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Università degli Studi di Sassari
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di Laurea Specialistica in Biotecnologie Molecolari
classe 8/S – classe delle lauree specialistiche in Biotecnologie Industriali
A. A. 2008/2009
Biotecnologie Molecolari
classe 8/S – classe delle lauree specialistiche in Biotecnologie Industriali
Consiglio di riferimento
Consiglio della Facoltà di Scienze M.F.N.
Referente
prof. Pierluigi Fiori
e-mail [email protected]
Sito web del Corso di laurea specialistica
http://scienzemfn.uniss.it/biotecnologie_molecolari_index.html
Modalità per l’accesso
Possono accedere al corso di laurea specialistica con riconoscimento integrale dei CFU acquisiti,
coloro che sono in possesso della laurea triennale in Biotecnologie (classe 1, classe delle lauree
in Biotecnologie) conseguita presso una Università italiana.
Possono anche accedervi, con riconoscimento eventualmente parziale dei crediti formativi, coloro che siano in possesso di:
a) laurea triennale o specialistica di altre classi;
b) laurea conseguita sulla base degli ordinamenti previgenti al D.M. 509/99;
c) titolo di studio conseguito all’estero, riconosciuto idoneo.
Al fine dell’iscrizione, gli studenti devono essere in possesso di almeno 120 crediti riconosciuti
nel rispetto dell'ordinamento didattico. Una commissione valuterà per ciascun candidato i CFU
acquisiti nel corso di provenienza al fine di individuare quali CFU possano essere riconosciuti
nell’ambito dell’ordinamento del corso di laurea specialistica e definire gli eventuali debiti formativi. Per le lauree conseguite sulla base degli ordinamenti previgenti al D.M. 509/99 il Consiglio riformulerà i curricula in termini di crediti.
E’ consentita altresì l’iscrizione sub condicione a coloro i quali, entro il 30 settembre 2008, siano
in debito di 35 crediti formativi universitari necessari per il conseguimento della laurea triennale. Il perfezionamento dell’iscrizione è subordinato al conseguimento del titolo entro il 28 febbraio 2009.
Ai fini dell'ammissione al corso di laurea specialistica, la preparazione personale dei laureati
sarà verificata mediante un colloquio che si svolgerà il 7 ottobre 2008 alle ore 15:30 presso l’aula 8 del Complesso Didattico della Facoltà di Scienze M.F.N. in via Vienna 2. Dovranno sostenere
il colloquio di ammissione anche coloro i quali effettueranno l’iscrizione sub condicione.
Obiettivi formativi
IL corso di laurea specialistica in Biotecnologie Molecolari si propone di formare laureati con
una solida preparazione di base e professionale mirata all’impiego nei settori più promettenti
delle biotecnologie industriali, quali
- la produzione e l’impiego di enzimi e proteine ricombinanti, compresa la progettazione di anticorpi e di vaccini;
- la genomica e proteomica funzionale,
- l’utilizzo delle biotecnologie per il recupero degli ambienti inquinati.
Al termine dei loro studi, i laureati in Biotecnologie Molecolari avranno acquisito metodi e coBiotecnologie Molecolari
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noscenze specifiche tali da permettere loro di:
- padroneggiare piattaforme tecnologiche specifiche per ricerche di genomica funzionale, ingegneria genetica e proteica, individuazione di bersagli molecolari, modellistica molecolare, progettazione e sviluppo di kit diagnostici, tecniche di fermentazione e di bioconversione, produzione di proteine di interesse (enzimi, vaccini, etc.) da microrganismi ingegnerizzati;
- contribuire al recupero ambientale fornendo sistemi intelligenti ingegnerizzati (microrganismi
e piante) in grado di degradare o rimuovere contaminanti dal suolo o dalle acque; sviluppare
biosensori per il monitoraggio di ambienti terrestri, acquatici e atmosferici;
- possedere adeguate conoscenze nelle culture di contesto, con particolare riferimento ai temi
dell’equilibrio ecologico, della proprietà intellettuale delle nuove acquisizioni scientifiche e
della bioetica;
- avere buona padronanza della lingua inglese, soprattutto a livello scientifico; essere capaci di
lavorare con ampia autonomia, anche assumendo responsabilità di progetti e strutture.
Finalità e sbocchi professionali
La preparazione teorica e la padronanza di metodi consentirà al laureato di operare in impianti
biotecnologici per la conduzione e il controllo qualità, in laboratori di diagnosi molecolare, in
ambiti biomedici, ambientali e nutrizionali, nonché di interagire, in ambito industriale e di ricerca, con organizzazioni coinvolte specificamente in produzioni biotecnologiche.
Organizzazione degli studi
Il corso di studi ha la durata di due anni. L'insieme delle attività richieste è calcolato in 120 crediti (60 crediti per ogni anno accademico). Un credito (CFU) equivale a 25 ore di lavoro dello
studente, ripartite fra ore di attività organizzate dall’Università (ore assistite) e ore di attività individuali. Per il conseguimento della laurea specialistica sono richiesti in totale 300 CFU, comprensivi di quelli acquisiti per la laurea triennale.
Le attività didattiche e formative relative al corso di studi sono organizzate in semestralità. Pertanto l’anno accademico deve intendersi suddiviso in due periodi nei quali sono svolte lezioni
ed esercitazioni, intercalati da periodi di sospensione della didattica durante i quali sono fissati
gli appelli degli esami di profitto.
Il calendario delle attività didattiche sarà pubblicizzato prima dell’inizio dell’anno accademico.
La frequenza alle esercitazioni di laboratorio è obbligatoria.
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Attività formative
1° ANNO (valido per gli immatricolati nell’a.a. 2008/2009)
CAT.
