligatoriamente una verifica per valutare le conoscenze richieste (test di accesso), le cui modalita sono specificate nel Regolamento Didattico del Corso di Studi, in cui sono specificati gli obblighi formativi aggiuntivi previsti nel caso in cui la verifica non sia positiva.
Genetica di Base Le basi molecolari di eredità, variabilità ed evoluzione Genetica Mendeliana Divisione Cellulare ed eredità cromosomica Interazione fra geni Associazione genetica e mappatura negli eucarioti Analisi genetica e mappatura di batteri La struttura e la replicazione del DNA Trascrizione, Traduzione. Regolazione dell’espressione genica nei batteri Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti Mutazioni geniche, riparazione del DNA Tecnologia del DNA ricombinante
Principi e applicazioni della citometria a flusso. Vantaggi e limiti rispetto ad altre tecnologie. Principi di base: interazione luce-particella, diffusione, diffrazione, fluorescenza. Strumentazione: componenti ottica, fluidica, elettronica e software. Sonde fluorescenti in citometria, aspetti generali, spettro di eccitazione e di emissione, FRET, fluorocromi tandem. Lo spillover e la compensazione. Preparazione del campione, sospensione monocellulare, vitalità, fissazione, permeabilizzazione, conservazione. Marcatura di molecole di superficie cellulare, intracellulari e intranucleari. Analisi multiparametriche. Principi di analisi dei campioni, valutazione della vitalità delle cellule, la compensazione off line, i controlli di marcatura (blank, controlli isotipico e isoclonico, fluorescence minus one). Strategie di gating. Criteri per la valutazione della positività (marcatori positivi/negativi, low/high, continui); percentuali di cellule positive, intensità media e mediana di fluorescenza. Rappresentazione dei dati citometrici, istogrammi, dot plot, density plot, contour plot. Analisi del ciclo cellulare, proliferazione cellulare, apoptosi, attivazione cellulare (flusso di calcio, fosforilazione di proteine). Analisi di proteine intracellulari e nucleari e di RNA. Misura di analiti in sopranatanti di coltura e fluidi biologici. Confronti con western blot, RT-PCR ed ELISA. Fenotipizzazione dei leucociti; identificazione di sottopopolazioni di linfociti. Studio dello sviluppo e della maturazione dei linfociti mediante citometria. Valutazione della fagocitosi mediante citometria. Esempi di applicazioni non biomediche. Cenni di sorting cellulare mediante citometria. Esercitazioni teorico-pratiche con analisi di campioni.
Introduzione al corso. Panoramica sulle piattaforme di Next-Generation Sequencing (NGS) e loro utilizzo in microbiologia. Formati di file frequentemente utilizzati in analisi di dati NGS. Valutazione della qualità dei risultati di un esperimento NGS. Annotazione di genomi batterici e di virus procariotici tramite strumenti web. Interfacce web utili per la bioinformatica dei microrganismi.
Prima parte: Principi di base della fluorescenza: quantizzazione dell’energia, assorbimento ed emissione della luce, resa quantica e tempo di vita di fluorescenza, fluorofori, informazioni ottenibili dagli spettri di fluorescenza. Possibili artefatti sperimentali, filtro interno. Soppressione della fluorescenza, trasferimento di energia in risonanza alla Förster, anisotropia e polarizzazione di fluorescenza. Seconda parte: dissezione delle principali metodiche fluorimetriche utilizzate ed applicate nei laboratori in ambito biologico, con relativi vantaggi e svantaggi di ognuna, e con numerosi esempi applicativi e di soluzioni di problematiche da un punto di vista biotecnologico. Il fluorimetro. I microscopi a fluorescenza.
