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GUIDA AL CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN
BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI E BIOINFORMATICA
(Classe LM-8)
ANNO ACCADEMICO 2013/2014
Bozza 16/07/2013
Anno Accademico 2013/2014
Corso di laurea in Biotecnologie molecolari e bioinformatica [F96]
MANIFESTO DEGLI STUDI A.A. 2013/14
LAUREA MAGISTRALE IN
BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI E BIOINFORMATICA
(Classe LM-8)
Immatricolati dall'a.a.2013/2014
GENERALITA'
Classe di laurea di
appartenenza:
Titolo rilasciato:
Curricula attivi:
LM-8 BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI
Dottore Magistrale
Biotecnologie molecolari per l'industria e per l'ambiente ,
Bioinformatica
Durata del corso di studi:
2 anni
Crediti richiesti per l'accesso: 180
Cfu da acquisire totali:
120
Annualità attivate:
1°
Modalità accesso:
Libero
Codice corso di studi:
F96
RIFERIMENTI
Presidente Collegio Didattico
Prof.ssa Maria Antonietta Vanoni
Coordinatore Corso di Laurea
Prof.ssa Maria Antonietta Vanoni (Presidente Collegio Didattico Dipartimentale)
Docenti tutor
Proff: Isabella Dalle Donne, Martin Kater, Paolo Landini (vice-presidente CDD), Giulio Pavesi,
Maria Antonietta Vanoni
Sito web del corso di laurea
http://www.ccdbiotec.unimi.it
Presidenza e Segreteria didattica
Via Celoria, 26, 2°piano torre A. Per gli orari dello Sportello Didattica consultare il sito del Collegio
Didattico Dipartimentale www.ccdbiotec.unimi.it Email: [email protected]
Sede dei Corsi
Edifici Biologici (Via Celoria, 26); Settore Didattico (Via Celoria, 20); Edificio Golgi (Via Golgi, 19).
Segreteria Studenti
Via Celoria, 20
Tel. 800188128 (da cell. 199188128).
consultare www.unimi.it e www.unimi.infostudente.it
Per
gli
orari
di
sportello
CARATTERISTICHE DEL CORSO DI STUDI
Premessa
Con riferimento alle lauree di II livello, l'Università degli Studi di Milano ha istituito la Laurea
Magistrale in Biotecnologie molecolari e Bioinformatica nella classe LM-8 "Biotecnologie
Industriali", della quale sono stati approvati dal Senato Accademico Ordinamento e
Regolamento.
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Obiettivi formativi generali e specifici
Il corso di laurea magistrale in Biotecnologie molecolari e bioinformatica ha lo scopo di formare
laureati magistrali con un'avanzata conoscenza delle basi molecolari e cellulari dei sistemi
biologici, della struttura e delle funzioni delle macromolecole biologiche, dei processi cellulari
nelle quali esse intervengono, degli strumenti analitici e biotecnologici e delle metodologie
matematiche, fisiche e chimiche per le applicazioni biotecnologiche; buone competenze
computazionali e bioinformatiche, anche ai fini dell'organizzazione, costruzione e accesso a
banche dati, in particolare per l'analisi di genomi, proteomi e metabolomi; conoscenze delle
tecniche fondamentali nei vari campi delle biotecnologie per l'industria e per l'ambiente.
Il laureato magistrale in Biotecnologie molecolari e bioinformatica deve:
° padroneggiare piattaforme tecnologiche specifiche nel campo della genomica e della
proteomica, progettazione e sviluppo di nuove molecole biologicamente attive anche con
l’impiego di materiali nanostrutturati, tecniche di fermentazione e di bioconversione per la
produzione di metaboliti, proteine di interesse e fonti energetiche rinnovabili, tecniche di
purificazione e analisi delle biomolecole; messa a punto di processi di monitoraggio e
risanamento ambientale.
° conoscere gli aspetti fondamentali dei processi operativi che seguono la progettazione
industriale di prodotti biotecnologici nel rispetto dell'ecocompatibilità dei processi;
° possedere avanzate conoscenze sui sistemi di brevettazione e sulle procedure di trasferimento
tecnologico;
° essere in grado di utilizzare fluentemente, in forma scritta e orale, la lingua inglese oltre
l'italiano, con riferimento anche ai lessici disciplinari;
° essere in grado di lavorare con ampia autonomia, anche assumendo responsabilità di progetti e
strutture;
° essere qualificato per svolgere attività di ricerca di base e applicata, di promozione e sviluppo
dell'innovazione scientifica e tecnologica, attività professionale e di progetto in ambiti correlati
con le discipline biotecnologiche;
° conoscere le normative relative alla bioetica, alla validazione/certificazione di prodotto/processo
biotecnologico, alla tutela delle invenzioni e alla sicurezza nel settore biotecnologico.
Profilo professionale e sbocchi occupazionali
Per raggiungere tali obiettivi l'ordinamento del corso di laurea magistrale in Biotecnologie
molecolari e bioinformatica della classe LM-8 Biotecnologie industriali propone un percorso
formativo che:
° comprende attività formative finalizzate ad acquisire: (a) conoscenze approfondite sui processi
cellulari e molecolari deputati a mantenere la stabilità del genoma; (b) conoscenza delle
tecnologie per lo studio comparato dei geni e delle loro funzioni in diversi specie modello sia
procariotiche che eucariotiche; (c) conoscenze e tecniche di analisi nell'ambito della Systems
Biology per lo studio di sistemi biologici complessi; (d) conoscenze e tecniche fondamentali nei
vari campi delle biotecnologie industriali, con particolare attenzione ai processi di ottimizzazione
dei processi di fermentazione e biotrasformazione per la produzione industriale di prodotti e
intermedi ad alto valore aggiunto e di fonti energetiche alternative; (e) conoscenze avanzate di
biologia strutturale, enzimologia, microbiologia e biochimica per lo sviluppo di molecole
biologicamente attive tramite l'identificazione di potenziali bersagli molecolari; (f) competenze
specialistiche nel campo delle biotecnologie ambientali; (g) competenze specialistiche nel campo
della bioinformatica con riferimento, in particolare, a sviluppo di banche dati, analisi genomiche e
proteomiche, capacità di utilizzare e sviluppare programmi per l'analisi di dati numerici,
progettazione e applicazione di modelli cellulari; (h) conoscenze e tecniche per la produzione di
nanoparticelle e complessi nanometrici;
° prevede l’erogazione di insegnamenti in lingua inglese con relativa valutazione in lingua
inglese;
° prevede come momento qualificante della formazione e della acquisizione di competenze una
tesi sperimentale presso laboratori di ricerca universitari e/o altri laboratori o strutture pubbliche o
private sia nazionali che stranieri;
° prevede l'espletamento di una prova finale con la produzione di un elaborato in cui vengono
riportati i risultati di una ricerca scientifica e tecnologica originale.
Pag. 2
I principali sbocchi occupazionali previsti dai corsi di laurea magistrale della classe LM-8 sono:
attività di promozione e sviluppo dell'innovazione scientifica e tecnologica in diversi contesti
applicativi; la gestione di strutture produttive nella bioindustria, nella diagnostica, nell'industria
chimica, di protezione ambientale, agroalimentare; la gestione di servizi negli ambiti connessi
con le biotecnologie industriali, come anche nei laboratori di analisi e di controllo biologico, nei
servizi di monitoraggio ambientale, nelle strutture del servizio sanitario nazionale. I laureati
potranno operare, nei campi propri della specializzazione acquisita, con funzioni di elevata
responsabilità, tenendo conto dei risvolti etici, tecnici e giuridici.
I contesti lavorativi specifici nei quali il laureato in Biotecnologie molecolari e bioinformatica può
essere inserito sono: l'industria farmaceutica, l'industria chimica, l'industria agroalimentare,
l'industria e i servizi per le biotecnologie ambientali, centri di servizi biotecnologici per le
applicazioni dell'informatica alla genomica e alla proteomica, laboratori di ricerca di Istituzioni
pubbliche e private.
In tali contesti il laureato in Biotecnologie molecolari e bioinformatica potrà occuparsi di
problematiche connesse alla bioinformatica e ad aspetti biotecnologici di interesse industriale e
ambientale quali, a titolo esemplificativo:
° processi fermentativi industriali per la produzione di metaboliti e per l’ottenimento di energia da
fonti rinnovabili
° produzione di intermedi e prodotti per la chimica fine e per l’industria agroalimentare
° controllo di processi biotecnologici
° sviluppo di tecniche diagnostiche innovative
° sviluppo di tecnologie per il risanamento ambientale
° analisi di sequenze nucleotidiche e di sequenze proteiche
° sviluppo di nuove molecole biologicamente attive attraverso lo studio delle interazioni
molecolari tra proteine e acidi nucleici e l'individuazione di nuovi bersagli molecolari
° progettazione e sviluppo di banche dati e di nuove metodologie di analisi dei dati biologici
Conoscenze per l'accesso
Possono accedere al corso di laurea magistrale in Biotecnologie molecolari e bioinformatica i
laureati della classe L-2 Biotecnologie e della precedente classe 1 Biotecnologie.
Possono altresì accedervi coloro che siano in possesso di una laurea di altra classe, nonchè
coloro che siano in possesso di altro titolo di studio conseguito all’estero e riconosciuto idoneo, a
condizione che dimostrino di possedere le competenze necessarie per seguire con profitto gli
studi. I requisiti curriculari richiesti per l’ammissione sono quelli propri dei laureati della classe L-2
Biotecnologie e della precedente classe 1 Biotecnologie; in particolare, l’accesso alla laurea
magistrale comporta il possesso di solide basi di matematica, fisica, chimica, biologia e
informatica, e l’avere acquisito almeno 60 CFU in gruppi di settori scientifico disciplinari
riconoscibili negli ambiti caratterizzanti della classe L-2 Biotecnologie e della precedente classe 1
Biotecnologie.
L'adeguata preparazione ed attitudine personale verrà valutata da un’apposita commissione
mediante un colloquio teso a verificare la preparazione degli studenti (vedere "Informazioni e
modalità organizzative per immatricolazione")
Struttura del corso
La durata normale del corso di laurea magistrale in Biotecnologie molecolari e bioinformatica è di
due anni.