SETTORE
B
B
B
B
BIO/10
BIO/19
CHIM/03
CHIM/06
B
CHIM/11
A
B
B
B
B
C
D
FIS/07
BIO/12
CHIM/02
CHIM/04
CHIM/05
CHIM/08
INSEGNAMENTO
Biochimica Applicata
Microbiologia Applicata
Chimica Bioinorganica
Chimica delle Sostanze Organiche Naturali
Biotecnologie Applicate a Fermentazioni Industriali
Biofisica
Biochimica Clinica
Chimica Fisica
Chimica Industriale
Materiali Polimerici Biocompatibili
Chimica Farmaceutica Avanzata
Attività a Scelta dello Studente*
Totali
5
7
5
5
LF
4
5
4
4
4
4
4
4
5
4
4
6
4
2
5
4
4
6
CFU
ES
1
LAB
1
1
1
1
2
2° ANNO (valido per gli immatricolati nell’a.a. 2007/2008)
CAT.
SETTORE
B
B
B
CHIM/01
CHIM/04
BIO/09
B
BIO/11
B
D
E
BIO/18
INSEGNAMENTO
Chimica Analitica
Catalisi e Biocatalisi
Fisiologia
Biologia Molecolare Applicata
Modulo 1
Modulo 2
Genetica Evoluzionistica
Attività a Scelta dello Studente*
Prova Finale**
CFU
Totali
5
4
5
LF
3
4
4
5
2
6
4
1
5
ES
2
LAB
1
1
1
1
34
Forme didattiche:
LF = lezioni frontali (1 CFU = 8 ore), ES = esercitazioni (1 CFU = 12 ore); LAB = laboratorio (1 CFU = 12
ore).
Tipologie delle attività:
A = di base; B = caratterizzanti; C = affini o integrative; D = a scelta dello studente; E = prova finale e
lingua straniera; F = altre
*Attività formative a scelta dello studente
Nell’arco del biennio lo studente dovrà acquisire un totale di 6 CFU nell’ambito delle attività a
scelta autonoma. I CFU delle attività a scelta autonoma potranno essere attribuiti solo previa
prova d’esame con votazione in trentesimi. Saranno riconosciuti integralmente i CFU degli esami relativi ad insegnamenti ufficiali impartiti nell’Ateneo, salvo reiterazione dei contenuti.
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**Prova finale per il conseguimento del titolo
La prova finale (34 CFU) consisterà nella discussione di una dissertazione scritta relativa all’attività sperimentale svolta dallo studente secondo norme che saranno fissate dal Consiglio del
corso di laurea specialistica o della Facoltà.
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AGENDA
01/10/08
lezioni I semestre
Esami di laurea
Lunedì 17 Novembre 2008, ore 16
18/12/08
19/12/08
vacanze
06/01/09
7/01/09 - 12/01/09
lezioni I semestre
30/01/09
01/02/09
esami
28/02/09
02/03/09
Esami di laurea
Martedì 3 Marzo 2009, ore 16
lezioni II semestre
8/04/09
8/04/09
vacanze
14/04/09
15/04/2009
lezioni II semestre
31/05/09
8/06/09
esami
10/07/09
11/07/09
appelli speciali di esame
31/07/09
01/09/09
esami
30/09/09
Esami di laurea
Martedì 14 Luglio 2009, ore 9
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INSEGNAMENTI
BIOCHIMICA APPLICATA
CAT.
B
SETTORE
BIO/10
INSEGNAMENTO
Biochimica Applicata
CFU
5
LF
4
ES
LAB
1
Ore dedicate alle attività didattiche assistite in aula
Ore dedicate alle attività didattiche assistite in laboratorio
Ore dedicate allo studio personale o ad altre attività formative di tipo individuale
32
12
81
Anno
Semestre
I
I
13 ottobre 2008 - 30 gennaio 2009
Aula Consiliare (AC), Aula 6 (A6) - Complesso Didattico, via Vienna 2
Orario: martedì, 11:30-13:30 (AC); mercoledì, 15 18 (laboratorio), giovedì, 11:30-13:30 (A6)
Docente
Marilena Formato
Professore associato
Dipartimento di Scienze Fisiologiche, Biochimiche e Cellulari
Via Muroni 25
Tel. 079/228609 – 329-1710191
Fax 079/228615
curriculum: curriculum
Orario di ricevimento
Lunedì: ore 11 - 12.
Programma
Separazioni analitiche e preparative.
Studi in vivo ed in vitro
Modelli sperimentali: organismi integri, organi perfusi, fettine di tessuto, colture cellulari, sistemi “cell free”.
Metodi di rottura di tessuti e cellule.
Omogenizzazione con metodi chimici e meccanici.
Metodi di separazione di classi di biomolecole.
Estrazione, tecniche di precipitazione frazionata, dialisi, ultrafiltrazione.
Saggi di aminoacidi e proteine. Dosaggi UV e colorimetrici.
Analisi delle proteine. Analisi sequenza (degradazione di Edman). Analisi composizione aminoacidica. Studi strutturali
Purificazione delle proteine Indice di purificazione. Resa.
Tecniche centrifugative
Principi di base della sedimentazione, coefficienti di sedimentazione. Tipi di centrifughe e di roBiotecnologie Molecolari
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tori e loro uso. Centrifugazione sequenziale. Centrifugazione in gradiente di densità zonale ed
isopicnica: formazione e scelta dei gradienti, applicazione del campione al gradiente, recupero
dei gradienti, analisi delle frazioni, materiali per gradienti e loro uso.
Principali applicazioni; in particolare separazione delle diverse classi di lipoproteine plasmatiche
e frazionamento cellulare: criteri di purezza ed omogeneità.
Tecniche cromatografiche
Principi generali delle separazioni cromatografiche. Cromatografia su carta, su strato sottile
(TLC) e su colonna. Cromatografia di adsorbimento, di ripartizione, a scambio ionico, di esclusione molecolare, di affinità: per ogni tipo di cromatografia vengono trattati gli aspetti teorici,
l’apparecchiatura e i materiali necessari, le principali applicazioni nella ricerca biochimica.
Cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC): apparecchiatura, materiali, applicazioni.
Criteri di scelta del sistema cromatografico, risoluzione del picco, selettività ed efficienza.
Tecniche elettroforetiche
Principi generali delle separazioni elettroforetiche. Fattori che influenzano l’elettroforesi: campo elettrico, tampone, campione, supporto.
Elettroforesi zonale a basso voltaggio: materiali, apparecchiatura e applicazioni
Elettroforesi su gel: materiali, apparecchiature e metodi, applicazioni.
Elettroforesi discontinua su gel di poliacrilamide in presenza di SDS. Determinazione dei pesi
molecolari apparenti.
Elettroforesi in gradiente di poliacrilamide.
Analisi delle separazioni elettroforetiche: rivelazione e misura dei componenti separati.
Tecniche di blotting.
Elettroforesi capillare: principi ed applicazioni.
Isoelettrofocalizzazione (IEF): principi, apparecchiatura e metodi.
Tecniche elettroforetiche bidimensionali
Analisi proteomica. Proteomica differenziale e funzionale. Acquisizione e analisi di immagine.
Identificazione spot mediante spettrometria di massa.
Metodo di valutazione
Lo studente sarà valutato con un esame orale finale.
Testi di riferimento e materiale didattico
K. Wilson, J. Walker - Metodologia Biochimica. Raffaello Cortina Ed.
A.J. Ninfa, D.P Ballou - Metodologia di Base per la Biochimica e la Biotecnologia. Zanichelli.
R. Reed, D. Holmes, J. Weyers, A. Jones - Metodologie di Base per le Scienze Biomolecolari. Zanichelli.
Lettura consigliata (per l’analisi proteomica):
A. Görg, W. Weiss, M.J. Dunn - Proteomics, 4, 3665-3685 (2004).
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BIOCHIMICA CLINICA
CAT.
B
SETTORE
BIO/12
INSEGNAMENTO
Biochimica Clinica
CFU
4
LF
2
ES
LAB
2
32
24
44
Anno
Semestre
I
I
Aula Consiliare (AC), Aula 1 (A1) - Complesso Didattico, via Vienna 2
Orario: lunedì, 9:30-11:30 (AC); mercoledì, 8:30-10:30 (A1)
Docente
Pierina De Muro
Ricercatore universitario
Via Muroni 25
Tel. 079/228606
Fax 079/228615
Giovedì: ore 11 – 13.
Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di introdurre lo studente alla conoscenza delle procedure di analisi biochimico-cliniche e alla loro applicabilità alla diagnostica di laboratorio, comprese le procedure del
sistema di controllo di qualità.
Programma
Traguardi analitici e controllo di qualità in biochimica clinica.
Esame emocromocitometrico.
Biochimica clinica delle proteine plasmatiche.
Valutazione di parametri biochimici in composti biologici come indicatori delle alterazioni che
sono alla base del diabete mellito, di patologie renali, epatiche e neoplastiche.
Attività di Laboratorio
Tecnologie strumentali per l’analisi qualitativa e quantitativa di parametri biochimici in campioni biologici in rapporto a stati fisiopatologici: tecniche elettroforetiche, cromatografiche, enzimatiche e immunoenzimatiche.
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L'esame consiste in una prova orale.
G. Federici, S. Bernardini, A. Bertoli , P. Cipriani, C. Cortese, A. Fusco, P. Ialongo, C. Milani - Medicina di Laboratorio. II Ed.. McGraw-Hill, 2003.
L. Spandrio - Biochimica Clinica. Sorbona, Napoli, 2000.
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BIOFISICA
CAT.
A
SETTORE
FIS/07
INSEGNAMENTO
Biofisica
CFU
4
Anno
I
LF
4
ES
LAB
32
68
Semestre
II
Docente
Massimo Carpinelli
Professore ordinario
Struttura Dipartimentale di Matematica e Fisica
Via Vienna 2
Tel. 079/229588
Fax 079/229482
Mercoledì: ore 13:30 - 15:30.
Programma
Onde e oscillazioni
Oscillazioni libere di sistemi semplici. Oscillazioni libere di sistemi con molti gradi di libertà.
Onde stazionarie e progressive. Ampiezza, lunghezza d’onda , frequenza, velocità di propagazione. Effetto Doppler. Produzione e propagazione di onde sonore. Caratteristiche fisiche del suono. Anatomia e fisiologia dell’orecchio. Udito.
Onde elettromagnetiche.
Equazioni di Maxwell. Sorgenti e rivelazione delle onde elettromagnetiche. Energia e quantità di
moto di un’onda elettromagnetica. Lo spettro delle onde elettromagnetiche. Radiazione solare.
Effetti biologici delle radiazioni elettromagnetiche.
Fisica Moderna
Cenni di Meccanica Quantistica e Fisica Nucleare. Spettri atomici. Laser. Cenni alla struttura dei
nuclei, e delle particella subnucleari. Fissione e fusione nucleare.
Radiazioni ionizzanti e non ionizzanti.
Definizione, unità di misura, caratteristiche generali delle principali radiazioni di interesse biofisico. Raggi X, raggi gamma, particelle ionizzanti (radiazione alpha e beta). Definizione di dose e
attività. La legge dei decadimenti radioattivi.
Interazione radiazione materia
Pagina 11
Cenni alla struttura. Interazione di particelle cariche con la materia. Perdita di energia per ionizzazione. Range delle particelle cariche. Picco di Bragg. Interazione di raggi X e gamma con la
materia. Effetti biologici. Metodi di utilizzo e alcune applicazioni: Radiologia tradizionale, TAC,
Radioterapia, Adroterapia.
Ottica
La natura della luce. Ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Specchi e lenti sottili.
Interferenza. L’esperimento di Young. Diffrazione. Reticolo di diffrazione. Anatomia e fisiologia
dell’occhio. Retina. Colore. Visione.
L’esame prevede una prova orale, il colloquio verterà sugli argomenti svolti durante il corso.