Introduzione ai concetti matematici. Cinematica. Cinematica in una dimensione e in due dimensioni. Meccanica: Cinematica traslazionale e rotazionale - Forza, massa e sistemi di riferimento: le leggi della dinamica - Lavoro ed energia - Sistemi conservativi: energia potenziale e conservazione dell'energia - Quantità di moto e centro di massa - corpi rigidi, Moto oscillatorio e ondulatorio - Meccanica dei fluidi: fluidostatica e fluidodinamica. Termodinamica: Temperatura e variabili macroscopiche - Teoria cinetica dei gas - Calore, lavoro ed energia interna: primo principio della termodinamica - Trasformazioni termodinamiche del gas perfetto - Secondo principio della termodinamica: macchine termiche e trasformazioni irreversibili – Entropia. Elettromagnetismo ed Ottica: Carica elettrica e legge di Coulomb - Campo elettrico e potenziale elettrico- Legge di Gauss, Corrente elettrica e leggi di Ohm- Campo magnetico e Forza di Lorentz - Onde elettromagnetiche e luce - Ottica geometrica e ottica ondulatoria - Risoluzione di strumenti ottici
Introduzione ai parametri termodinamici (Temperatura, pressione). Equilibrio termodinamico. Lavoro, calore. I principio della termodinamica. Energia interna. Entalpia. capacità termiche. II principio della termodinamica. Definizione termodinamica e statistica dell'entropia. Energia libera di Gibbs. Potenziale chimico. Equilibri di fase. Reazioni chimiche e costante di equilibrio. Pressione osmotica. Potenziale elettrochimico e fenomeni di membrana. Cinetica chimica. Ordine di reazione. Reazioni del I e II ordine. Cinetica di equilibrio. Approssimazione di stato stazionario. Energia di Attivazione. Legge di Arrhenius. Elementi di teoria delle reazioni chimiche. Modello collisionale. Teoria dello stato di transizione. Catalisi. Catalisi enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten.
Meccanismi biochimici alla base dell'effetto benefico di molecole naturali derivanti dalla dieta (nutraceutici) sulla salute umana. Effetti di prevenzione sulle principali patologie umane: cancro, malattie metaboliche (obesità, diabete), malattie cardiovascolari (ipertensione e aterosclerosi), malattie infiammatorie, malattie neurodegenerative (Parkinon, Alzheimer, sclerosi laterale amiotrofica), malattie di genere (osteoporosi, infertilità).
1.Introduzione alle biotecnologie marine all’uso sostenibile delle biorisorse marine 2.Bioprospecting e protocolli internazionali per la protezione ambientale, regolamentazione per l’uso delle biorisorse. Flusso delle informazioni e della catena di valore dei prodotti, materiali e servizi. Proprietà intellettuale. Trasferimento di conoscenza e trasferimento tecnologico. 3.Biodiversità microbica marina tassonomica e funzionale con focus sui relativi risvolti applicativi. Bioprodotti, biomateriali e servizi da microrganismi marini - produzione di antibiotici e applicazioni - produzione di carotenoidi e applicazioni - produzione di enzimi e applicazioni - produzione di polidrossialcanoati e applicazioni - produzione di siderofori e applicazioni - biosensori e monitoraggio ambientale - processi di biodegradazione e bioremediation in ambiente marino 4 Strumenti e metodi per le biotecnologie microbiche marine.
La nascita della teoria atomica. Il concetto di mole, numero di Avogadro. Composti e molecole. Peso atomico, peso molecolare e peso formula. La struttura atomica. Meccanica ondulatoria, orbitali atomici, Aufbau. Il sistema periodico degli elementi. Raggi atomici e raggi ionici. Elettronegatività. Il legame chimico. Legame ionico e cenni alla struttura dei solidi cristallini. Legame covalente. Legame dativo. Strutture di Lewis. Teoria VSEPR. Orbitali ibridi. Geometria molecolare e momento dipolare. Teoria LCAO-MO. Interazioni intermolecolari. Cenni di nomenclatura inorganica. Idrossidi e acidi. Calcoli stechiometrici. Reagente limitante. Reazioni di ossidoriduzione. Cenni di Termodinamica. Le leggi dei gas. Gli stati condensati. Il diagramma stato (P-T) dell’acqua e dell’anidride carbonica. Le soluzioni di non elettroliti. Unità di concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative. L’equilibrio chimico. Equilibri omogenei ed eterogenei. Il Principio di Le Chatelier applicato agli equilibri chimici. Cenni di cinetica chimica. Acidi e basi secondo Arrhenius, Brønsted and Lewis. Gli equilibri acido-base in soluzione. Proprietà colligative di elettroliti. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Equilibri di solubilita’; prodotto di solubilita’. Potenziali elettrodici. Serie elettrochimica. Equazione di Nernst. Pile chimiche e pile a concentrazione. La misura elettrochimica del pH.