Il corso è strutturato in quattro semestri, durante i quali sono previste diverse tipologie di attività
didattica per complessivi 120 crediti formativi, organizzati in lezioni frontali, laboratori, attività
seminariali, tirocinio.
Un credito formativo (CFU) corrisponde ad un carico standard di 25 ore di attività per lo studente
ed è così articolato:
- 8 ore di lezione teorica e 17 ore di rielaborazione personale;
- 16 ore di laboratorio o di esercitazione e 9 ore di rielaborazione personale;
- 25 ore di formazione di tirocinio e di attività formative relative alla preparazione della prova
finale.
Pag. 3
Ogni studente dovrà acquisire 54 CFU in attività formative comuni ai due curricula, 12 CFU in
attività formative a scelta guidata proprie di ciascun curriculum, 9 CFU in attività formative
liberamente scelte, 42 CFU per la prova finale,3 CFU in ulteriori conoscenze linguistiche.
L’acquisizione da parte dello studente dei crediti stabiliti per ciascuna attività formativa è
subordinata al superamento delle relative prove d’esame, che danno luogo a votazioni in
trentesimi, ai sensi della normativa di Ateneo. Per i corsi integrati, al cui svolgimento concorrono
più docenti, è individuato un docente che, in accordo con gli altri, presiede al coordinamento
delle modalità di verifica del profitto e alle relative registrazioni.
Le lezioni si svolgono nel periodo ottobre-gennaio (primo semestre) e nel periodo marzo-giugno
(secondo semestre). Gli esami, in forma scritta e orale, si svolgono nei mesi di gennaio-febbraio,
giugno-luglio e settembre.
Biblioteche
Biblioteca Biologica Interdipartimentale (Via Celoria, 26). Gli studenti regolarmente iscritti hanno
accesso a riviste, testi e banche dati elettroniche parte del Sistema Bibliotecario di Ateneo
Tutorato
Gli studenti potranno rivolgersi per orientamento di tipo organizzativo e culturale ai seguenti
docenti Tutor: Proff. Federica Briani, Isabella Dalle Donne, David Horner, Martin Kater, Paolo
Landini, Marco Nardini.
Prove di lingua / Informatica
Rientra nel percorso didattico al quale lo studente è tenuto ai fini della ammissione alla prova
finale il superamento di una prova di verifica con giudizio di approvato e acquisizione di 3 CFU,
relativa all’avanzata capacita’ di utilizzare fluentemente la lingua inglese, in forma scritta e orale,
e con riferimento anche al lessico disciplinare. L’accertamento della conoscenza avanzata della
Lingua Inglese dovra’ avvenire in uno dei seguenti modi:
- attraverso la presentazione di certificazioni di comprovata validita’ internazionale di livello B2 in
base ai livelli stabiliti dal CEF (Common European Framework), il cui elenco è consultabile sul
sito del Collegio Didattico Dipartimentale (http://www.ccdbiotec.unimi.it);
- attraverso la frequenza di uno degli insegnamenti erogati in lingua inglese attivati dal corso di
laurea ed il superamento del relativo esame.
Per fornire un supporto agli studenti sarà organizzato un corso di lingua inglese che NON
PREVEDE l'esame di profitto col docente.
Obbligo di frequenza
La frequenza ai corsi è da ritenersi obbligatoria.
Modalità di valutazione del profitto
Il corso di laurea magistrale in Biotecnologie molecolari e bioinformatica si articola in corsi di
insegnamento monodisciplinari, in corsi integrati, anche multidisciplinari, costituiti da unità
didattiche coordinate.
I docenti titolari degli insegnamenti o dei moduli coordinati partecipano alla valutazione collegiale
complessiva del profitto dello studente con le modalità previste dal Regolamento Didattico di
Ateneo.
Regole generali per iscrizione e ammissione agli appelli d'esame
L'iscrizione obbligatoria agli esami si effettua attraverso i terminali self-service o via Web
accedendo al servizio SIFA-On-Line dal sito http://www.unimi.it/. Senza l’iscrizione preventiva al
SIFA, l’esame non potrà essere verbalizzato e registrato nella carriera dello studente.
Formulazione e presentazione piano di studi
La presentazione di un Piano di studi preliminare cartaceo inerente il biennio magistrale potrà
essere richiesto agli studenti del primo anno entro i termini indicati dal Collegio Didattico
Dipartimentale.
La presentazione del Piano di studi definitivo deve essere effettuata al secondo anno di studio, di
norma tramite sistema elettronico (SIFA), entro i termini indicati dall’Ateneo (verificare sul sito,
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solitamente la finestra va da dicembre a febbraio-marzo). Non è consentita la presentazione o la
variazione del piano degli studi in periodi diversi e da parte di studenti non iscritti all'anno
accademico.
Si ricorda che la corrispondenza tra l'ultimo Piano di studi approvato e gli esami sostenuti è
condizione necessaria per l'ammissione alla laurea. Nel caso in cui, all'atto della presentazione
della domanda di laurea, la carriera risulti non conforme al Piano di studi lo studente non può
essere ammesso all'esame di laurea.
Caratteristiche della prova finale
Lo studente deve svolgere una tesi sperimentale che prevede la frequenza obbligatoria di un
laboratorio di ricerca universitario e/o altro laboratorio o struttura pubblica o privata sia nazionale
che straniera e la preparazione di un elaborato finale (tesi) scritto in italiano o in inglese relativo
all’attività svolta, per un totale di 42 CFU. La tesi, elaborata in modo originale dallo studente sotto
la guida di un relatore, redatta in lingua italiana o inglese, deve presentare una particolare
originalità di sviluppo, coerente con il suo ruolo formativo che completa il percorso di studio
biennale individuale.
Orario lezioni
Il primo semestre si svolgerà dal 30 settembre 2013 al 24 gennaio 2014.
Il secondo semestre si svolgerà dal 3 marzo 2014 al 13 giugno 2014.
L'inizio e la fine dei semestri potranno subire delle variazioni al momento della compilazione degli
orari che saranno disponibili al seguente indirizzo: http://www.ccdbiotec.unimi.it
MODALITA' DI ACCESSO: 1° ANNO LIBERO
Informazioni e modalità organizzative per immatricolazione
Domanda di ammissione
La domanda di ammissione è obbligatoria e dovrà essere effettuata per via telematica
rispettando le scadenze e seguendo le istruzioni riportate sul sito www.unimi.it , SEGRETERIE
STUDENTI, Immatricolarsi - frequentare - concludere, Immatricolarsi, Laurea magistrale (2°
livello); possono presentare domanda di ammissione i laureati ed i laureandi, anche di altro
Ateneo.
L’ammissione richiede il possesso di requisiti curricolari minimi e di un'adeguata preparazione
personale (DM 270/04).
Requisiti Curriculari
Possono accedere al corso di laurea magistrale in Biotecnologie molecolari e Bioinformatica i
laureati della classe L-2 Biotecnologie e della corrispondente classe relativa al D.M. 509/99.
Possono altresì accedervi coloro che siano in possesso di una laurea di altra classe, nonchè
coloro che siano in possesso di altro titolo di studio conseguito all’estero e riconosciuto idoneo, a
condizione che dimostrino di possedere le competenze necessarie per seguire con profitto gli
studi.
I requisiti curriculari richiesti per l’ammissione sono quelli propri dei laureati della classe L-2
Biotecnologie e della corrispondente classe relativa al D.M. 509/99; in particolare l’accesso alla
laurea magistrale comporta il possesso di solide basi di matematica, fisica, chimica, biologia e
informatica, e l’avere acquisito almeno 60 CFU in gruppi di settori scientifico disciplinari
riconoscibili negli ambiti caratterizzanti della classe L-2 Biotecnologie e della corrispondente
classe relativa al D.M. 509/99.
L'adeguata preparazione e attitudine personale verrà valutata da un’apposita commissione
mediante un colloquio teso a verificare la preparazione degli studenti.
Verifica della preparazione personale.
La preparazione personale di tutti i candidati sarà verificata, mediante colloquio su argomenti
relativi alle discipline trattate nei corsi fondamentali della citata laurea in Biotecnologie Industriali
e Ambientali.
Il colloquio verrà svolto da una commissione costituita da docenti nominati dal Collegio Didattico
Dipartimentale.
Pag. 5
Il colloquio potrà essere sostenuto sia da studenti già laureati che da studenti che prevedano di
laurearsi entro il 28 febbraio 2014.
Per l'anno accademico 2013/2014, le prove di verifica si svolgeranno il 24 settembre 2013 ore
14:30 ed il 22 gennaio 2014 ore 14:30, in via Celoria 26, Dipartimento di Bioscienze.
Coloro che hanno presentato domanda di ammissione dovranno presentarsi alla Commissione
esaminatrice muniti di un documento d'identità, nella data e nel luogo sopra indicati senza
ulteriore convocazione.
Link utili per immatricolazione
www.unimi.it - SEGRETERIE STUDENTI
Istruzioni operative
Immatricolazione
Potranno immatricolarsi solo i laureati che avranno superato con esito positivo la prova di
verifica.
I candidati ammessi potranno immatricolarsi dopo 5 giorni lavorativi dalla data del colloquio e
comunque entro il il 31 marzo 2014, termine ultimo fissato per l'immatricolazione, con le
procedure riportate sul sito web www.unimi.it - Segreteria studenti - Ammissione e
Immatricolazione alle lauree magistrali (biennio).
Gli studenti dell'Ateneo, che abbiano presentato domanda di ammissione e che si laureino da
ottobre 2013 al 28 febbraio 2014, potranno seguire insegnamenti e laboratori previsti dal corso di
laurea magistrale e sostenere i relativi esami acquisendo CFU in eccedenza rispetto ai 180
necessari alla laurea triennale.
Tali CFU, purché maturati entro il 31 gennaio 2014, saranno convalidati ai fini del conseguimento
dei 120 CFU richiesti per la laurea magistrale.