Pagina 12
BIOLOGIA MOLECOLARE APPLICATA (corso integrato)
CAT.
B
SETTORE
BIO/11
INSEGNAMENTO
Biologia Molecolare Applicata
Modulo 1
Modulo 2
CFU
LF
5
2
4
1
ES
LAB
1
1
Modulo 1
32
12
56
Modulo 1
8
12
30
Anno
II
Semestre
II
Complesso Didattico, via Vienna 2
Obiettivi formativi del corso integrato:
Comprensione dei meccanismi molecolari alla base della regolazione dell’espressione genica in
sistemi biologici complessi. Applicazioni in campo biomedico.
Prerequisiti
Conoscenza dei meccanismi di basi del fluire dell’informazione genetica. Conoscenze di base di
biochimica e fisiologia.
Programma
Molteplici livelli per la regolazione dell’espressione genica: ruolo della cromatina nella regolazione dell’attività del genoma; modificazioni post-traduzionali degli istoni e del DNA; modificazioni epigenetiche; processi coordinati per la produzione di mRNA (mRNA factory); controlli a livello traduzionale (il sistema ferritina/transferrina, le proteine ribosomali).
Espressione genica in sistemi complessi: ciclo cellulare, apoptosi, sviluppo embrionale, cellule
staminali.
Gli RNA regolatori: editing, snoRNA e splicing alternativo.
Applicazioni terapeutiche degli RNA.
Pagina 13
- MODULO 1
Docente
Carla Rozzo
Professore a contratto
Istituto CNR di Chimica Biomolecolare
Trav. La Crucca 3, Baldinca - Li Punti. Sassari
Tel. 079/2841227
Fax 079/3961036
Programma
- Regolazione dell’Espressione Genica negli Eucarioti
Struttura dei promotori eucariotici e dei fattori di trascrizione.
Attivatori, repressori, coattivatori.
Struttura ed organizzazione della cromatina. I nucleosomi.
Struttura della cromatina e regolazione dell’espressione genica. Alterazioni nella struttura dei
nucleosomi durante la trascrizione.
Sistemi di rimodellamento della cromatina.
Modificazioni degli istoni: acetilazione, fosforilazione e metilazioni. Gli enzimi che modificano gli
istoni (istone-acetil transferasi (HAT), deacetilasi (HDAC) e le metilasi) ed i loro domini strutturali (bromodomain e cromodomain).
Eterocromatina e silenziamento genico. L’etrocromatina e la regolazione epigenetica dell’espressione genica.
Maturazione del mRNA: capping, poliadenilazione, splicing. Trasporto del mRNA.
Regolazione dell’espressione a livello della traduzione: il sistema ferritina/transferrina.
- Il Traffico delle Proteine
Principi di base.
- La Trasduzione del Segnale
Principi di base.
- Regolazione dell’Espressione Genica durante il Ciclo Cellulare
Il ciclo cellulare e la sua regolazione.
I complessi ciclina-chinasi e la regolazione della loro attività.
Le fasi del ciclo cellulare e i meccanismi molecolari che sottintendono le transizioni di fase.
Meccanismi di controllo del ciclo cellulare: il ruolo della proteina del retinoblastoma rb e di p53.
L’apoptosi: meccanismi molecolari del processo apoptotico: la famiglia di Bcl-2, l’apoptosoma,
le caspasi effettrici ed esecutrici. Via intrinseca ed estrinseca del processo apoptotico.
Controllo traduzionale durante l’apopotosi.
- Regolazione Genica e Tumori
Oncogeni e oncosoppressori.
Ruolo dei fattori di trascrizione con proprietà oncogeniche nel controllo del ciclo cellulare: cfos, c-jun e c-myc.
Instabilità genetica e cancro: i geni della riparazione.
Il melanoma come esempio di alterazione genetica nei tumori.
- Regolazione Genica durante lo Sviluppo
Strategie utilizzate per ottenere espressione genica differenziale durante lo sviluppo.
Pagina 14
La Drosophila come sistema modello.
I geni materni e la polarità dorso-ventrale ed antero-posteriore: i gradienti di morfogeni e la regolazione dell’embriogenesi precoce.
I geni della segmentazione e l’effetto zigotico: i geni gap e hunchback; i geni pair-rule: struttura
del promotore di eve; i geni della polarità segmentale.
I geni omeotici: i complessi Antennapedia e Bithorax. L’omeodominio. La conservazione dei
geni omeotici nell’evoluzione delle specie.
- Le Cellule Staminali
Definizione e caratteristiche biologiche.
Plasticità e differenziamento.
Circuiti di regolazione trascrizionale associati alla pluripotenza.
Potenzialità terapeutiche.
Lettura critica e analisi dei dati di alcune pubblicazioni scientifiche fornite a lezione.
B. Lewin - Gene VIII. Zanichelli, Bologna.
R.F. Weaver - Biologia Molecolare. McGraw-Hill.
B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter- Biologia Molecolare della Cellula.
Zanichelli.
J. Watson - Biologia Molecolare del Gene. Zanichelli, Bologna.
G. Melino, G. Ciliberto - Argomenti di Biologia Molecolare. Società Editrice Universo.
Materiale fornito a lezione:
T. Agalioti, G. Chen and D. Thanos. Deciphering the trascriptional histone acetylation code for a
human gene. Cell. Vol. 111:381-392, 2002
- MODULO 2
Docente
Claudia Crosio
Via Muroni 25
Tel. 079/228653
Fax 079/228615
Lunedì: ore 15 (preferibilmente su appuntamento).
Programma
- Il Mondo degli Rna: Regolazione dell’espressione Genica e Potenzialità Terapeutiche
Pagina 15
Editing dell’RNA.
Editing per insersione/delezione di basi.
Ruolo degli RNA guida.
Editing per modificazione di basi.
Le citidina deaminasi e le adenosina deaminasi.
