84222 - BIOCHIMICA APPLICATA LM

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo Studente conosce la struttura delle biomolecole coinvolte nelle vie dell’informazione (acidi nucleici e proteine) e i principali approcci metodologici e strumentali per la loro analisi biochimica in laboratorio. In particolare, al termine del percorso formativo lo Studente ha imparato quali sono le problematiche rilevanti quando si vogliano risolvere, identificare e quantificare acidi nucleici o proteine in una miscela complessa, nell’ottica dello sviluppo di un senso critico verso il corretto percorso di generazione di dati rilevanti e di certificazione della loro robustezza. Ha così rilevato le esigenze fondamentali di un laboratorio biomedico di base, in ambito clinico o di ricerca, e ha acquisito elementi per una comunicazione costruttiva con chi lavora nel settore delle scienze della vita. Ha dunque i termini per applicare le sue competenze di ingegnere biomedico in ambito biomolecolare.

Programma/Contenuti

- Impostare un esperimento: strumenti e materiali nel laboratorio biomedico.
- Impostare un esperimento: colture cellulari.
- Visualizzare e contare le cellule: principi di microscopia ottica (campo chiaro, contrasto di fase).
- Costituenti molecolari delle cellule: biochimica degli acidi nucleici e delle proteine, loro comportamento in soluzione.
- Dosaggio di proteine mediante tecniche spettroscopiche (misure spettrofotometriche)
- Risoluzione delle proteine di una miscela complessa: elettroforesi di in gel di poliacrilamide (SDS-PAGE), elettroforesi bidimensionale.
- Western blotting.
- Gli anticorpi come reagenti di laboratorio (immunoglobuline mono- policlonali: sensibilità vs. specificità nel rilevamento; specificità di specie).
- Funzionalizzazione di immunoglobuline (tecniche immunoenzimatiche, immunofluorescenza).
- Analisi dei segnali: soglie, dinamiche, saturazione, sistemi di riferimento.
- ELISA.
- Elettroforesi bidimensionale differenziale fluorescente (DIGE).
- Flusso dell'informazione nell'espressione genica.
- Replicazione del DNA.
- Sonde oligonucleotidiche in laboratorio - specifiche delle quali tener conto nella loro progettazione.
- Reazione a catena della polimerasi (PCR).
- Strategie di sequenziamento genomico.
- Southern blotting - polimorfismo della lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP)
- Northern blotting verso RT-PCR.
- Real-time RT-PCR (qPCR - Livak; efficienza dei primer; specificità degli amplificati)
- Microarrays per l'analisi di espressione genica.

Testi/Bibliografia

Le presentazioni del docente in aula sono disponibili per gli studenti.

Principles and techniques of biochemistry and molecular biology (2010 Cambridge University Press) di K. Wilson & J. Walker, nella settima edizione originale

è il testo consigliato per la preparazione della verifica di apprendimento,

ed è disponibile presso la Biblioteca Interdipartimentale di Ingegneria e Architettura.

Metodi didattici

Lezioni in aula. Esercitazioni a piccoli gruppi in laboratorio.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è una prova orale, ma non si tratta di una narrazione nella quale la memoria prevale sulla logica.
Verrà piuttosto valutato quanto i contenuti sviluppati in classe siano efficaci punti di partenza per ragionamenti operativi.
Capire e applicare è lo stile appropriato per la verifica di apprendimento di questo insegnamento.

Infatti, il percorso delle scienze della vita si è avventurato lungo un ciclo di osservazioni, proposte di ipotesi e loro verifiche sperimentali, che sono diventate sempre più sofisticate mano a mano che il supporto strumentale in laboratorio lo ha consentito.
Per il successo di questa strategia operativa è stato necessario che all'intuito di brillanti scienziati si unisse la competenza di brillanti ingegneri. Il terreno del loro confronto deve essere necessariamente una piattaforma di comunicazione condivisa.
E questo corso intende offrire a degli ingegneri spunti per aprire un dialogo con chi opera nel settore delle scienze della vita.

In particolare all'ingegnere è richiesta la capacità di misurare i fenomeni biologici attraverso l'affidabilità dei segnali che ne sono testimoni in laboratorio, e che sul piano logico hanno problematiche di gestione (amplificazione, filtraggio, soglia, dinamica, saturazione...) per nulla dissimili da quelle relative ad altre grandezze di interesse ingegneristico.

Strumenti a supporto della didattica

Esercitazioni a piccoli gruppi nel Laboratorio di Ingegneria Cellulare e Molecolare "Silvio Cavalcanti".

Piccola strumentazione e specifici protocolli verranno presentati praticamente anche in aula.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Emanuele Domenico Giordano