I candidati provenienti da altro Ateneo, non appena conseguita la laurea da ottobre 2013 a
febbraio 2014, dovranno provvedere ad aggiornare la documentazione presentata presso la
Segreteria Studenti. Eventuali variazioni delle date saranno pubblicati sui siti di Ateneo e del
Collegio Didattico Dipartimentale in Biotecnologie industriali e ambientali
Per l'accesso al corso degli studenti extracomunitari deve essere superata la prova di lingua
italiana nel mese di SETTEMBRE 2013.
N° posti riservati a studenti extracomunitari non soggiornanti in Italia
6
1° ANNO DI CORSO Attività formative obbligatorie comuni a tutti i curricula
Modulo/Unità
Erogazione Attività formativa
Cfu Settore
didattica
Bioinformatica e genomica comparata
BIO/11,
1 semestre
6
Parte del corso verrà tenuto in Lingua Inglese
BIO/18
BIO/11,
1 semestre Functional genomics (in Inglese)
6
BIO/18
Metodi chimici avanzati applicati alle
CHIM/06,
1 semestre
7
biotecnologie
CHIM/02
Metodi matematici e fisici applicati alle
FIS/03,
1 semestre
6
biotecnologie
MAT/08
CHIM/06,
1 semestre Processi e prodotti biotecnologici
6
CHIM/11
Biochemistry applied to the rational design of
2 semestre
5
BIO/10
biologically active molecules (in Inglese)
BIO/11,
2 semestre Biologia molecolare e cellulare avanzata
6
BIO/06
BIO/19,
2 semestre Microbiologia cellulare e molecolare
6
BIO/11,
BIO/18
Totale CFU
48
obbligatori
Forma Didattica
48 ore Lezioni
48 oreLezioni
56 ore Lezioni
48 ore Lezioni
48 ore Lezioni
32 ore Lezioni, 16
ore Esercitazioni
48 ore Lezioni
48 ore Lezioni
Pag. 6
2° ANNO DI CORSO (da attivare a partire dall'a.a. 2014/15) Attività formative obbligatorie comuni a tutti i
curricula
Modulo/Unità
Cfu Settore
Forma Didattica
didattica
AGR/01,
1 semestre Brevettazione e trasferimento tecnologico
6
IUS/04,
48 ore Lezioni
IUS/01
Totale CFU
6
obbligatori
ANNO DI CORSO NON DEFINITO Il Corso Avanzato di lingua inglese è organizzato SOLO come supporto
per l’acquisizione dei 3 CFU di inglese avanzato secondo i modi descritti nel manifesto
Modulo/Unità
Cfu Settore
Forma Didattica
didattica
1 semestre Lingua Inglese: corso avanzato
3
L-LIN/12
24 ore Lezioni
Totale CFU
3
obbligatori
Altre attività a scelta comuni a tutti i curricula
Lo studente deve conseguire 9 CFU in attività formative liberamente scelte
Attività conclusive comuni a tutti i curricula
2 semestre Prova finale
42
Totale CFU
obbligatori
42
ELENCO CURRICULA ATTIVI
Biotecnologie molecolari per l'industria e per l'ambiente
Bioinformatica
CURRICULUM: [F96-A] Biotecnologie molecolari per l'industria e per l'ambiente
2° ANNO DI CORSO (da attivare a partire dall'a.a. 2014/15) Attività formative obbligatorie specifiche del
curriculum Biotecnologie molecolari per l'industria e per l'ambiente
Forma
Modulo/Unità didattica
Cfu Settore
Didattica
Applicazioni biotecnologiche
1 semestre
6
BIO/19
48 ore Lezioni
per l'ambiente
Totale CFU obbligatori
6
Altre attività a scelta specifiche del curriculum Biotecnologie molecolari per l'industria e per l'ambiente
Lo studente deve scegliere uno dei seguenti insegnamenti
unità didattica: nanotecnologie per le
CHIM/04,
1 semestre Bio-nanotecnologie (tot. cfu: 6)
3
24 ore Lezioni
scienze della vita
FIS/03
CHIM/04,
unità didattica: biomateriali organici
3
24 ore Lezioni
FIS/03
Biotecnologie vegetali
BIO/04,
2 semestre
6
48 ore Lezioni
industriali e ambientali
BIO/18
CURRICULUM: [F96-B] Bioinformatica
Altre attività a scelta specifiche del curriculum Bioinformatica
Lo studente deve scegliere uno dei seguenti insegnamenti
1 semestre
Biounità didattica: nanotecnologie
nanotecnologie
per le scienze della vita
(tot. cfu: 6)
3
CHIM/04,
24 ore Lezioni
FIS/03
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unità didattica: biomateriali
organici
2 semestre
Lo studente deve scegliere uno
dei seguenti insegnamenti
1 semestre
2 semestre
Metodi
bioinformatici
Systems biology
Proteomica
strutturale
3
CHIM/04,
24 ore Lezioni
FIS/03
6 INF/01
48 ore Lezioni
6 INF/01
48 ore Lezioni
6 BIO/10
48 ore Lezioni
PROPEDEUTICITA'
Per il superamento degli esami del biennio specialistico non sono previste propedeuticità, nè sono previsti
vincoli didattici per il passaggio dal I al II anno di corso.
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PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI ATTIVATI
A.A. 2013/2014
Applicazioni biotecnologiche per l'ambiente
LANDINI , PAOLO
DIPARTIMENTO DI BIOSCIENZE
E-Mail: [email protected]
FALCIOLA , LUIGI
DIPARTIMENTO DI CHIMICA
L'INSEGNAMENTO SVILUPPA CREDITI
DISCIPLINARI
3 cfu BIO/19 (3 cfu)
3 cfu CHIM/02 (3 cfu)
Sensori per il monitoraggio ambientale (3 cfu)
3 cfu CHIM/02 (3 cfu)
Microbiologia applicata all'ambiente (3 cfu)
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso, oltre a riprendere ed approfondire tematiche di biotecnologie ambientali già apprese
durante la Laurea Triennale, introduce nuovi argomenti, in particolare le basi del funzionamento
e le possibili applicazioni di sensori e biosensori in cambio ambientale. Lo scopo del corso è
quello di fornire allo studente una conoscenza dettagliata delle metodologie affrontate, tale da
metterlo nelle condizioni di utilizzarle per risolvere le problematiche di biotecnologie ambientali
che si troverà a dover affrontare. Il corso utilizzerà lezioni frontali e discussione di letteratura
scientifica su tematiche di biotecnologie ambientali.
Programma
Sensori per il monitoraggio ambientale
Definizione di sensore e biosensore. Affinità e differenze.
Applicazioni dei sensori e dei biosensori, loro classificazione. Caratteristiche di un buon
sensore. Componenti biologiche e loro sistemi di immobilizzazione.
Sistemi di transduzione: Transduttori elettrochimici (Transduttori Potenziometrici, Transduttori
Amperometrici, Transduttori Conduttimetrici); Transduttori FET (IGFET, CHEMFET, ISFET,
ENFET); Transduttori Ottici; Transduttori Piezoelettrici; Transduttori termici; Nasi Elettronici e
loro impiego.
Analisi delle acque: Analisi Chimiche (TOC, COD, TOX); Analisi Biochimiche (BOD); Tossicità;
Biodegradabilità
Pag. 9
Applicazioni a casi reali
Microbiologia applicata all'ambiente
Utilizzo di biosensori microbici in applicazioni biotecnologiche ambientali complesse. Utilizzo di
microrganismi indicatori e loro tracciabilità. Studio di metodologie di ecologia microbica e di
monitoraggio molecolare di comunità microbiche: DGGE, TRFLP, metagenomica.
Studio di casi specifici di problematica ambientale presi da letteratura scientifica.
Materiale di riferimento
B.R. Eggins, “Chemical sensors and biosensors”, John Wiley & Sons, LTD
Dispense fornite dal docente
Propedeuticità consigliate
Metodi matematici chimici e fisici applicati alle biotecnologie;
Microbiologia cellulare e molecolare
Metodi Didattici
Modalità di esame: Orale; modalità di frequenza: fortemente consigliata; modalità di erogazione:
tradizionale
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Biochemistry applied to the rational design of biologically active molecules
NARDINI , MARCO
VANONI , MARIA ANTONIETTA
L'INSEGNAMENTO SVILUPPA
DISCIPLINARI
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Scopo del corso è fornire gli strumenti teorici fondamentali per la comprensione dei moderni
processi di sviluppo di farmaci che fanno ampio uso delle conoscenze derivate dalla biologia
strutturale e dall'enzimologia per l'identificazione di potenziali bersagli molecolari e lo sviluppo di
molecole modulatrici dell'attivita' di proteine. Il corso (strutturato nelle due unità didattiche di
Structural biology ed Enzymology) si collega idealmente a quello di “Metodi chimici avanzati
applicati alle biotecnologie”.
Programma
- Cenni sull’identificazione di bersagli molecolari di farmaci, mediante tecniche bioinformatiche,
genomiche, trascrittomiche e proteomiche. Criteri per la validazione di bersagli farmacologici.
- Richiami sulla struttura covalente delle molecole proteiche, sulla loro architettura
tridimensionale e sui fattori che ne stabilizzano la conformazione nativa. Moduli proteici e
classificazione delle proteine globulari. Interazioni fra subunità. Relazione struttura-sequenza:
modelli per omologia. Stabilità delle proteine e loro flessibilità.
- Riconoscimento molecolare, localizzazione dei siti di legame e loro natura. -Relazione
struttura-catalisi negli enzimi: geometria del sito attivo, fattore di prossimità e destabilizzazione
dello stato fondamentale, stabilizzazione degli stati di transizione ed esclusione dell’acqua.
Strategie per identificare residui catalitici e siti di interazione con ligandi ed effettori (tecniche di
“docking”). Basi strutturali per l’inibizione di enzimi. Esempi.
- Catalisi chimica e catalisi enzimatica: principi generali
- Metodi di saggio in vitro dell’attività enzimatica quale presupposto per la valutazione di
potenziali effettori (inibitori o attivatori) e per la determinazione dei meccanismi di reazione di
enzimi bersaglio di farmaci. Metodi discontinui e continui. Reazioni accoppiate. Requisiti per la
messa a punto di metodi ad alta processività (“high throughput”) per lo screening di inibitori o
attivatori.