Editing dell’RNA e patologie umane.
Splicing Alternativo.
Meccanismo molecolare dello splicing alternativo.
Definizione delle giunzioni di splicing sequenze esoniche che stimolano lo splicing (enhacher) e
di quelle che lo inbiscono (silencer); ruolo delle proteine SR ed hnRNP.
Lo splicing alternativo nella regolazione dell’espressione genica: la determinazione del sesso di
Drosophila e la famiglia dei fattori di trascrizione attivati da cAMP.
snoRNA (small nucleolar RNA).
Organizzazione genica e maturazione degli snoRNA.
Bersagli cellulari degli snoRNA: metilazione e pseudouridinazione degli rRNA.
Kishore S. and Stamm S. The snoRNA HBII-52 regulates alternative splicing of the serotonin receptor 2C. Science. 2006. Vol. 311, 230-232.
Ribozimi e riboswitch.
Caratteristiche molecolari dei ribozioni.
I ribointerruttori nella regolazione dell’espressione genica.
Yen L. et al, Exogenous control of mammalian gene expression through modulation of RNA selfcleavage. Nature. 2004. Vol. 451, 471-476
Gli RNA terapeutici e la correzione di RNA cellulari .
Attameri, RNA antisenso, correzione di splicing alternativi aberranti mediante RNA antisenso,
trans-splicing o RNA “correttori”, Interferenza dell’RNA.
Cartegni L. and Krainer A.R. Correction of disease-associated exon skipping by synthetic exonspecific activators. Nature Structural Biology (2003) 10, 120-125
Mendell JT. miRiad roles for the miR-17-92 cluster in development and disease. Cell (2008) 133,
217-222.
LABORATORIO
Scelta di oligonucloetidi per reazioni di PCR. Utilizzo di banche dati.
Analisi mediante RT-PCR dell’espressione del gene c-fos in cellule umane stimolate con siero.
B. Lewin - Gene VIII. Zanichelli, Bologna.
J. Watson - Biologia Molecolare del Gene. Zanichelli, Bologna.
G. Melino, G. Ciliberto - Argomenti di Biologia Molecolare. Società Editrice Universo.
Materiale fornito a lezione
Pagina 16
BIOTECNOLOGIE APPLICATE A FERMENTAZIONI INDUSTRIALI
CAT.
B
SETTORE
CHIM/11
INSEGNAMENTO
Biotecnologie Applicate a Fermentazioni Industriali
CFU
4
Anno
I
LF
4
ES
LAB
32
68
Semestre
II
Docente
Ilaria M. Mannazzu
Dipartimento di Scienze Ambientali Agrarie e Biotecnologie Agro-Alimentari
Sezione di Microbiologia Generale e Applicata
Via E. De Nicola 9
Tel. 079/229314
Fax 079/2292370
Ricevimento: su appuntamento.
Obiettivi del corso
Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti gli strumenti necessari per comprendere: (i) il funzionamento di processi fermentativi industriali, basati sull’uso di microrganismi e impiegati per la
produzione di metaboliti primari e secondari, biomasse e proteine ricombinanti; (ii) l’importanza che differenti variabili e parametri fermentativi hanno sulla crescita e sulla produttività dei
microrganismi.
Programma
Reperimento di microrganismi da impiegare in fermentazioni industriali: le collezioni microbiche; mutagenesi, selezione e arricchimento di mutanti.
Le tecnologie fermentative: materie prime e terreni di fermentazione; colture batch, continue e
fed batch; cinetica della crescita microbica e dei prodotti; parametri biotecnologici dei processi
fermentativi. Operazioni a monte e a valle del processo fermentativo: le preparazioni del fermentatore e dell'inoculo, la purificazione e il recupero dei prodotti. Tipi di bireattore. Tecnologia dell´agitazione e dell'aerazione (il trasferimento dell'ossigeno).
Alcuni prodotti delle biotecnologie: biomasse microbiche (lievito per panificazione, single cell
protein) etanolo, antibiotici, proteine eterologhe.
Pagina 17
M. Manzoni - Microbiologia Industriale. Casa Editrice Ambrosiana.
M.T. Madigan, J.M. Martinko, J. Parker - Biologia dei Microrganismi. Casa Editrice Ambrosiana,
Milano.
B.R. Glick, J.J. Pasternak - Biotecnologia Molecolare. Zanichelli, Bologna
N. Glazer, H. Nikado - Microbial Biotechnology. W.H .Freeman and Co., New York.
Modalità d’esame
Prova orale.
Pagina 18
CATALISI E BIOCATALISI
CAT.
B
SETTORE
CHIM/04
INSEGNAMENTO
Catalisi e Biocatalisi
CFU
4
LF
4
ES
LAB
32
68
Anno
Semestre
II
I
Aula 6(A6) e Aula Consiliare (AC) - Complesso Didattico, via Vienna 2
Orario: martedì, 10:30-12:30 (A6); mercoledì, 9:30-11:30 (AC); giovedì , 11:30-13.30 (AC)
Docente
Serafino Gladiali
Dipartimento di Chimica
Via Vienna 2
Tel. 079/229546
Fax 079/229559
Mercoledì: ore 16 - 19.
Programma
Stereoisomeria. Chiralità e prochiralità. Chiralità centrale, assiale e planare: definizioni e nomenclatura. Reazioni stereo-, enantio- e diastereo-selettive. Metodi per la determinazione dell'eccesso enantiomerico. Metodi per ottenere composti otticamente attivi. Trasformazioni
asimmetriche termodinamicamente e cineticamente controllate. Risoluzione cinetica. Sintesi
asimmetrica. Processi asimmetrici stechiometrici e catalitici.
Il fenomeno della catalisi. Catalisi omogenea ed eterogenea. Catalisi acido-base. Biocatalisi. Catalisi organometallica. Catalisi stereoselettiva. Origine della stereoselettività. Leganti chirali.
Idrogenazione asimmetrica. Processi industriali fondati sulla catalisi asimmetrica.