Definizione e caratteristiche dei diversi tipi di colture cellulari. Espianti, colture primarie e linee immortalizzate di cellule animali. Colture in sospensione e in adesione. Caratterizzazione di cellule in coltura, espressione di marcatori specifici di cellule differenziate. Colture per test di tossicità, trapianto cellulare. Clonaggio cellulare. Conservazione di linee cellulari. Introduzione di DNA esogeno nelle cellule di mammifero: clonaggio, caratteristiche dei diversi vettori usati per le cellule eucariotiche. Sistemi reporter. Metodi di trasfezione. Trasfezioni stabili e transienti. Trasduzione cellulare. Localizzazione subcellulare di macromolecole: tecniche di frazionamento cellulare e immunofluorescenza. GFP e sue applicazioni nelle colture cellulari: localizzazione subcellulare di proteine, analisi delle interazioni proteina-proteina (FRET), analisi della dinamica delle proteine (FRAP). Modelli animali: topo, Drosophila e zebrafish
Il corso fornirà un’ampia panoramica sui diversi utilizzi delle proteine in ambito ambito farmacologico, nell'industria alimentare, nella chimica analitica in agricoltura e zootecnia e in altri ambiti industriali. Verranno inoltre discusse le procedure specifiche per la produzione e l'isolamento di proteine su vasta scala e verranno discussi esempi selezionati di modificazione di proteine di interesse industriale e terapeutico finalizzati a migliorarne specifiche proprietà.
1) Contesto operativo e glossario della Sperimentazione Clinica. 2) Good Clinical Practice e principale normativa nazionale e internazionale. 3) Metodologia della Sperimentazione Clinica: classificazione, fasi e disegni delle Sperimentazioni Cliniche; struttura e significato del Protocollo di Studio. 4) Aspetti etici della Sperimentazione Clinica, tutela dei soggetti in Studio e consenso informato. 5) Monitoraggio Clinico: attività del Clinical Monitor presso i Centri Sperimentali e da remoto. 6) Sistemi di gestione della Qualità: assicurazione e controllo della Qualità.
- Testo unico della sicurezza - Segnaletica di sicurezza - Sostanze pericolose - Esposizione ad agenti biologici - Etichettatura dei prodotti e miscele - Schede di sicurezza - Cappe chimiche - Buone pratiche di laboratorio
Nomenclatura chimica generale, unità di misura, molecole e macromolecole di interesse biologico. Enzimologia e regolazioni enzimatiche. Metabolismo energetico Tecniche base (soluzioni, coltivazioni cellulari, elettroforesi, Southern blot, Northern blot, Western blot, PCR, EMSA, immunoistochimica, microscopia). Sicurezza in laboratorio Geni, eredità, evoluzione Dal gene alla proteina (replicazione, trascrizione, splicing, traduzione). Virus Espressione di proteine ricombinanti Organismi modello La cellula (batterica, animale e vegetale) Tessuti Anatomia delle piante e degli animali Interazione uomo/ambiente
Etica nella sperimentazione animale; Strutture di stabulazione e parametri ambientali, nutrizione e abbeverazione; I modelli animali e nomenclatura; Biologia dei principali animali da laboratorio; La normativa di riferimento (D.lgs. 26/14) e All. 6; Manipolazione e necroscopia; Riconoscimento del dolore e del distress; Anestesia, analgesia ed eutanasia; Le zoonosi; Cenni di tecniche alternative; Gestione del farmaco; Principali malattie degli animali da laboratorio; Registrazione degli animali e rendicontazione; Anatomia comparata uomo vs topo; Valutazione costi/benefici nella sperimentazione animale. Visita presso il centro CIMETA (Centro Interdipartimentale di Medicina Comparata, Tecniche Alternative ed Acquacoltura - ex-STA)
Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sulle possibili applicazioni biotecnologiche derivante da cianobatteri e microalghe. Dopo una introduzione sull'’importanza ecologica delle alghe e sulla loro diversità biologica (micro- e macroalghe; principali gruppi tassonomici; metodi di identificazione e caratterizzazione: microscopia, tecniche spettrofotometriche e cromatografiche, analisi molecolari) verranno illustrate le principali tecniche di isolamento e coltivazione a scala di laboratorio e di scale-up a livello industriale. Verrà quindi presentata una panoramica dei prodotti ottenibili da cianobatteri e microalghe che trovano applicazioni commerciali nei settori bioenergetico, ambientale, nutraceutico, farmaceutico e alimentare (uomo e animali).