- Tecniche cinetiche per la determinazione del meccanismo catalitico di enzimi (stato
stazionario e pre-stazionario). Implicazioni della struttura di analoghi del substrato, intermedi e
stati di transizione nella progettazione di inibitori enzimatici.
Pag. 11
- Meccanismi di inibizione enzimatica. Effetto dei diversi tipi di inibitore sui parametri cinetici
apparenti di una reazione enzimatica. Inibitori reversibili, analoghi del substrato e analoghi dello
stato di transizione, inibitori lenti e ad alta affinita’. Inibitori covalenti. Substrati suicidi (Inibitori
basati sul meccanismo di reazione).
Effetti isotopici cinetici quale strumento potente per la determinazione della struttura dello stato
di transizione della reazione enzimatica.
• Voet & Voet, Biochemistry, Wiley;
• Fersht, A. Structure and mechanism in protein science (Freeman)
• The Enzymes (Boyer, ed), 3° Edition, Volume 2, Academic Press
• Methods in Enzymology , several volumes
• Frey, P. and Hegeman, A.D. “Enzymatic reaction mechanisms” Oxfprd University Press (2007)
• Struttura e funzione delle proteine (G.A. Petsko& D. Ringe) ZANICHELLI
• Articoli dalla letteratura recente
• I materiali videoproiettati durante le lezioni, oltre ad altri sussidi, sono disponibili presso il sito
ARIEL, portale della didattica online dell’Università degli Studi di Milano (http://ariel.ctu.unimi.it).
Questi materiali didattici non sostituiscono il libro di testo. Il loro uso è inoltre riservato agli
studenti iscritti al Corso di Laurea e pertanto la loro diffusione non è autorizzata.
Prerequisiti e modalità d'esame
L'esame consiste in una prova scritta obbligatoria che punta ad accertare le conoscenze dello
studente sugli aspetti teorici e pratici della materia trattati nelle due unità didattiche di Biologia
Strutturale ed Enzimologia. La prova scritta richiede la risposta a domande aperte e/o la
soluzione di esercizi di tipo applicativo, aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati
durante il corso. L’esame può essere sostenuto in lingua Italiana o in Inglese (in quest'ultimo
caso gli studenti potranno acquisire i crediti di lingua Inglese). Durante l’esame non è ammessa
la consultazione di testi o appunti. Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità di
valutazione saranno illustrate durante il corso.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria; modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento
Inglese.
Pagine web
http://mavanonibapsmba.ariel.ctu.unimi.it
Pag. 12
Bioinformatica e genomica comparata
GISSI , CARMELA
HORNER , DAVID STEPHEN
DISCIPLINARI
6 cfu BIO/11 , BIO/18
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Comprendere le principali caratteristiche strutturali e funzionali dei genomi di procarioti e
eucarioti e dei loro meccanismi evolutivi.
Acquisire conoscenze teoriche e competenze pratiche (livello intermedio) per lo svolgimento di
studi di genomica comparata.
Comprendere l'importanza dell'evoluzione delle famiglie geniche.
Identificare elementi potenzialmente coinvolti nella regolazione dell'espressione genica.
Comprendere le modalità di analisi dei dati di sequenziamento “next-generation” e il ruolo di
queste tecnologie nella biologia molecolare moderna.
Programma
Genomica comparata
Organismi modello per progetti genomici. Caratteristiche generali dei genomi di eubatteri,
archeobatteri e eucarioti: dimensioni e struttura del genoma, contenuto genico, struttura e
organizzazione di geni proteici, elementi ripetuti, elementi trasponibili, proprietà composizionali
(GC%, skew, codon usage, chirocore, isocore dei vertebrati).
Trasferimenti orizzontali nei procarioti. Trans-splicing in C. elegans e eucarioti inferiori. Gli
introni di procarioti e eucarioti inferiori.
Approfondimenti sul genoma nucleare di Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans,
Drosophila melanogaster, Homo sapiens
Evoluzione del genoma mitocondriale da Placozoa a Metazoa come caso di studio
dell’evoluzione di un intero genoma. Caratteristiche del genoma mitocodriale quali: contenuto
genico, sintenie, meccanismi di riarrangiamento genomico, asimmetria composizionale, regioni
non codificanti, regione di controllo e i segnali regolatori della trascrizione e replicazione,
variazioni del codice genetiche, omoplasmia e eteroplasmia. Correlazione tra le suddette
caratteristiche strutturali del genoma mitocondriale e i processi di replicazione, trascrizione e
traduzione mitocondriale, (incluso frameshift traduzionale).
Bioinformatica
La ricostruzione di rapporti evolutivi tra sequenze omologhe:
Identificazione ed allineamento di sequenze omologhe
Pag. 13
Modelli stocastici di evoluzione molecolare
Metodi basati sulle distanze genetiche, la massima parsimonia e metodi probabilistici
Misure di Confidenza: il bootstrap
Pressione selettiva durante l’evoluzione
Metodi di sequenziamento “nuova generazione”:
Le piattaforme Roche 454, Illumina Solexa, ABI SOLiD
Applicazioni di sequenziamento/risequenziamento di genomi
Approcci moderni per la predizione ed annotazione di geni
Approcci ab-initio
Approcci basati sulla genomica comparata
Annotazione genica usando data di sequenziamento “nuova generazione”
Splicing e splicing alternativo
Predizione tramite genomica comparata
Metodi basati sull’uso di EST/cDNA/dati di sequenziamento “nuova generazione”
Predizione in-silico di siti di legame di fattori di trascrizione
Approcci basati su genomica comparata
ChIP/Chip e ChIPseq
Predizione ed analisi in-silico di RNA non-codificanti.
(RNA strutturali, snRNA e siRNA endogeni).
• Genomi 3. Brown TA. Edises 2004
• Handbook of Comparative Genomics. Saccone C, Pesole G Wiley. 2003
• Diapositive di lezione a disposizione sul sito web del Prof. Horner
(http://159.149.160.52/beacon/Didattica/david/david2/DSH2/BMB_2012.html) e sul sito Ariel
(Prof.ssa Gissi)
• Articoli scientifici forniti dal docente
Prerequisiti: conoscenza approfondita della biologia molecolare (replicazione del DNA,
trascrizione, traduzione, tipologia e struttura dei geni eucarioti e procariotici).
La prova di esame consiste in uno scritto con domande aperte per gli argomenti di Genomica
Comparata e domande sia aperte che chiuse per gli argomenti di Bioinformatica. Le domande
sono volte ad accertare l’effettiva comprensione degli argomenti trattati. Tempo a disposizione:
tre ore.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: fortemente consigliata; modalità di erogazione: tradizionale.
Lingua di insegnamento: Italiano (Genomica comparata); Inglese (Bioinformatica)
Pag. 14
Biologia molecolare e cellulare avanzata
DALLE DONNE , ISABELLA
MARINI , FEDERICA
DISCIPLINARI
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Questo corso intende fornire conoscenze approfondite sui processi cellulari e molecolari
deputati a mantenere la stabilità del genoma e sui principali effetti cellulari dello stress
ossidativo e sulla segnalazione cellulare dipendente da variazioni strettamente regolate nei
livelli di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e dell'azoto (RNS) e nello stato redox (“redox
signalling”).
Programma
Biologia cellulare
Il modulo di “biologia cellulare” intende fornire una chiara panoramica dei principali sistemi e
condizioni che portano all’insorgenza di una condizione di stress ossidativo, delle principali
risposte cellulari allo stress ossidativo e del ruolo, recentemente riconosciuto, di trasduttori del
segnale svolto da specifiche ROS/RNS in funzioni cellulari fondamentali, quali l’attivazione
genica e la difesa cellulare. Particolare attenzione sarà rivolta ai sistemi antiossidanti enzimatici
e non-enzimatici che mantengono lo stato redox cellulare ed extracellulare ed al ruolo svolto dai
sistemi tiolici (proteici e non proteici) nella regolazione della segnalazione cellulare e nella
difesa cellulare. Saranno infine considerate alcune implicazioni patologiche dello stress
ossidativo.
• Aspetti cellulari dello stress ossidativo:
o stress ossidativo, specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto (RONS), sistemi redox;
o sistemi tiolici e tioli redox-sensibili cellulari ed extracellulari;
o produzione di RONS, effetti cellulari delle RONS e risposte cellulari alle RONS;
o danno cellulare, reversibile ed irreversibile; adattamenti cellulari; morte cellulare;
o difese antiossidanti cellulari ed extracellulari;
o produzione di RONS nella difesa cellulare contro le infezioni: fagociti professionisti e risposta
immunitaria innata;
o il ruolo delle RONS nei processi di segnalazione cellulare: vie di segnalazione cellulare
attivate in risposta a stress ossidativo;
o le proteine come principale bersaglio cellulare delle RONS; modificazioni ossidative posttraduzionali reversibili ed irreversibili;
Pag. 15
o principali conseguenze dell’ossidazione delle proteine; effetti sulla regolazione e l’espressione
genica e la modulazione di vie di segnalazione cellulare; fattori di trascrizione redox-regolati:
alcuni esempi;
o riparazione, degradazione o accumulo di proteine ossidate;
o invecchiamento e patologie correlate a stress ossidativo.
Esempi specifici dei principali argomenti trattati saranno scelti annualmente, scegliendoli tra le
pubblicazioni recenti più interessanti.
Biologia molecolare
Il modulo di “biologia molecolare avanzata” intende fornire una dettagliata panoramica sulla
struttura del genoma e sui meccanismi molecolari che ne regolano la stabilità. Verranno prese
in considerazione patologie umane derivanti da difetti nei processi responsabili del
mantenimento dell’integrità del genoma.
Il mantenimento della stabilità genomica:
o Il genoma: struttura ed organizzazione;
o perchè è importante mantenere la stabilità del genoma;
o cause dell’alterazione del numero/struttura dei cromosomi;
o cause delle alterazioni della molecola di DNA;
o meccanismi rilevanti per il corretto mantenimento dei cromosomi;
o meccanismi deputati alla riparazione di lesioni genomiche;
o sistemi di sorveglianza che sovrintendono alla stabilità del genoma;
o patologie correlate ad un aumento dell’instabilità genomica;
o ruolo dei meccanismi di risposta ai danni al DNA nel mediare diversi processi quali stabilità
genomica, attività del sistema immunitario e normale sviluppo embrionale;
o i sistemi di mantenimento della stabilità del genoma come bersagli per la terapia.