Esame orale
Y. Izumi, A. Tai - Stereodifferentiating Reactions. Academic Press.
J.D. Morrison, H.S. Mosher - Asymmetric Organic Reactions. Prentice-Hall.
A. Nakamura, M. Tsutsui - Homogeneous Catalysis. J. Wiley.
Pagina 19
R. Noyori - Asymmetric Catalysis in Organic Synthesis. J. Wiley.
Materiale didattico:
S. Gladiali - Guidelines and Methodologies in Asymmetric Synthesis and Catalysis. C. R. Chimie,
2007,10, 220-231.
S. Gladiali, E. Alberico - Chiral Chelating Diphosphines with Stereogenic C-centres in the Interconnecting Spacer. History, Current Developments and Impact on Asymmetric Catalysis in Phosphorous Ligands in Asymmetric Catalysis: Synthesis and Applications. Vol. 1, pp. 73-113, Armin
Börner Editor. Wiley-VCH, Weinheim, 2008.
S. Gladiali - Applicazioni Industriali della Catalisi Enantioselettiva. Il Chiral Shift del Metolachlor.
Chimica & Industria, 2000, 82, 855-6.
Pagina 20
CHIMICA ANALITICA
CAT.
B
SETTORE
CHIM/01
INSEGNAMENTO
Chimica Analitica
CFU
5
LF
3
ES
2
LAB
48
77
Anno
Semestre
II
I
Aula 8 - Complesso Didattico, via Vienna 2
Orario: martedì, 8:30-10:30; venerdì, 8:30-10:30
Docente
Maria Itria Pilo
Via Vienna 2
Tel. 079/229578
Fax 079/229559
Lunedì: ore 10:30 - 12:30 o al termine delle lezioni.
Obiettivi formativi
Obiettivo del corso è: i) fornire i principali elementi di statistica utili nella valutazione dei risultati di un’analisi chimica; ii) descrivere le principali tecniche di analisi strumentale; iii) illustrare,
tramite le esercitazioni di laboratorio, le principali applicazioni dei metodi strumentali di analisi.
Programma
Elementi di statistica applicata alle analisi chimiche. Concetto di precisione e di esattezza. Classificazione degli errori. Curva normale dell’errore. Campione e popolazione. Deviazione standard, varianza, RSD%. Propagazione dell’errore. Cifre significative. Intervallo di confidenza. Test
di significatività (t di Student, F-test, Q-test). Metodi di taratura (retta di calibrazione; aggiunte
multiple di standard; standard interno).
Elettrochimica. Celle elettrochimiche. Definizione di elettrodo. Potenziali di cella. Potenziale
elettrodico standard. Elettrodo standard a idrogeno. Equazione di Nernst. Potenziale formale.
Calcolo delle costanti di equilibrio. Curve di titolazione redox. Indicatori per titolazioni redox.
Classificazione degli elettrodi. Elettrodi di riferimento (SCE; Ag/AgCl). Elettrodo a vetro. Elettrodi per la misura del potenziale redox. Elettrodi selettivi. Misura del pH e calibrazione dell’elettrodo a vetro. Misura del potenziale redox. Definizione e misura di rH.
Pagina 21
Metodi spettroscopici di analisi. Lo spettro elettromagnetico. Teoria ondulatoria e teoria corpuscolare della radiazione elettromagnetica. Principi di spettrofotometria di assorbimento molecolare nell’UV-Vis. Concetti di assorbanza e di trasmittanza. Legge di Lambért-Beer e sue limitazioni. Spettri di assorbimento nell’UV-Vis. Analisi qualitativa e analisi quantitativa in spettrofotometria UV-Vis. Strumentazione per spettrofotometria UV-Vis. Principi di spettrofotometria di
assorbimento atomico (AAS). Strumentazione per AAS. Interferenze in AAS. Sistemi di correzione dell’assorbimento di fondo. Analisi quantitativa in AAS.
Metodi cromatografici di analisi. Principi generali e classificazione delle tecniche cromatografiche. Parametri fondamentali di un cromatogramma ai fini dell’analisi qualitativa e quantitativa.
Gascromatografia: classificazione; parametri e prestazioni; influenza della temperatura; strumentazione; fasi stazionarie e fasi mobili; applicazioni. HPLC: classificazione; fasi stazionarie e
fasi mobili; strumentazione; eluizione in isocratica e in gradiente. Cromatografia a fase normale
e a fase inversa. Rivelatori per HPLC. Applicazioni. Cromatografia di esclusione: fasi stazionarie e
fasi mobili; applicazioni. Cromatografia in fase supercritica: principi; strumentazione; applicazioni.
Esercitazioni. Potenziometria diretta (calibrazione dell’elettrodo a vetro; misura di pH di soluzioni incognite; stima dell’errore alcalino). Determinazioni analitiche tramite spettrofotometria
di assorbimento molecolare nell’UV-Vis (metodo della retta di taratura). Determinazioni analitiche tramite spettrofotometria di assorbimento atomico (metodo delle aggiunte multiple di
standard). Determinazioni analitiche mediante tecniche cromatografiche (standard interno; retta di taratura; normalizzazione interna).
Esame orale.
D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica. Edises.
D.C. Harris - Chimica Analitica Quantitativa. Zanichelli.
Pagina 22
CHIMICA BIOINORGANICA
CAT.
B
SETTORE
CHIM/03
INSEGNAMENTO
Chimica Bioinorganica
CFU
5
Anno
I
LF
4
ES
LAB
1
32
12
81
Semestre
I
Laboratori Dipartimento di Chimica, via Vienna 2
Orario: martedì, 9:30-11:30; venerdì, 10:30-12:30
13 ottobre 2008 – 30 gennaio 2009
Docente
Eugenio Garribba
Via Vienna 2
Tel. 079/229487
Fax 079/229559
Lunedì: ore 11 - 13 (preferibilmente su appuntamento).