La storia della Biologia attraverso Genetica, demografia, Embriologia-Evo-devo. La teoria della generazione spontanea: storia e rivisitazioni. La microbiologia come scienza: da Van Leeuwenohek a Koch; impatto sulla vita moderna. Le radici dell'ecologia (da Aristotele a tutto il XIX secolo). L’ecologia dalla nascita ai giorni nostri. Storia della Botanica: da Van Helmont a Calvin. Tassonomia e classificazione. Concetti e metodologie didattiche nell’insegnamento dell’'evoluzione. Gli approcci paleontologico e molecolare nello studio dell’'evoluzione umana. Biodiversità umana. Interazione geni/ambiente nell’uomo. L'adattamento culturale: i vaccini. Vaccinare contro l’ignoranza: il ruolo fondamentale della scuola. Storia delle proteine: la scienza procede in parallelo con la tecnologia. Insegnare ad apprendere: scienza per competenza. Il laboratorio di biologia sperimentale: finalità, obiettivi, competenze. Trasversalità e multidisciplinarità nelle scienze. Esempio di un percorso: la vitamina C. Metodi d’insegnamento: la lezione frontale e l'approccio laboratoriale.
Legame chimico e isomeria. Alcani e cicloalcani. Isomeria conformazionale e isomeria geometrica. Alcheni e alchini. Composti aromatici. Stereoisomeria. Composti organici alogenati: reazioni di sostituzione ed eliminazione. Alcoli, fenoli e tioli. Eteri ed epossidi. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici e loro derivati. Ammine e composti azotati. Composti eterociclici. Lipidi e detergenti. Carboidrati. Amminoacidi, peptidi e proteine. Nucleotidi e acidi nucleici.
La cellula vegetale - La parete cellulare, struttura e funzioni. Parete primaria e secondaria, modificazioni della parete, i plasmodesmi. Membrana plasmatica e i sistemi di endomembrane. Citoscheletro e coinvolgimento del citoscheletro nel ciclo cellulare. Vacuolo. I plastidi: proplastidi, cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti. Perossisomi. Mitocondri. Nucleo. I tessuti vegetali - Protofite e tallofite. - Cellule staminali. I tessuti meristematici primari e secondari. Tessuti tegumentali. Tessuti parenchimatici. Tessuti conduttori, fasci conduttori, xilema e floema. Tessuti meccanici. Tessuti secretori. Organi - Radice: organizzazione, struttura primaria e secondaria. Specializzazioni ed adattamenti. - Fusto: morfologia del fusto. Ontogenesi e differenziamento del corpo primario. Struttura primaria e secondaria. Specializzazioni ed adattamenti del fusto. - Foglia: origine della foglia. Fillotassi. Genesi e sviluppo. Morfologia fogliare. Anatomia della foglia. Particolari tipi di foglie. Riproduzione - Riproduzione sessuata e vegetativa. Metodi artificiali di riproduzione - Cicli biologici - Riproduzione delle angiosperme: fiore ed infiorescenze. Impollinazione. Fecondazione. Seme: formazione e sviluppo dell’embrione e del seme. Modalità di dispersione dei semi. Frutto. La diversità dei vegetali. Classificazione: metodi di classificazione. Concetto di specie, ranghi tassonomici e nomenclatura. Caratteri con valore tassonomico. Cianobatteri: caratteristiche morfologiche. Riproduzione. Importanza ecologica ed evolutiva. Alghe: caratteristiche morfologiche. Riproduzione. Sistematica: Archaeplastida (Rhdophyta, Chloroplastida). Chromoalveolata (Stramenopili: Phaeophyceae, Bacillariophyta). Alveolata (Dinophyceae) Emersione dall’acqua. Briofite: caratteristiche generali. Riproduzione. Bryopsida. Hepaticopsida. Anthoceropsida. Pteridofite: caratteristiche generali. Riproduzione. Licofite. Monilofite (Psilotopsida, Equisetopsida, Polypodiopsida) Gimnosperme: caratteristiche generali. Riproduzione. Cicadee. Gingko. Conifere. Gnetofite. Angiosperme: caratteristiche generali. Monocotiledoni. Eu-dicotiledoni e magnoliidi. Funghi: caratteristiche generali. La cellula fungina. Micelio. Riproduzione. Zygomycota. Ascomycota. Basidiomycota. Funghi mitosporici. Licheni. Micorrize.
