87818 - APPLIED BIOCHEMISTRY

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Salute e benessere

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Frequentando questo corso lo Studente apprende 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.

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 diapositive presentate in aula dal docente sono disponibili per gli studenti in IOL.


Wilson and Walker's principles and techniques of biochemistry and molecular biology
by Wilson, Keith | Walker, John M. | Hofmann, Andreas| Clokie, Samuel [2018 edition]. | Cambridge : Cambridge University Press, 2018.
ISBN 978-1-107-16227-3 Hardback
ISBN 978-1-316-61476-1 Paperback

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

Metodi didattici

Lezioni in aula. Esercitazioni a piccoli gruppi in laboratorio

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

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.

La verifica dell'apprendimento si svolge attraverso una singola prova orale (della durata tipica di circa 45 minuti) nella quale, estratto a sorte un argomento [(p.es liquid chromatography; DNA sequencing; Southern blot (RFLP); northern blot; western blot; polymerase chain reaction; Bradford assay (vis spectroscopy); Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA); lateral flow assays; DNA microarrays; protein electrophoresis; nucleic acid quantification (UV spectroscopy)] il docente porrà domande volte ad accertare la conoscenza degli aspetti protocollari e tecnologici presentati a lezione. Potranno inoltre essere richieste soluzioni di problemi pratici tipicamente emergenti durante l’implementazione degli specifici protocolli, peraltro messi in evidenza durante le ore trascorse in aula.

Dunque, 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. In particolare a un ingegnere è richiesto di certificare la robustezza della misura di fenomeni biomolecolari mediante l'affidabilità dei segnali che ne sono testimoni in laboratorio. La gestione delle problematiche legate ai protocolli analitici e agli aspetti (p. es. amplificazione, filtraggio, sensibilità, specificità, risoluzione, soglia, intervallo dinamico, saturazione...) relativi ai rispettivi segnali acquisibili deve quindi essere chiara agli studenti. Ovviamente la frequenza delle lezioni, teoriche e pratiche, è di grande aiuto per questo scopo, pur non essendo un requisito obbligatorio.

Una visione organica dei temi affrontati a lezione, la presenza di senso critico applicato alle esigenze analitiche, il possesso di chiarezza e precisione espressiva e di linguaggio specifico saranno valutati con voti di eccellenza.

Aver studiato ma esprimere acriticamente i contenuti, comunicandoli in forma non specialistica porterà a valutazioni proporzionalmente meno remunerative.

Non si supera l’esame in caso di lacune formative.

Strumenti a supporto della didattica

Esercitazioni a piccoli gruppi nel Laboratorio di Ingegneria Cellulare e Molecolare "Silvio Cavalcanti" #3014.

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

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Emanuele Domenico Giordano