• 085834 - APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE E BIOREATTORI [1]

Il modulo Applicazioni Biotecnologiche e Bioreattori [1] si propone di fornire allo studente gli elementi conoscitivi a livello molecolare e cellulare dei sistemi biologici eucarioti e le basi teoriche delle applicazioni di tecniche biotecnologiche nei campi della diagnostica e della produzione di farmaci, con particolare riferimento alle metodiche sperimentalmente rilevanti per l'analisi degli acidi nucleici e delle proteine.

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

• sarà in grado di spaziare tra struttura e funzione di acidi nucleici e proteine;
• avrà acquisito nozioni dettagliate sull’organizzazione delle (macro)molecole in cellule e tessuti;
• conoscerà il principio di funzionamento e l’ambito applicativo, nonché pregi e difetti delle principali tecniche biotecnologiche utilizzate in laboratorio;
• avrà acquisito i fondamentali per poter applicare con profitto le tecniche trattate a problematiche laboratoriali;
• avrà acquisito un lessico scientifico corretto e adeguato per poter discutere degli argomenti specifici del corso con bioingegneri, biologi, biotecnologi e medici;

Il modulo Applicazioni Biotecnologiche e Bioreattori [1] si propone di introdurre gli elementi di base per lo studio di sistemi sperimentali di interesse biotecnologico.

• Differenze tra eucarioti e procarioti: la compartimentazione. Il dogma centrale della biologia molecolare: cenni sulla trascrizione e la traduzione. Struttura e funzione dei principali biopolimeri cellulari eucariotici quali RNA (mRNA, tRNA, rRNA), DNA (genoma, cromosomi, cromatina e geni), proteine (struttura I°, II°, III°, IV°). Sintesi, folding e degradazione delle proteine. Genotipo e fenotipo cellulare. La segnalazione cellulare. Il metabolismo cellulare. Il ciclo cellulare (fasi G1, S, G2, M) e le cellule quiescenti/senescenti (G0). La mitosi. I fattori di crescita. Sincronizzazione del ciclo cellulare. Cenni sulla meiosi.
• Cenni sui principali sistemi sperimentali di interesse biotecnologico: cellule eucarioti in colture. Cellule primarie e linee cellulari. La morte cellulare: l'apoptosi e la necrosi. Tecniche di fusione cellulare (ibridomi) e principali applicazioni: la produzione di anticorpi monoclonali (mAbs). Differenze tra mAbs e anticorpi policlonali e tra anticorpi I° e II°. L’utilizzo degli anticorpi nelle tecniche Western Blot, Saggio Immuno-Assorbente legato ad un Enzima (ELISA), citofluorimetriche e immunofluorescenza (immunoistochimica – IHC e immunocitochimica – ICC) per la rilevazione di marker cellulari (Cluster of Differentiation - CD). Procedure di estrazione delle proteine da campioni biologici. Tecniche cromatografiche e elettroforetiche (SDS-PAGE) per la separazione e/o purificazione delle proteine. Il sequenziamento peptidico. Esempi pratici tratti dalla bibliografia scientifica.
• Metodi per il trasferimento genico (trasfezione e trasduzione) in cellule eucarioti e terapia genica. Il clonaggio del DNA mediante vettori di clonaggio. Trasfezioni transienti. I geni reporter. Over-espressione genica e silenziamento. Metodi chimici (polimeri e lipidi cationici) e fisici (microiniezione, magnetofezione, sonoporazione, elettroporazione e gene gun) per trasfettare. Valutazione della trasfezione: efficienza di trasfezione e citotossicità. Parametri chimico-fisici rilevanti per la valutazione di un trasfettante: il rapporto di carica, le dimensioni e la carica delle particelle. Esempi pratici tratti dalla bibliografia scientifica. Estrazione purificazione degli acidi nucleici, PCR, PCR in tempo reale e metodi di sequenziamento. Enzimi di restrizioni, ligasi e fosfatasi. Esempi pratici tratti dalla bibliografia scientifica.

Sono necessarie e propedeutiche conoscenze elementari di chimica e biologia.

Prima prova scritta della durata di 45 min (15 quesiti a risposta multipla, punteggio minimo per il superamento della prima prova: 9/15. +1 riposta corretta; 0 nessuna risposta; -0.5 risposta sbagliata), seguita da una seconda prova scritta a domande aperte della durata di 45 min (punteggio minimo per il superamento della seconda prova: 9/16) su aspetti teorici e pratici del corso. Condizione necessaria per l’ammissione al secondo scritto è il superamento della prima prova. Entrambe le valutazioni si considerano superate con punteggio minimo di 9. Il voto finale del modulo Applicazioni Biotecnologiche e Bioreattori [1] è dato dalla somma della valutazione delle due prove. Se entrambe le prove hanno avuto esito positivo, lo studente può (facoltativo) sostenere la prova orale con attribuzione di un punteggio di +/- 2 punti sul voto finale della valutazione scritta.

Non è previsto lo svolgimento della prova in itinere.

In sede di esame finale lo studente deve dimostrare di:

• conoscere i fondamenti teorici degli argomenti trattati durante il corso;
• conoscere e saper applicare le tecniche oggetto del corso a problematiche laboratoriali;
• saper gestire risorse e tempi per il completamento del compito assegnato.