Processi di produzione industriale di alimenti ad altro profilo tecnologico e basso impatto ambientale. Checkpoints enzimatici: difetti e modulazione dell'attività mediante i nutrienti.
Introduzione. Concetti e definizioni dei livelli di organizzazione della materia vivente. Fattori abiotici negli ecosistemi naturali: luce, temperatura, ossigeno, pH,CO2, ecc. Fattori biotici negli ecosistemi naturali: relazioni intra e interspecifiche (competizione, predazione, parassitismo, mutualismo). Livelli di organizzazione della materia vivente. Popolazioni: definizione, caratteristiche statistiche (natalità, mortalità, curve di sopravvivenza, curve di accrescimento, distribuzione nello spazio, ecc.); meccanismi di regolazione delle popolazioni. Comunità: definizione, struttura e composizione, variazioni sui gradienti ambientali. Biomi; ecotoni, ecoclini, ecotipi. Ecosistema: definizioni, struttura trofica, circuiti energetici e flussi di energia, diversità nello spazio e nel tempo, successioni ecologiche, flussi di energia, cicli bio-geochimici. Alterazione delle funzioni e dei servizi ecosistemici. L'Antropocene: sovrappopolazione e alterazioni dei sistemi naturali/contaminazione ambientale nei diversi comparti ambientali (acqua, suolo, aria, inclusi gli agroecosistemi), Global warming e deplezione dello strato di ozono. Le biotecnologie per la conoscenza e la risoluzione di problemi ambientali: le tecniche ‘omics’ in ecologia. Gli OGM. Ecologia e teorie economiche, sostenibilità, biodiversità; impronta ecologica, resilienza. Concetti e definizioni di Ecotossicologia. Relazioni dose-risposta, ormesi. Test di tossicità. Elaborazione dei dati. Test su Daphnia, su Artemia e su Vibrio, razionale e prove di laboratorio.
Prima parte II legge di Newton. Le forze di attrito. Moti in un mezzo resistivo. La sedimentazione. VES. Centrifughe. Coefficiente di Sedimentazione. Elettroforesi. Onde meccaniche. Onde trasversali e longitudinali. Descrizione di un’onda che si propaga in un mezzo. Lunghezza d’onda, numero d’onda angolare, numero d’onda, periodo, pulsazione e frequenza. La velocità di propagazione dell’onda. Energia e potenza in un onda in moto. Potenza trasferita. Il principio di sovrapposizione.Interferenza. Onde stazionarie. Onde acustiche. Velocità del suono. Onda di pressione. Interferenza sonora. Intensità e livello sonoro. La scala dei decibel. Effetto Doppler. Ultrasuoni. Flussimetria Doppler. Ecografia. Riflessione e Rifrazione della luce. Riflessione totale. Endoscopio. Dispersione cromatica. Spettrofotometria. Interferenza. Diffrazione. Esperienza di Young. Intensità dell’interferenza da una doppia fenditura. Interferenza su pellicole sottili. Diffrazione da una singola fenditura. Diffrazione attraverso un foro circolare. Potere risolutivo. Il vantaggio del microscopio elettronico. Diffrazione da una doppia fenditura. Reticolo di diffrazione. Dispersione e potere risolvente per un reticolo. Diffrazione dei raggi X. Seconda parte Introduzione alla misura. Errori. Propagazione degli errori - Uso dei grafici - Analisi statistica degli errori. La distribuzione normale. Deviazione standard. Deviazione standard della media. Confronto di valori medi dal punto di vista statistico. Media pesata. Metodo dei minimi quadrati. Covarianza, correlazione. Regressione lineare. Il significato quantitativo del coefficiente di correlazione lineare. Il test chi-quadro, la distribuzione del t-Student (cenni).