Biologia cellulare
Durante il corso saranno indicati articoli di ricerca e reviews inerenti agli argomenti trattati a
lezione.
Testi di consultazione
Bruce Alberts et al., “Biologia molecolare della cellula”, V ed., Zanichelli.
Becker W.M., Kleinsmith L.J., Hardin J. Gregory G.P, “Il mondo della cellula”, settima edizione
Pearson, 2009.
Cooper G.M., Hausman R.E., La cellula: un approccio molecolare, terza edizione, Piccin, 2012.
Biologia molecolare
Lavori scientifici e reviews inerenti agli argomenti trattati a lezione verranno comunicati di volta
in volta a lezione.
Testi di consultazione:
J.D. Watson, T.A Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine and R. Losick “Biologia molecolare del
gene” Sesta edizione, Zanichelli.
Friedberg, E. C., Walker, G. C., Siede, W., Wood, R. D., Schultz, R. A. & Ellenberger, T. (2005)
DNA repair and mutagenesis (ASM Press).
Pag. 16
L'esame consiste in una prova orale riguardante l'intero programma
Biologia generale o Biologia cellulare, Biologia e fisiologia cellulare animale e vegetale, Biologia
molecolare
Metodi Didattici
Italiano
Pag. 17
Bio-nanotecnologie
RANUCCI , ELISABETTA
MILANI , PAOLO
DIPARTIMENTO DI FISICA
L'INSEGNAMENTO SVILUPPA CREDITI SUI SEGUENTI
DISCIPLINARI
6 cfu CHIM/04 , FIS/03
Unità didattica: nanotecnologie per le scienze della vita (3 cfu)
Unità didattica: biomateriali organici (3 cfu)
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso si propone di fornire: (1) un'introduzione alla nanotecnologia ed alle metodologie di
fabbricazione e caratterizzazione di sistemi nano e microstrutturati e (2) conoscenze di base
sull'uso di polimeri sintetici o naturali in forma di aggregati nanometrici per fini diagnostici o
terapeutici.
Programma
Nanotecnologie per le scienze della vita
Concetti di base di scienza dei polimeri: definizione di macromolecola, distribuzione dei pesi
molecolari, proprietà chimiche e chimico-fisiche dei polimeri. Polimeri nanostrutturati per
applicazioni biotecnologiche: liposomi stabilizzati con polimeri, micelle polimeriche, nano- e
microparticelle bioerodibili, dendrimeri e nanogeli per il rilascio controllato di farmaci e marcatori
diagnostici. Microbolle come agenti di contrasto per imaging ultrasuoni. Complessi polimeroDNA (“polyplexes”) per la terapia genica. Idrogeli nano- e “micropatternati” per l’ ingegneria
tissutale.
Biomateriali organici
Nanotecnologia: concetti introduttivi. Definizioni, classificazione e struttura di sistemi
nanostrutturati. Approcci alla nanofabbricazione. Produzione, caratterizzazione e assemblggio
di nanoparticelle. Proprieta’ ottiche di nano particelle. Imaging di sistemi nanostrutturati:
microscopia di contatto. Microscopia a forza atomica per applicazioni biologiche. Materiali
nanostrutturati biocompatibili. Microfabbricazione: concetti generali. Lab-on chip: integrazione di
micro e nanosistemi.
Dispense del docente, copie delle slides presentate durante le lezioni.
Pag. 18
Metodi Didattici
Italiano
Parte 1. Orale
Parte 2: Prova scritta con domande aperte vertenti sui principali argomenti del programma.
Prova orale facoltativa su argomento specifico di approfondimento da concordare con il docente
Sarà facoltativa la presentazione di una relazione, con presentazione su argomenti a scelta
attinenti al programma del corso.
Conoscenze di base in Chimica generale e inorganica, Chimica organica e Fisica
Italiano
Pag. 19
Biotecnologie vegetali industriali e ambientali
MORANDINI , PIERO ANGELO
PESARESI , PAOLO
DISCIPLINARI
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso si propone di presentare e discutere i criteri e metodi per la formulazione di un progetto
biotecnologico, basato sull'utilizzazione di cellule vegetali o piante, per produzioni di interesse
industriale o per la tutela ambientale. E' prevista almeno una visita ad una azienda/centro di
ricerca del settore.
Programma
Parte 1- Biotecnologie vegetali industriali (3 CFU)
In questa parte si affrontano due questioni fondamentali per l’ingegneria metabolica: 1) quali
siano i fattori che regolano i flussi metabolici in vivo e 2) quali siano i modi più efficaci per
migliorare le rese in un certo prodotto (alterare le concentrazioni o i flussi). Le questioni
verranno affrontate usando gli strumenti della teoria dell’Analisi del Controllo Metabolico.
Verranno discusse le limitazioni dovute alla domanda/offerta di intermedi metabolici e le
evidenze a sostegno del cosiddetto “metodo universale” (attivazione parallela) per l’incremento
dei flussi e le relative implicazioni per le strategie di manipolazione.
Verranno presentati diversi casi di interventi biotecnologici (di cui saranno discussi efficacia,
pregi e limiti), tra cui: l’inattivazione di tossine ed allergeni e la produzione di materie prime per
usi industriali (amidi, lipidi, zuccheri, vitamine, aminoacidi, farmaci, aromi...etc.).
Parte 2- Biotecnologie vegetali ambientali (3 CFU)
In questa parte si discutono gli strumenti tecnici e le basi teoriche per la risoluzione di problemi
di miglioramento genetico in merito alla produzione di biocombustibili, alla resistenza ad erbicidi
e agenti patogeni, alla produzione di alimenti con migliorate qualità nutritive.
Vengono prima trattati i costrutti per la creazione di piante ed alghe transgeniche e i
meccanismi molecolari alle base della trasformazione mediata da Agrobatterio. Saranno
analizzati gli elementi costitutivi dei vettori: Promotori, Enhancers, Multi-Cloning-Sites,
Terminatori, Geni Marcatori, Geni Reporter, Origini di Replicazione, Promotori Inducibili, Sistemi
di Escissione del Marcatore e Sistemi alternativi alla selezione su Antibiotico.
Vengono successivamente presi in esame gli organismi e le strategie attualmente utilizzate per
la produzione di biocombustili di prima, seconda e terza generazione. Esempi di miglioramento
Pag. 20
genetico di piante e alghe per la produzione di bioetanolo, biodiesel e idrogeno saranno
analizzati in dettaglio.
Per ultimo saranno considerate le specie vegetali modificate per transgenesi o mutagenesi
presenti sul mercato. In particolare, saranno descritte le caratteristiche genetiche di piante
resistenti agli erbicidi, a certi patogeni o con migliorate proprietà nutritive.
[1] Fell, Understanding the control of Metabolism Portland Press (1997)
[2] Dennis/Turpin Plant Metabolism (1998) Longman; nuova edizione.
[3] Lea/Leegood Plant Biochemistry and Molecular Biology (1993) Wiley & sons.
Ulteriori articoli saranno forniti durante il corso
[4] Articoli e dispense relative alla parte 2 saranno fornite a lezione
L'esame consiste in una prova orale con domande aperte sul contenuto delle lezioni, degli
articoli forniti come bibliografia e la loro interpretazione. La durata complessiva dell'esame è di
30-60 minuti.
Metodi Didattici
Italiano
Pagine web
http://users.unimi.it/morandin/CorsoBIV/IndexBIVA-I.html
http://ppesaresibvia.ariel.ctu.unimi.it/v1/home/Default.aspx
Pag. 21
Brevettazione e trasferimento tecnologico
Mutuato dal corso “Brevetti e gestione dell'innovazione”,Laurea magistrale in CHIMICA
INDUSTRIALE E GESTIONALE (Classe LM-71)
DISCIPLINARI
6 cfu AGR/01 , IUS/01 , IUS/04
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Descrivere e analizzare gli elementi su cui si basa l'attività di innovazione scientifico-tecnologica
in ambito industriale:dalla nascita delle idee innovative alla loro pratica applicazione sul mercato
o all'interno dell'azienda.
Il linguaggio e gli aspetti gestionali relativi allo svolgimento delle attività di ricerca e innovazione
analizzati nell'ambito di questo insegnamento mirano a integrare le conoscenze più
strettamente tecnico-scientifiche dello studente con conoscenze utili dal punto di vista delle
modalità operative e della comprensione del contesto più generale in cui nascono e si svolgono
i progetti di innovazione riguardanti prodotti, processi,tecnologie,servizi. Ciò al fine di facilitare,
quindi, l'inserimento operativo futuro dello studente stesso nelle realtà industriali a vocazione
innovativa e rivolte a mercati fortemente competitivi.
Conoscere cosa è un brevetto, come lo si ottiene e come lo si utilizza; apprendere gli elementi
di base per proteggere le invenzioni nel settore chimico-farmaceutico
Programma
Gestione dell’innovazione
Il corso riguarda i principali aspetti della gestione dell' innovazione tecnologica, intesa come
processo basato sulla ricerca e sviluppo per l’introduzione di nuovi prodotti, processi,
tecnologie, servizi, in particolare dal punto di vista industriale. Di seguito sono indicati gli
argomenti trattati specificatamente.
Terminologia del settore, ricerca di base, ricerca applicata, sviluppo ed esempi di come
intervengono in alcuni casi concreti. Sviluppo precompetitivo e industrializzazione; innovazione
radicale e incrementale, rispettivi aspetti caratterizzanti. L’innovazione come processo
aziendale integrato, le principali funzioni coinvolte (innovation chain). Motivazione e
generazione delle idee innovative, approcci per stimolare la creatività. Gestione delle
conoscenze: competenze di base e “sistema conoscenze”, organizzazione e finalizzazione delle
conoscenze, Knowledge discovery, data mining; monitoraggio tecnologico. Valutazione delle
idee, ad esempio mediante compilazione di check list o altri strumenti, definizione dei progetti.
