logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085836 - APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE E BIOREATTORI [C.I.]
  • 085834 - APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE E BIOREATTORI [1]
Docente Candiani Gabriele
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Modulo Di Corso Strutturato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (401) INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ085836 - APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE E BIOREATTORI [C.I.]
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ085836 - APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE E BIOREATTORI [C.I.]

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Il corso 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 (struttara I°, II°, III°, IV°). Sintesi, degradazione e folding delle proteine. Genotipo e fenotipo cellulare. La segnalazione cellulare. Il metabolismo cellulare. Il ciclo cellulare (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: colture di cellule eucariotiche. L'apoptosi e la necrosi. Cellule primarie e linee cellulari. 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 abbinate al trasferimento di energia per risonanza – FRET) 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 purificazione e/o separazione delle proteine. Il sequenziamento peptidico. Cenni di proteomica. La zimografia e la FRET per la valutazione dell’attività enzimatica. Esempi pratici tratti dalla bibliografia scientifica.
  • Metodi per il trasferimento genico (trasfezione e trasduzione) in cellule eucariotiche e terapia genica. Tecniche di clonaggio del DNA mediante plasmidi e virus come vettori di clonaggio: trasfezioni stabili e transienti. I geni reporter. Over-espressione genica e silenziamento. Metodi chimici (polimerici e lipidici) e fisici (microiniezione, nanoparticelle ferromagnetiche, 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, sequenziamento, microarray a DNA e RNA. Enzimi di restrizioni, ligasi e fosfatasi. Esempi pratici tratti dalla bibliografia scientifica.

 

The course aims to introduce the basic elements for the study of experimental systems of biotechnological interest.

  • Differences between prokaryotes and eukaryotes: cell compartmentalization. The central dogma of molecular biology: short notes on transcription and translation. Notions on the structure and function of major eukaryotic cell biopolymers such as RNA (mRNA, tRNA, rRNA), DNA (genome, chromosomes, chromatin and genes), proteins (from primary to quaternary structure). Protein synthesis and degradation, folding, unfolding and misfolding. Cell genotype and phenotype. Cell signaling and metabolism. The cell cycle (G1, S, G2, M) and quiescent/senescent/terminally differentiated cells (G0). Mitosis. Growth factors. Synchronization of the cell cycle. Short notes on meiosis.
  • Notes on experimental systems of biotechnological interest: eukaryotic cell culturing techniques. Apoptosis and necrosis. Primary cultures (tissue explants) and immortalization of primary cell (i.e. establishment of cell lines). Cell fusion techniques to produce hybridomas and main applications: the production of monoclonal antibodies (mAbs). Differences between mAbs and of polyclonal Abs and between I° and II° Abs. The use of Abs in Western Blot, Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), immunofluorescence (immunohistochemistry – IHC and immunocytochemistry – ICC coupled to Förster resonance energy transfer – FRET) and flow cytometry (FCM) techniques to detect cell markers (Cluster of Differentiation, CD). Protein extraction from tissues and cultured cells. Chromatographic techniques for isolating and purifying proteins. Peptide sequencing. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) to separate proteins. Overview of proteomics. Zymography and FRET for the evaluation of enzyme activity. Practical examples drawn from current literature.
  • Methods for gene transfer (transfection and transduction) in eukaryotic cells and gene therapy. DNA cloning techniques using plasmids and viruses as cloning vectors: transient and stable transfections. Reporter genes. Over-expression and gene silencing. Chemical (cationic lipids and polymers) and physical methods (microinjection, ferromagnetic nanoparticles, electroporation and gene gun) for gene delivery. Assessment of transfection: Transfection efficiency and cytotoxicity. Chemical and physical parameters relevant to the assessment of transfectants: charge ratio, complex size and charge. Practical examples drawn from the scientific literature. Extraction and purification of nucleic acids, Southern and Northern blot techniques. Polymerase chain reaction (PCR), reverse transcription PCR and real time PCR. DNA sequencing. DNA and RNA microarrays. Restriction enzymes, ligases and phosphatases. Practical examples drawn from the literature.

Note Sulla Modalità di valutazione

Procedura di valutazione:

Esame scritto della durata di 30 min (15 quesiti a risposta multipla, vale il 50% del voto finale) e esame orale su aspetti teorici e pratici del corso (vale il 50% del voto finale). Condizione necessaria per l’ammissione all’esame orale è il superamento dello scritto (punteggio minimo 9/15. Punteggi: +1 riposta corretta; 0 nessuna risposta; -0.5 risposta sbagliata). Sia la valutazione scritta che orale devono essere superate con un punteggio minimo di 9/15.

 

Evaluation procedure:

1 thirty-minute written examination (15 multiple choice questions. Worth 50% of final mark) and an oral exam on theoretical and practical issues concerning the course program (worth 50% of final mark). Students are required to pass the written exam (minimum score 9/15. Scoring: +1 correct answer; 0 omitted; -0.5 incorrect answer) in order to be admitted to the oral exam. Written and oral examination must be passed each with a minimum score 9/15 to pass course overall.


Bibliografia

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
30.0
esercitazione
20.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.2 / 1.6.2
Area Servizi ICT
04/06/2020