BIOLOGIA MOLECOLARE E BIOINFORMATICA - CORSO INTEGRATO 9 CFU BIOLOGIA MOLECOLARE - Prof. Fabrizio Loreni 5+1 CFU Propedeuticità: Genetica Il DNA come materiale genetico. Struttura chimica, struttura fisica e superstrutture del DNA e dell’RNA. Replicazione del DNA e suo controllo. Trascrizione e sua regolazione: promotori, RNA polimerasi, fattori di trascrizione. Maturazione splicing ed editing dei trascritti. Sintesi proteica: struttura mRNA, tRNA e ribosomi, fattori di traduzione; inizio, allungamento e terminazione della traduzione; controlli traduzionali. Organizzazione geni e famiglie geniche. Sequenze semplici e DNA satelliti. Struttura dei cromosomi: centromeri, telomeri, impacchettamento del DNA, cromatina e nucleosomi. Trasposoni e retroposoni, virus a DNA e a RNA. TESTO CONSIGLIATO Lewin, Il gene Edizione compatta, Zanichelli Modalità di esame: orale
Compartimenti liquidi dell’organismo e loro composizione. Meccanismi di trasporto attraverso la membrana plasmatica. Diffusione semplice. Diffusione facilitata. Le proteine carrier. Trasporto attivo primario. Na+/K+ ATPasi. Trasporto attivo secondario. Canali ionici. Il potenziale di membrana. Movimento dell’acqua tra i diversi comparti dell’organismo: osmosi. Meccanismi di comunicazione intercellulare. Trasduzione del segnale operata da recettori accoppiati a proteine G. Adenilato ciclasi e cAMP. Fosfolipasi C, idrolisi del PIP2 e funzioni di diacilglicerolo e IP3. Gli ormoni: caratteristiche generali. I neuroni. Potenziali graduati. Sommazione spaziale e temporale. La zona trigger come centro d’insorgenza dei potenziali d’azione. Il potenziale d’azione: ruolo dei canali del Na+ e del K+ voltaggio-dipendenti. Periodi di refrattarietà assoluta e relativa. Conduzione del potenziale d’azione. Fibre mieliniche: conduzione saltatoria. Sinapsi chimiche ed elettriche. Vie efferenti somatiche: i motoneuroni. Innervazione del muscolo scheletrico: sinapsi neuromuscolare e concetto di unità motoria. Sistema nervoso autonomo simpatico e parasimpatico. I diversi tipi di muscolo. Il muscolo scheletrico. Elementi strutturali ed ultrastrutturali. Actina e miosina. L’organizzazione dei sarcomeri. Tropomiosina e troponina. Il ruolo del Ca2+ nella contrazione muscolare. Il ciclo dei ponti trasversali. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Scossa semplice e tetano. Muscolo scheletrico: relazione lunghezza tensione, contrazioni isometriche ed isotoniche. Muscolo liscio. Differenze strutturali e funzionali rispetto al muscolo scheletrico. Contrazione del muscolo liscio: ruolo del Ca2+ e della MLCK. Concetto di muscolo liscio unitario e multiunitario. Visione d’insieme dell’apparato cardiovascolare. Relazione tra flusso sanguigno, pressione e resistenze vascolari. I diversi tipi di vasi sanguigni. Struttura del cuore. Struttura e funzione delle valvole atrio-ventricolari e semilunari. Caratteristiche istologiche e funzionali del miocardio di lavoro. Potenziali d’azione nel miocardio di lavoro. Accoppiamento eccitazione-contrazione nel miocardio di lavoro. Basi della non tetanizzabiltà del muscolo cardiaco. Cellule autoritmiche: funzione e genesi del potenziale d’azione. Il sistema di conduzione. Il cuore come pompa. Il ciclo cardiaco. Gittata sistolica e cardiaca. Regolazione della funzione cardiaca da parte del sistema nervoso autonomo. Scambi tra capillari e liquido interstiziale. I vasi linfatici. Apparato respiratorio. Meccanica respiratoria e muscoli respiratori. Modificazioni della composizione dell’aria durante il passaggio nelle vie aeree superiori e negli alveoli. Scambi gassosi tra alveoli e sangue e tra sangue e tessuti. Trasporto di O2 e CO2 Funzione polmonare e regolazione del pH plasmatico. La funzione renale. Il nefrone: elementi vascolari e tubulari Meccanismo dell’ultrafiltrazione glomerulare e sua regolazione. Ruolo della macula densa. I processi di riassorbimento di acqua e soluti nel tubulo prossimale e nell’ansa di Henle. Processi di riassorbimento a livello del tubulo distale e dei dotti collettori. Il ruolo dell’ aldosterone ed dell’ADH. Il sistema renina-angiotensina-aldosterone.