Elaborazione e analisi di un business and technology plan, analisi economico-finanziaria di un
progetto. Gestione dei progetti e del portafoglio progetti, utilizzando, per esempio, l’approccio
Stage and Gate. Strumenti di pianificazione delle attività (es. diagramma Gantt).
Organizzazione della R&S: strutture organizzative generali (centralizzate, decentralizzate,
ibride) e loro gestione. Organizzazione interna della R&S; organizzazioni operative (funzionale,
per progetto, a matrice). I comitati per l’innovazione. Il ponte verso la produzione
Pag. 22
Brevettistica
I requisiti di validità del brevetto. Invenzioni di prodotto, di procedimento e d’uso. Struttura della
domanda di brevetto. Procedura di brevettazione. Stato dell’arte. Rivendicazioni di formula
generale. Riferimenti incrociati. Invenzioni di selezione. Sovrapposizione di intervalli.
Anticipazione implicita. Accessibilità e analizzabilità. Rivendicazioni product-by-process.
Rivendicazioni di uso terapeutico. Regimi di dosaggio. Intermedi di reazione. Enantiomeri.
Forme polimorfe. Certificati di protezione complementare. Nullità e decadenza del brevetto.
L’ambito dell'esclusiva. La circolazione del brevetto. La difesa del brevetto. La tutela cautelare
del brevetto.
Letture raccomandate
1) dispense del docente;
2) “Gestione dell’Innovazione”, Melissa A. Schilling, McGraw-Hill,2005;
3) “L’innovazione che funziona”, T. Davila, Marc J. Epstein, R: Shelton, Sperling&Kupfer Editori,
2006.
Brevettistica
1) Vanzetti - Di Cataldo, Manuale di diritto Industriale, Ed. Giuffrè, Milano 2009;
2) Case Law of the Boards of Appeal of the European Patent Office, 6th edition, July 2010;
3) Derk Visser, The Annotated European Patent Convention, 18th edition, 2011, TEL;
4) Hansen - Hirsch, Protecting Inventions in Chemistry, 1997, Wiley-VCH
Modalità di esame: scritto e orale.
L’esame è organizzato in un’unica prova scritta sugli argomenti trattati in entrambi i moduli in cui
si articola il corso. La prova prevederà, tipicamente, 5 domande per ciascun modulo (totale 10
domande) che mireranno ad accertare il livello di apprendimento dello studente sugli argomenti
trattati a lezione e che potranno includere l’eventuale discussione di semplici casi praticoapplicativi.
Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità di valutazione saranno illustrate durante il
corso.
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: fortemente consigliata; modalità di erogazione: tradizionale
Italiano
Pag. 23
Functional genomics
KATER , MARTIN
DISCIPLINARI
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso ha come principale obbiettivo quello di far conoscere agli studenti le moderne strategie
di genomica funzionale applicate a diversi organismi modello.
Programma
Il corso è suddiviso in tre parti: DNA, RNA e Proteine. La prima parte del corso è incentrata allo
studio del DNA e prende in rassegna le strategie per il sequenziamento dei genomi, l'analisi
delle sequenze genomiche, le famiglie geniche e le strategie per il silenziamento dei geni. La
parte dedicata al RNA è incentrata alle analisi di trascrittomica e spiegherà come le informazioni
ottenute con questo metodo possono essere utilizzate per chiarire la funzione di geni e
individuare vie regolative dell'espressione genica.
Per quanto riguarda le proteine, il corso illustrerà i principi alla base delle analisi di proteomica,
dello studio delle interazioni proteina-proteina e dei complessi proteici.
Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di integrare queste tre parti e definire
delle strategie per analizzare la funzione di geni in organismi procarioti e eucarioti sia
unicellulari che pluricellulari.
Il corso descrive le più moderne tecnologie utilizzate negli studi di genomica funzionale,
pertanto non esistono testi di riferimento da poter consigliare. Il Prof. Kater fornirà di volta in
volta il materiale necessario ad approfondire gli argomenti trattati.
L'esame è scritto e consiste in 6 domande generali su temi trattati durante il corso.
Corsi di Genetica e Biologia Molecolare
Metodi Didattici
Inglese
Pag. 24
Metodi bioinformatici
VALENTINI , GIORGIO
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA
DISCIPLINARI
6 cfu INF/01 (6 cfu)
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso ha come obiettivo fornire strumenti metodologici per l'analisi di dati biomolecolari
complessi, tramite lo studio e l'applicazione di metodi di apprendimento automatico.
Il corso tratta alcuni problemi rilevanti nell'ambito della bioinformatica, inserendoli nel contesto
delle principali aree di ricerca di questa disciplina.
Le lezioni alternano una trattazione intuitiva dei metodi di biologia computazionale con laboratori
in cui le nozioni apprese sono applicate all'analisi di dati biomolecolari reali.
Programma
0. Modulo preliminare sul linguaggio R. Identificatori e variabili; operatori, espressioni e
istruzioni. Strutture dati fondamentali in R: vettori, fattori, matrici, array, liste. Strutture di
controllo del flusso di esecuzione: blocchi, istruzioni condizionali, iterazioni. Funzioni e script.
Operazioni di I/O.Programmazione object oriented in R. Package ed "estensioni" del linguaggio
R. Il progetto Bioconductor.
1.Bioinformatica come approccio interdisciplinare alle discipline "omiche" (genomica,
proteomica, trascrittomica, metabolomica)
2. Metodi non supervisionati.
2.1. Algoritmi di clustering per l'analisi di dati omici: algoritmi k-means, fuzzy k-means, algoritmi
gerarchici, self-organizing maps.
2.2 Analisi dell'affidabilita' dei cluster con metodi basati sulla stabilita'. Applicazioni alla ricerca di
sottoclassi patologiche clinicamente rilevanti.
3. Metodi supervisionati.
3.1 Metodi per l'analisi dell'arricchimento funzionale.
Analisi dell'espressione differenziale: t-test, test di Wilcoxon, test non parametrici. Analisi
dell'arricchimento funzionale di insiemi di geni rispetto ai termini della Gene Ontology e rispetto
ai pathway attivati in diverse condizioni fisiologiche e patologiche.
3.2 Predizione delle funzioni geniche. Metodi di apprendimento supervisionato per la predizione
delle annotazioni funzionali dei geni: classificatori Naive-Bayes, reti neurali, Support Vector
Machine. Metodi di ensemble per l'integrazione di sorgenti multiple di informazione "omica".
4. Metodi semi-supervisionati.
4.1 Metodi per l'analisi di reti bio-molecolari. Reti di interazione biomolecolare, reti di interazione
funzionale e loro modellazione come grafi. Algoritmi basati su grafi per l'analisi semisupervisionata di reti biomolecolari: Guilt-by-association (GBA); Random walk (RW); random
walk con restart (RWR); Algoritmi di label propagation.
Pag. 25
4.2 Predizione della funzione delle proteine e predizione della associazione di geni a malattie
come problemi di ranking dei nodi in grafi etichettati.
G. Yona Introduction to Computational Proteomics Chapman & Hall/CRC, 2011.
Z.R. Yang, Machine learning approaches to bioinformatics, World Scientific, 2010.
Sono richieste conoscenze di base sul linguaggio R. All'inizio del corso verrà comunque svolto
un modulo didattico dedicato a tale linguaggio, poiché le applicazioni dei metodi studiati a
lezione saranno svolte utilizzando package software in linguaggio R.
L'esame si articola in due parti:
a) Sviluppo e implementazione di un metodo di biologia computazionale discusso a lezione e
sua applicazione ad un problema rilevante nell'ambito della biologia molecolare.
Redazione di un report scritto che sintetizzi i metodi ed i risultati ottenuti.
b) Discussione orale del report e degli argomenti trattati durante il corso.
Metodi Didattici
Italiano
Pag. 26
Metodi chimici avanzati applicati alle biotecnologie
LO PRESTI , LEONARDO
POTENZA , DONATELLA
EMail: [email protected]
SENECI , PIERFAUSTO
DISCIPLINARI
7 cfu CHIM/02 , CHIM/06
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Obiettivo generale: Questo corso si propone di fornire allo studente un solido background
teorico, analitico ed applicativo nel campo del drug design e dell'ottimizzazione chimica targetoriented di composti bioattivi.
Parte 1a: Questa parte intende offrire una panoramica dei moderni metodi chimico-fisici per
l'indagine della struttura molecolare.
Parte 1b: Questa parte mira ad introdurre i principi di base della spettroscopia NMR, con
particolare riguardo all'applicazione su composti organici.
Parte 2: Questa parte illustrerà l'ampio ruolo rivestito dalla chimica in tutte le fasi del design di
una molecola farmacologicamente attiva, a partire dall'idea concettuale, passando attraverso il
design razionale del prodotto e la sua sintesi, per arrivare infine alla sua ottimizzazione
strutturale.
Programma
Parte 1a: Metodi Chimico-Fisici per l'Indagine della Struttura Molecolare (3 CFU)
- Interazioni non-covalenti responsabili del folding di polimeri biologici (interazioni repulsive a
corto raggio, di van der Waals, elettrostatiche, idrofobiche, stacking, legami a idrogeno)
- Introduzione alla meccanica molecolare. Concetto di Force Field, modellizzazione delle
interazioni di legame e di non-legame, problema del solvente, ottimizzazione della struttura per
minimizzazione (cenni), cenni alla dinamica molecolare.
- Introduzione alla spettrometria di massa. Spettrometro a focalizzazione singola (analizzatore
magnetico). Spettri di frammentazione.
Pag. 27
- Introduzione alla cristallografia. Gruppi puntuali e gruppi spaziali. Generazione di raggi X, luce
di sincrotrone. Reticolo reale e reticolo reciproco. Legge di Bragg. Fattore di struttura. Problema
della fase e metodi di risoluzione nel caso di proteine.
Parte 1b: Spettroscopia NMR (1 CFU)
- Risonanza Magnetica Nucleare (NMR):
- esperimenti mono dimensionali: chemical shift e costanti di accoppiamento negli spettri
protonici.
- Cenni sulle tecniche pulsate bidimensionali omonucleari di correlazione scalare (COSY) e
dipolare (NOESY). Effetto Overhauser: cenni alla teoria.
- Esempi ed applicazioni.