Prerequisiti
Le uniche conoscenze che lo studente deve possedere sono quelle fondamentali acquisite negli
insegnamenti di chimica, come il legame, gli acidi e le basi, gli amminoacidi, la struttura delle
proteine.
Molti di questi concetti sono, comunque, richiamati all’inizio del corso.
Obiettivi formativi
Il corso si propone di presentare agli studenti il ruolo degli ioni metallici nei sistemi biologici e la
struttura e le proprietà dei principali metallo-enzimi e metallo-proteine. Particolare rilievo sarà
dato alle teorie che interpretano il comportamento chimico e spettroscopico di tali composti. Il
corso sarà completato da un’introduzione sulle conoscenze di base di chimica generale e dei
composti di coordinazione. Tre esercitazioni pratiche consentiranno agli studenti di conoscere
le basi di alcune importanti tecniche spettroscopiche comunemente usate in chimica bioinorganica, come le spettroscopie EPR e di assorbimento elettronico, e di approfondire e osservare
sperimentalmente le applicazioni di alcuni concetti trattati nel corso, come l’influenza della basicità dei leganti e della formazione di cicli chelati nella stabilità termodinamica dei complessi
metallici, la teoria del campo cristallino e il funzionamento di alcune metallo-proteine.
Pagina 23
Programma
Fondamenti di chimica bioinorganica. Richiami di chimica generale. Gli acidi e le basi. I composti
di coordinazione. La teoria del campo cristallino.
Il trasporto e l’accumulo dell’ossigeno. L’emoglobina e la mioglobina. L’emeritrina e la emocianina.
Il trasferimento elettronico. Le proteine blu di rame. Le proteine ferro-zolfo. I citocromi. La catena di trasporto elettronico nei mitocondri.
Il trasporto e l’accumulo dei metalli. Ferro. Vanadio. Rame. Nichel. I metalli alcalini e alcalinoterrosi.
I metallo enzimi. La superossido dismutasi. La catalasi e la perossidasi. L’ossidasi e l’ossigenasi.
Gli enzimi contenenti zinco.
La tossicità dei metalli. Cadmio, mercurio, piombo. Le metallotioneine.
Esercitazioni di laboratorio
La spettroscopia di assorbimento elettronica nell’UV-Visibile. L’interazione dello ione Cu2+ con la
tetraglicina.
Attività enzimatica della catalasi e dei suoi modelli.
La spettroscopia EPR. Trasporto dello ione Cu2+ e dei composti di VO2+ insulino-mimetici.
Prova orale sul programma svolto nelle lezioni frontali e sulle esercitazioni di laboratorio.
J.E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter - Chimica Inorganica: Principi, Strutture, Reattività. Piccin.
Capitolo 19: Chimica inorganica dei sistemi biologici.
D.F. Shriver, P.W. Atkins, C.H. Langford - Chimica Inorganica. Zanichelli.
Capitolo 19: Chimica Bioinorganica.
D.E. Fenton - Biocoordination Chemistry. Oxford Science Publications.
S.J. Lippard, J.M. Berg - Principles of Bioinorganic Chemistry. University Science Books.
Diapositive presentate a lezione. Siti Internet.
Pagina 24
CHIMICA DELLE SOSTANZE ORGANICHE NATURALI
CAT.
B
SETTORE
CHIM/06
INSEGNAMENTO
Chimica delle Sostanze Organiche Naturali
CFU
5
LF
4
ES
LAB
1
32
12
81
Anno
Semestre
I
I
Orario: lunedì, 11:30-13:30; mercoledì, 11:30-13:30
Docente
Andrea Porcheddu
Via Vienna 2
Tel. 079/22
Fax 079/229559
Obiettivi formativi
Nel corso verranno presi in esame alcuni aspetti della chimica di composti naturali di interesse
biologico, legati sia al metabolismo primario che a quello secondario (es. carboidrati, ormoni,
terpeni, steroidi, alcaloidi, vitamine, etc.).
Programma
a) Il Metabolismo Primario e Secondario
Reazioni di alchilazione nei sistemi biologici: sostituzione nucleofila ed addizione elettrofila. Il
riarrangiamento di Wagner-Meerwein. Condensazioni aldoliche e di Claisen. Reazione di Mannich e preparazione delle basi di Schiff. Reazioni di decarbossilazione. Reazioni di ossidazione e riduzione: deidrogenasi, ossidasi, monoossigenasi, diossigenasi. Ossidazione di Ammine. Coupling ossidativo dei fenoli. Ossidazioni di Bayer-Villiger. Reazioni di glicosilazione. La vitamina B1,
B2, B5, B6.
b) Carboidrati
Classificazione, configurazione degli aldosi e chetosi, notazione D ed L. Reazioni redox dei monosaccaridi. Misurazione del livello di glucosio nel sangue. Il fenomeno della muta rotazione.
Stabilità del Glucosio. Formazione dei glicosidi. L’effetto anomerico. Cellobiosio. Maltosio. Lattosio e ed intolleranza al lattosio. Galattosemia. Glicogeno, amilopectina ed amilosio. Cellulosa.
Chitina. Farmaci antiparassitari. Amminozuccheri. Eparina. La vitamina C. I gruppi sanguigni.
Dolcificanti sintetici.
Pagina 25
c) Il Metabolismo dei Carboidrati
Digestione ed Idrolisi di carboidrati complessi. Il catabolismo del glucosio: la glicolisi. La trasformazione del piruvato. Il ciclo dell’acido citrico. La biosintesi del glucosio: la gluconeogenesi. La
via del pentosio fosfato. La fotosintesi: il ciclo (di Calvin) riduttivo del pentosio fosfato.
d) Amminoacidi e Peptidi
Classificazione, proprietà e nomenclatura degli amminoacidi. Punto isoelettrico ed elettroforesi.
Separazione di una miscela di amminoacidi. Legame peptidico e ponti disolfuro: i capelli ricci.