1) Mappatura genetica del genoma: eredità mendeliana ed analisi della variabilità genetica umana. Equilibrio di Hardy-Weinberg. Definizione di marcatore genetico ed analisi della segregazione alla meiosi; studio dell’associazione nell’uomo e costruzione di mappe; tipi di marcatori del DNA (RFLP, minisatelliti, microsatelliti, SNP), loro caratteristiche e relativi metodi per l’identificazione. Identificazione di geni responsabili di malattie attraverso il clonaggio posizionale. 2) Mappatura fisica del genoma: costruzioni di genoteche e loro rappresentatività; vettori di clonaggio in procarioti ed eucarioti. Metodi di identificazione dei cloni ricombinanti e loro assemblaggio in contigui. Tecniche di studio dei genomi: principi e tecniche di marcatura degli acidi nucleici; l’ibridazione molecolare. La reazione a catena della polimerasi: principi ed applicazioni. Sequenziamento del DNA con il metodo Sanger; sequenziamento automatizzato. 3) Post-genomica: studio dell’espressione e della funzione dei geni; librerie di cDNA. Produzione di proteine da geni clonati in procarioti, eucarioti ed animali vivi; metodi di identificazione delle interazioni proteiche. Produzione di farmaci ricombinanti. Modelli animali di malattie genetiche. 4) Terapia genica: principi, strategie, utilizzazione e problematiche.
Immunità innata ed adattativa: caratteristiche generali, componenti cellulari e molecolari; componenti cellulari e molecolari dell'immunità innata; recettori coinvolti nel riconoscimento molecolare dei microrganismi e nella fagocitosi; gli adiuvanti e la risposta immunitaria innata; captazione dell’antigene e presentazione ai linfociti T; cellule presentanti l’antigene; molecole MHC di classe I e di classe II; processazione di antigeni esogeni e di antigeni endogeni; riconoscimento antigenico e meccanismi di attivazione dei linfociti T; segnali costimolatori e ruolo delle cellule dendritiche; infociti Th1, Th2, Th17 e Tregolatorie; meccanismi di citotossicità dei linfociti T CD8+; risposta immunitaria cellulo-mediata; meccanismi di eliminazione dei microrganismi intracellulari; citochine e ruolo nella risposta immunitaria; risposta immunitarie anticorpali; riconoscimento antigenico degli anticorpi; struttura molecolare degli anticorpi; meccanismi di ricombinazione somatica alla base della diversità degli anticorpi; basi genetiche dello “switch” isotipico; anticorpi monoclonali; meccanismi di eliminazione dei microrganismi extracellulari e delle tossine; tolleranza centrale e periferica; selezione positiva e negativa; La malattia; patologia da accumuli intracellulari (steatosi) e da accumuli extracellulari (amiloidosi); danno e morte cellulare; meccanismi del danno da radicali liberi; necrosi ed apoptosi; infiammazione; mediatori chimici dell’infiammazione; cellule coinvolte nel processo infiammatorio; infiammazione acuta e cronica; fibrosi; immunopatologia; le reazioni di ipersensibilità; autoimmunità; rigetto dei trapianti; immunodeficienze; tumori e alterazioni molecolari della cellula neoplastica; le metastasi; la risposta immunitaria antitumorale.