Parte 2: Tecniche di sintesi applicate al design e alla realizzazione di principi attivi biologici (3
CFU)
- “Chemical biology”. Definizione, storia, descrittori principali. Differenze, punti di forza e di
debolezza rispetto ad approcci genetici ‘classici’ per l’identificazione e la validazione di nuovi
target biologici.
- “Chemical biology”. Descrizione dettagliata di esempi rappresentativi, compresi: (i)
identificazione di un nuovo target coinvolto nel processo mitotico con applicazione allo sviluppo
di cure oncologiche; (ii) illustrazione del ruolo e dell’impatto di chinasi specifiche nel trattamento
di malattie complesse quali cancro e Alzheimer; (iii) processo di sviluppo degli embrioni di Danio
rerio (pesce zebra).
- Strumenti chimici (biosensori, sonde, reagenti di affinità, etc.) per l’identificazione e la
validazione di target biochimici.
- Diversità chimica. Numerosità e diversità. Implicazioni per l’esplorazione del cosiddetto spazio
‘drug-like’ ed illustrazione dei corrispondenti parametri e descrittori (regole di Lipinski, etc.)
- Diversità chimica. Fonti naturali (prodotti naturali) e artificiali (composti organici, librerie
combinatoriali e array paralleli, insiemi di composti). Come assemblare al meglio un insieme di
composti “variegato” per screening ad alto volume di dati, utilizzando le fonti di diversità chimica
disponibili.
- Diversità chimica. Descrizione dettagliata di esempi rappresentativi, inclusli: (i) assemblaggio
ed uso ripetuto di librerie di prodotti naturali per screening ad alto volume di dati di sostanze
bioattive target-oriented; (ii) sintesi e screening ad alto volume di dati di una libreria
combinatoriale di oligopeptidi; (iii) sintesi e caratterizzazione analitica e biologica di una famiglia
di “librerie da librerie” composte da pochi subset di molecole organiche farmacomimetiche.
- Metodi razionali per la progettazione di molecole bioattive innovative. “Fragment-based drug
discovery”(FBDD): descrizione della necessaria piattaforma biofisica (cristallografia a raggi X,
spettroscopia NMR, risonanza plasmonica di superficie, etc.), appropriatezza di diverse classi di
target biologici, costruzione e proprietà di una raccolta di frammenti per FBDD, concetto di
“ligand efficiency”, tecniche di decorazione per aumentare la potenza e/o l selettività di un
frammento attivo per FBDD.
- Metodi razionali per la progettazione di molecole bioattive innovative. Descrizione dettagliata
di esempi significativi, compresi: (i) “fragment-based discovery” ed ottimizzazione strutturale di
Pag. 28
Bcl-2 inibitori quali induttori di apoptosi per terapie antitumorali; (ii) “fragment-based discovery” e
ottimizzazione strutturale di p38-chinasi inibitori quali nuovi agenti antiinfiammatori.
Appunti di lezione.
C. Giacovazzo et al., Fundamentals of crystallography, Oxford University Press, 1992. H.
Friebolin "Basic One- and Two-dimensional NMR spectroscopy" Ed. VCH.
L'esame consisterà di due colloqui orali, uno per ciascuna delle due parti del corso. Il voto finale
sarà dato dalla media pesata sui CFU delle due parti.
Metodi Didattici
Italiano
Pag. 29
Metodi matematici e fisici applicati alle biotecnologie
LENARDI , CRISTINA
DIPARTIMENTO DI FISICA
E- Mail: [email protected]
NALDI , GIOVANNI
DIPARTIMENTO DI MATEMATICA "FEDERIGO ENRIQUES"
DISCIPLINARI
6 cfu FIS/03, MAT/08
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Scopo principale del Corso è presentare allo studente alcune tecniche sperimentali largamente
utilizzate nei laboratori operanti in ambito biologico e biotecnologico. Inoltre si forniranno agli
studenti alcuni esempi di formalizzazione matematica e analisi di fenomeni biologici e biofisici.
Durante il Corso vengono presentati i principi fisici su cui si basano tali tecniche e descritti in
dettaglio i relativi apparati sperimentali. Lo studente ha inoltre modo di visitare laboratori di
microscopia e spettroscopia e di assistere ad alcuni esperimenti che illustrano le potenzialità di
ciascuno strumento. Al termine del Corso lo studente avrà appreso alcuni metodi fisici
fondamentali che potranno essere di rilevante interesse sia durante il percorso di studi che in
attività professionali che richiedano specifiche competenze sperimentali. Oltre a questo lo
studente dovrebbe avere appreso le conoscenze di base per affrontare alcune questioni di
modellistica matematica in ambito biologico.
Programma
Fisica
• Interazione radiazione-materia
• Microscopia ottica
• Microscopia ottica in fluorescenza
• Microscopia confocale
• Microscopia elettronica a scansione (SEM)
• Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
• Microscopia a scansione di sonda (STM, AFM)
• Spettroscopia ottica UV-Vis
• Spettroscopia vibrazionale IR
• Spettroscopia elettronica (XPS)
Matematica
• Richiami di analisi di funzioni in più variabili
• Richiami di Algebra lineare
• Introduzione alla modellistica matematica
Pag. 30
• Le equazioni differenziali per fenomeni biologici
• Identificazione dei parametri in un modello
• Cenni di analisi di Fourier
Sono previste due sessioni, di due ore ciascuna, per visita e esercitazioni presso i laboratori di
microscopia confocale (CLSM) e elettronica (SEM e TEM), di microscopia a forza atomica
(AFM) e di spettroscopia elettronica (XPS).
E' previsto inoltre un Laboratorio di Calcolo Numerico utilizzando l'ambiente MATLAB per la
simulazione di alcuni modelli introdotti.
Lucidi delle lezioni in formato ppt o pdf, note del docente.
Orale per la parte di Fisica, prova scritta per la parte di Matematica.
L’esame per la parte di Fisica è solo orale ed è suddiviso in due parti. Nella prima lo studente
deve fare una presentazione di 15 min riguardante un articolo scientifico di recente
pubblicazione che illustra l’applicazione in ambito biologico di una delle tecniche sperimentali
presentate durante il Corso. L’articolo viene fornito dal docente. Nella seconda parte allo
studente è richiesta una descrizione dettagliata di uno dei metodi fisici descritti nel Corso. La
votazione viene assegnata in trentesimi.
Per la parte di Matematica l'esame sarà scritto.
Per l’esito finale viene effettuata una media con le votazioni conseguite nella parte di Fisica e di
Matematica.
Metodi Didattici
Corso di Matematica generale, Corso di Fisica generale
Italiano
Pag. 31
Microbiologia cellulare e molecolare
BRIANI , FEDERICA
DISCIPLINARI
6 cfu BIO/11 , BIO/18 , BIO/19
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
L'obiettivo del corso è di illustrare le strategie generali che i batteri adottano per sentire e
trasdurre all'interno delle cellule segnali provenienti dall'esterno, in modo da rispondere in modo
appropriato ai cambiamenti dell'ambiente.
Programma
L’obiettivo illustrato sopra verrà perseguito attraverso la discussione di esempi specifici, come la
risposta a diversi tipi di stress (per esempio danni al DNA, carenza di aminoacidi o shock
termico). Inoltre, verranno presentati esempi di interazioni cellula-cellula in cui possono venir
coinvolti i batteri, sia a livello di comunità microbiche (es. biofilm multispecie) che con cellule
eucariotiche (meccanismi di virulenza).
Particolare enfasi verrà posta sugli aspetti molecolari che i fenomeni presentati comportano e
sugli approcci sperimentali applicati allo studio delle diverse tematiche trattate, anche attraverso
la discussione di articoli scientifici.
Durante il corso verranno consigliati agli studenti reviews ed articoli scientifici. Inoltre, le
presentazioni mostrate a lezione verranno rese disponibili mediante il sito Ariel.
Esame scritto con domande a risposta aperta concernenti gli argomenti trattati durante il corso.
Due ore verranno assegnate per l'esecuzione della prova d'esame.
Microbiologia, Biologia molecolare, Genetica
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria; modalità di erogazione: tradizionale
Italiano
Pagine web
http://fbrianimcm.ariel.ctu.unimi.it/v1/home/Default.aspx
Pag. 32
Processi e prodotti biotecnologici
BIANCHI , CLAUDIA LETIZIA MADDALENA
COMPAGNO , CONCETTA MARIA
DIPARTIMENTO DI SCIENZE PER GLI ALIMENTI, LA NUTRIZIONE E L'AMBIENTE
MORELLI , CARLO
DISCIPLINARI
6 cfu CHIM/06 , CHIM/11
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso si propone l'acquisizione da parte degli studenti di competenze che riguardano la
gestione e il miglioramento di processi biotecnologici per la produzione di composti di interesse
industriale.
Il corso si propone quindi: a) di fornire una visione d'insieme dei principi di ingegneria
metabolica e delle metodologie utilizzate per l'analisi dei flussi metabolici; b) di fornire
informazioni riguardo i processi di produzione e gli impianti utilizzati; c) di fornire una visione
d'insieme sull'utilizzo di enzimi isolati, liberi o supportati, per applicazioni tecnologiche o per la
soluzione di problemi generali connessi alla chimica fine secondo una prospettiva di
applicazione industriale.
Programma
Ingegneria metabolica
Richiami alla biologia dei microorganismi industriali e ai processi di produzione di molecole di
interesse biotecnologico (fermentazioni e biotrasformazioni)
Miglioramento dei processi biotecnologici mediante interventi di ingegneria metabolica.
Principi di ingegneria metabolica e metodologie utilizzate per l’analisi dei flussi metabolici.
Introduzione nei microrganismi industriali di nuove vie metaboliche e/o alterazioni delle vie già
presenti per l’ utilizzo di fonti di carbonio alternative e a basso costo.
Alterazioni delle vie metaboliche presenti e/o introduzione di nuove vie per bio-produzioni
industriali tradizionali.
Nuovi processi e prodotti
Biocatalisi e Biotrasformazioni
Biotrasformazioni e biocatalisi nelle biotecnologie industriali. Uso di microrganismi e di enzimi
isolati. Vantaggi e limitazioni degli enzimi supportati. Classificazione IUBMB degli enzimi.