Il corso si articola, in una prima parte in cui saranno approfonditi i temi prettamente giuridici della tutela delle invenzioni industriali ed in special modo di quelle biotecnologiche, con alcuni cenni anche al sistema delle fonti del diritto nazionale e di quello comunitario; ed in una seconda parte in cui saranno affrontati gli aspetti etici dei trovati coinvolgenti il mondo del vivente. Per quanto riguarda la prima parte, questa avrà ad oggetto, tra l’altro, le regole della attribuzione dei diritti di proprietà industriale in occasione di risultati prodotti dal lavoratore dipendente o su commissione. Per quanto attiene alla seconda parte, essa si caratterizzerà per lo studio delle origini della bioetica, dei suoi trattati e convenzioni istituzionali, della formazione e del ruolo dei comitati etici, delle tecniche di sperimentazione clinica, ed infine dei conflitti d’interesse nella ricerca biomedica.
Marcatori biochimico-clinici della funzione degli organi, dei tessuti e delle ghiandole endocrine. I principali metodi di misurazione e le innovazioni. I valori di riferimento e desiderabili; gli indici di rischio. Organizzazione del laboratorio di analisi; il controllo di qualità. Equilibrio idro-elettrolitico. Misurazione della osmolalità. Calcolo e significato del gap osmolale. Diabete insipido e SIADH. La raccolta del campione di sangue, specificità degli anticoagulanti. Iponatremia ipervolemica, ipovolemica, euvolemica. Pseudoiponatremia. Ipernatremia. Ipo- e iper-kalemia. Equilibrio acido-base. Valutazione dello stato acido-base. Acidosi e alcalosi, metabolica e respiratoria. Calcolo e significato del gap anionico. Compensazione renale e polmonare. L’emogas analisi, interpretazione dei risultati, intervalli di confidenza. Marcatori biochimici della funzione renale glomerulare: GFR e clearance renale, creatininemia. Clearance della creatinina e formula di Cockroft-Gault. Uremia. Azotemia e BUN. Uricemia. La cistatina c. Albuminuria. Poliuria. Proteinuria tubulare specifica (alfa1 e beta2-globuline, proteina di Tamm-Horsfall). L’esame chimico-fisico e morfologico delle urine. Peso specifico, densità. Emoglobinuria. Esterasi leucocitaria, nitriti, glicosuria, chetonuria. Il sedimento urinario. Le proteine sieriche. Il protidogramma (significato delle variazioni di Transitiretina, albumina, alfa1- anti tripsina, alfa1-glicoproteina acida, aptoglobina, ceruloplasmina, beta 1 e 2 globuline, il complemento, le immunoglobuline). L’elettroforesi capillare. Le proteine della fase acuta, la proteina C reattiva. I marcatori tumorali (proteine di Bence Jones, PSA, alfa-fetoproteina). Marcatori prognostici e predittivi. Il marcatore HER2. Marcatori sierici enzimatici. Concetto di finestra diagnostica. Marcatori della funzione cardiaca (Mioglobina, CK, subunità I e T della troponina), epatica (bilirubinemia, amminotranferasi (AST e ALT), Fosfatasi Alcalina (ALP), Gamma-glutammil transpeptidasi (γ-GT), Albumina e Tempo di protrombina), del diabete (test OGTT, HBA1c) e dell’ipoglicemia (peptide C). Marcatori delle patologie ossee (rachitismo, malattia ossea di Paget, osteoporosi): calcemia, fosfatemia, vitamina D., magnesemia, osteocalcina, idrossiprolina urinaria, deossipiridinolina urinaria, telopeptidi del collagene, ALP. Marcatori delle principali disfunzioni di ipofisi, tiroide, surrene. Concetto di “test di funzionalità dinamica”, per stimolazione e inibizione, algoritmi diagnostici. Dislipidemie (Colesterolo totale, c-HDL, ormula di Friedewald per il c-LDL, LDL A e B). Emostasi e marcatori trombotici (il fibrinogeno, il fattore di von Willebrandt, il fattore VIII e IX e l’emofilia). La fibrinolisi e i marcatori (D-dimero). Il tempo di protrombina; l’INR; tempo di tromboplastina totale attivata. Disordini del metabolismo del ferro e marcatori; porfirie (misurazione differenziale di porfobilinogeno e urobilinogeno). Emocromatosi.