Pag. 33
Enzimi idrolitici. Meccanismo d'azione degli enzimi idrolitici, con particolare riferimento a
esterasi, proteasi e lipasi. Risoluzioni cinetiche di miscele racemiche. Problemi connessi con il
riciclo del substrato non processato. Risoluzioni cinetiche dinamiche. Parametri cinetici
connessi alla purezza ottica dei prodotti ottenuti. Applicazioni alla produzione di intermedi per
l'industria farmaceutica. Produzione di ammino acidi naturali e non naturali attraverso
risoluzione cinetica catalizzata da idrolasi. Applicazioni biotecnologiche di lipasi: produzione di
saponi. Lipasi nei detergenti. Lipasi in oleochimica: produzione di grassi modificati e di
structured lipids.
Amilasi: produzione di sciroppi di glucosio e fruttosio concentrati; standardizzazione delle farine;
utilizzo di amilasi nell’industria tessile, della carta e dei detergenti. Enzimi pectinolitici.
Deidrogenasi. Utilizzo di deidrogenasi nella produzione di "building blocks" otticamente attivi.
Problemi connessi alla rigenerazione del cofattore (NADH e NADPH). Specificità di substrato e
stereospecificità delle comuni deidrogenasi. Produzione di ammino acidi con l’uso di ammino
acido deidrogenasi.
Formazione biocatalizzata del legame C-C. Cenni sul meccanismo d'azione di aldolasi e
transchetolasi. Classificazione delle aldolasi. Specificità di substrato e stereospecificità di
aldolasi e transchetolasi. Applicazioni alla produzione di zuccheri rari, zuccheri non naturali e
loro analoghi.
Bioreattori e separazione dei prodotti
Analisi di flow-sheet di processi industriali. Simbologia utilizzata. Bilanci di materia. Applicazioni
a casi reali.
Principali tipi di bioreattori; modalità operative: discontinuo, fed-batch, continuo con e senza
riciclo, in serie. Cenni sul comportamento dinamico dei bioreattori.
Produzione di energia termica durante crescite aerobiche. Aerazione e trasporto di ossigeno.
Strumentazione e controllo dei bioreattori.
Separazione dei prodotti: metodi e dispositivi.
Il materiale illustrativo utilizzato durante il corso, completo di indicazioni bibliografiche alla
letteratura originale, è fornito agli studenti.
Come base per la trattazione delle singole classi di enzimi può essere consultato: K. Faber,
Biotranformations in Organic Chemistry: a Textbook, Springer-Verlag, New York, 2000. Per un
ripasso delle principali reazioni di chimica organica trattate durante il corso (idrolisi di esteri,
riduzioni di composti carbonilici e condensazioni aldoliche), con particolare riferimento ai
meccanismi operanti in vivo, si consiglia di consultare J. McMurry; T. Begley, Chimica
Bioorganica, Zanichelli, Bologna, 2007
Esame scritto
Metodi Didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria; modalità di erogazione: tradizionale
Lingua di insegnamento: Italiano; Inglese
Pag. 34
Proteomica strutturale
NARDINI , MARCO
DISCIPLINARI
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Scopo del corso consiste nel fornire allo studente una approfondita panoramica sulle più
importanti e recenti metodologie applicate alla proteomica strutturale (in particolare sulla
cristallografia a raggi X), focalizzandosi sugli obiettivi scientifici che tali tecniche possono aiutare
a raggiungere. Tali competenze, di carattere sia teorico che pratico, permetteranno allo
studente di sviluppare una migliore capacità di analisi della correlazione struttura-funzione delle
proteine, ed una migliore comprensione delle strategie sperimentali applicate a tale studio.
Programma
Il corso si occupa della determinazione ed analisi delle strutture tridimensionali delle proteine
tramite tecniche bioinformatiche e tecniche di diffrazione di raggi X su campioni cristallini
(biocristallografia) ed in soluzione (SAXS). Nella parte di biocristallografia vengono illustrati in
dettaglio i metodi di crescita di cristalli di proteine, solubili e di membrana, ed i principi base
della diffrazione dei raggi X (sorgenti di raggi X, esperimenti di diffrazione usando luce di
sincrotrone, fattori di scattering atomico, fattori di struttura, concetti di “fasatura cristallografica”,
metodi per determinare la fase cristallografica mediante atomi pesanti e sostituzioni molecolari,
raffinamento cristallografico). Vengono inoltre analizzate le tecniche di validazione dei modelli
proteici e le caratteristiche principali della Protein Data Bank (banca dati delle strutture
proteiche). Successivamente verranno presentati esempi di progetti di proteomica strutturale
intesi come applicazioni “high-throughput” delle metodologie biocristallografiche e
bioinformatiche apprese durante il corso. Nell’ambito degli esempi di proteomica strutturale
verranno anche illustrate le basi teoriche e le applicazioni relative a tecniche di dynamic light
scattering e di dinamica molecolare su modelli proteici.
L’ultima parte del corso ha una connotazione più applicativa. Gli studenti dovranno determinare
la struttura tridimensionale di una proteina mediante la tecnica delle sostituzioni molecolari.
Durante l’esperienza saranno approfonditi l’utilizzo di tecniche e software per l’allineamento di
sequenze, per la predizione di strutture secondarie, per il molecular modelling, per l’analisi dei
dati cristallografici e per la validazione dei modelli molecolari.
- Principles of protein X-ray crystallography (2nd edition). J. Drenth (Springer)
- Crystallization of nucleic acids and proteins: a practical approach. Edited by A. Ducruix and R.
Giegé (Oxford University press)
Pag. 35
- Crystallography made crystal clear. A guide for users of macromolecular models. By Gale
Rhodes (Elsevier)
- I materiali videoproiettati durante le lezioni, oltre ad altri sussidi, sono disponibili presso il sito
ARIEL, portale della didattica online dell’Università degli Studi di Milano (http://ariel.ctu.unimi.it).
Questi materiali didattici non sostituiscono il libro di testo. Il loro uso è inoltre riservato agli
studenti iscritti al Corso di Laurea e pertanto la loro diffusione non è autorizzata.
L'esame consiste in una prova scritta obbligatoria che punta ad accertare le conoscenze dello
studente sugli aspetti teorici e pratici della materia trattati durante il corso. La prova scritta
richiede la risposta a domande aperte e/o la soluzione di esercizi di tipo applicativo, aventi
contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati durante il corso. Durante l’esame non è
ammessa la consultazione di testi o appunti. Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità di
valutazione saranno illustrate durante il corso.
Metodi Didattici
Italiano
Pagine web
http://mnardinips.ariel.ctu.unimi.it
Pag. 36
Systems biology
BESOZZI , DANIELA
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA
DISCIPLINARI
6 cfu INF/01 (6 cfu)
CREDITI
SUI
SEGUENTI
SETTORI
SCIENTIFICO
Obiettivi
Il corso si propone di presentare le metodologie principali nell'ambito della Biologia dei Sistemi,
e di fornire le basi concettuali e gli strumenti per imparare ad integrare dati e conoscenze
biologiche con metodi informatici e matematici. Obiettivo del corso è sviluppare le capacità di
analisi dello studente nella scelta del metodo computazionale più adeguato per formalizzare e
studiare un sistema biologico, illustrando come sia possibile studiare sistemi biologici complessi
tramite approcci multidisciplinari.
A tale scopo, durante il corso verranno presentati numerosi esempi basati sull'analisi
interdisciplinare di diversi sistemi, come percorsi cellulari (vie di trasduzione del segnale, vie
metaboliche, ciclo cellulare, circuiti genetici, ecc.) o sistemi multicellulari. Le lezioni teoriche
saranno integrate con lavoro di gruppo in aula e con esercitazioni pratiche in aula di calcolo.
Programma
Approccio riduzionistico e approccio olistico per lo studio dei sistemi biologici. Metodi top-down
e bottom-up per la descrizione e l’analisi delle proprietà dei sistemi biologici: dalla struttura alla
dinamica. Formati standard nella rappresentazione e annotazione di sistemi biologici. SBML. La
misurazione dei dati e la questione dei parametri. Il concetto di rumore biologico. Il concetto di
robustezza nei sistemi biologici. Metodi di controllo e di progettazione di sistemi biologici.
Synthetic Biology, Repressilator.
Panoramica e confronto di approcci di modellazione qualitativi, quantitativi, statici, dinamici:
vantaggi e svantaggi, potenzialità e applicazioni. Metodi computazionali per reti metaboliche;
cenni di flux balance analysis e metabolic control analysis. Metodi computazionali per reti di
regolazione genica; reti booleane. Metodi basati su grafi per l’analisi di proprietà
dinamiche/topologiche di reti biologiche. Il software Cytoscape. Modelli deterministici e modelli
stocastici: approcci algoritmici per la simulazione della dinamica di sistemi biologici. Il software
Copasi. Modelli spaziali e modelli multiscala. Cenni di teoria delle biforcazioni e di analisi di
sensitività. I concetti di bistabilità e stiffness.
Problemi di stima dei parametri e di reverse engineering di topologie di rete: applicazione di
algoritmi genetici, particle swarm optimizers e programmazione genetica.
Pag. 37
• E. Klipp, W. Liebermeister, C. Wierling, A. Kowald, H. Lehrach, R. Herwig. Systems Biology: A
Textbook. Wiley, 2009.
• Z. Szallasi, J. Stelling, V. Periwal. System modeling in cellular biology. The MIT Press, 2006.
Ulteriori riferimenti bibliografici, dispense e materiale didattico saranno disponibili sul sito del
corso.
L'esame è strutturato in due parti: la prova scritta riguarderà gli argomenti teorici trattati durante
il corso (4-5 domande aperte, 3 ore di tempo a disposizione), mentre la prova orale verterà sulla
presentazione di un seminario di approfondimento (circa 30 minuti), relativo ad un articolo di
ricerca di Systems Biology concordato con il docente.
Metodi Didattici
Italiano
Pagine web
http://homes.di.unimi.it/~besozzi/sysbio/
Pag. 38

Programmi LM Part 1.docx - Università degli Studi di Milano

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