Alcuni peptidi interessanti: la bradichina, la vasopressina, l’ossitocina. La sintesi peptidica in
fase omogenea ed in fase solida: possibilità di automazione. Determinazione della struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Denaturazione delle proteine. Il catabolismo degli amminoacidi.
e) I Lipidi
Acidi grassi: omega-3 ed omega-6. Le cere. Grassi ed oli. Olestra, il grasso che non fa ingrassare.
I fosfolipidi. La cioccolata. Sfingolipidi. Prostaglandine. Terpeni. La vitamina A. Biosintesi dei terpeni. Gli steroidi. Cenni sulla biosintesi del colesterolo. Le malattie cardiache. Alcuni steroidi
sintetici: Dianabol, RU 486, Noretindrone, Stanozololo. Il catabolismo dei triacilgliceroli. La biosintesi degli acidi grassi.
f) Nucleotidi e Nucleosidi ed Acidi Nucleici
Nucleotidi e Nucleosidi. La struttura del DNA ed RNA. ATP: il trasportatore di energia. Il carattere ad alta energia del legame fosfoanidridico. Stabilità cinetica dell'ATP nella cellula. Altri nucleotidi importanti: GTP ed AMP ciclico. Gli acidi nucleici. Perché il DNA contiene timina invece
che uracile.
g) Il Metabolismo dei Nucleotidi
Il catabolismo dei nucleotidi. La biosintesi dei ribonucleotidi pirimidinici. La biosintesi dei ribonucleotidi purinici. La biosintesi dei deossiribonucleotidi. La timina monofosfato.
Attività di laboratorio
Preparazione del sapone per idrolisi basica dell’olio d’oliva e del grasso di maiale. Estrazione e
separazione cromatografia di clorofilla a e b, xantofilla e carotene da spinaci, prezzemolo, lattuga ed erba. Preparazione del principio attivo dell’aspirina.
Prova orale.
P.M. Dewick - Medicinal Natural Products. John Wiley & Sons. (a)
P. Yurkanis Bruice - Chimica Organica. Edises. (b)
J. McMurry,-T. Begley - Chimica Bio-Organica. Zanichelli. (c, d, e, f, g).
R.H. Garrett, C.M. Grisham - Principi di Biochimica. Piccin. (c, d, e, f, g).
Pagina 26
CHIMICA FARMACEUTICA AVANZATA
CAT.
C
SETTORE
CHIM/08
INSEGNAMENTO
Chimica Farmaceutica Avanzata
CFU
6
Anno
I
LF
6
ES
LAB
48
102
Semestre
II
Docente
Michele Palomba
Dipartimento Farmaco Chimico Tossicologico
Via Muroni 23/A
Tel. 079/228737
Fax 079/228704
e mail [email protected]
Programma
a) Farmaci e biotecnologie
Storia dell'industria farmaceutica. Prodotti biofarmaceutici. Impatto delle biotecnologie sull'industria farmaceutica: DNA ricombinante. Prospettive dell'industria biofarmaceutica. Farmaci di
origine biologica: origine animale, vegetale, microbiologica. Moderni approcci al drug discovery.
Problematiche brevettuali nel settore biotecnologico. Vie di somministrazione. Trials preclinici.
Studi di farmacocinetica, farmacodinamica, tossicità. Test clinici. Il processo produttivo: Norme
di buona preparazione (GMP). Impianti di produzione (clean rooms). Produzione di acqua per
usi farmaceutici. Sistemi cellulari di produzione di prodotti biofarmaceutici (batteri, linee cellulari di mammiferi, lieviti, funghi, animali transgenici, vegetali). Sistemi di cell banking. Sistemi di
fermentazione (Batch, Fed-batch, Chemostat, Perfusione). Upstream e Downstream processing.
Metodi di fermentazione, omogeneizzazione, purificazione, sterilizzazione, liofilizzazione, infialamento). Controllo di qualità. Analisi del prodotto finale: controllo di contaminanti, valutazione
dell'attività, determinazione delle proteine totali, analisi degli amminoacidi, peptide mapping,
N-terminal sequencing, endotossine e pirogeni, DNA, microorganismi e virus. Farmaci di origine
biotecnologica. Citochine: Interferoni (classificazione, chimica, effetti biologici, produzione, usi
terapeutici). Interleuchine: Interleuchina-2 (classificazione, produzione, usi terapeutici). Fattori
di crescita emopoietici: Colony stimulating factors (G-CSF, GM-CSF produzione e usi terapeutici). EPO (chimica, effetti biologici, produzione, usi terapeutici). Ormoni. Insulina: effetti biologici, significato fisiologico, chimica, meccanismo d'azione, produzione, insulina ricombinante
umana, insuline fast e long acting, insuline geneticamente modificate, schemi insulinici, il diabete di tipo I e di tipo II: fisiopatologia. Glucagone: effetti fisiologici, produzione, usi terapeutici.
Pagina 27
Ormoni ipofisari: HGH (effetti biologici, chimica, produzione, usi terapeutici). Gonadotropine
(FSH, LH, hCG: chimica, effetti biologici, produzione, usi terapeutici). Emostasi: Fattori della coagulazione, emofilie, Fattore VIII (produzione, usi terapeutici), Fattore IX, Fattore VII.
b) Farmaci tradizionali
Sistemi di classificazione dei farmaci. Farmaci del Sistema nervoso centrale. Il SNC: anatomia e
funzioni. Il neurone, i neurotrasmettitori, la trasmissione sinaptica. Analgesici oppioidi: Alcaloidi
dell'oppio, morfina e derivati: caratteristiche chimiche, famacologiche, abuso ed effetti collaterali, meccanismo d'azione, trasmissione della sensazione dolorifica, recettori oppioidi, agonisti,
antagonisti, agonisti-antagonisti, peptidi oppioidi endogeni. Morfina: rapporti struttura-atttività, derivati di modificazione strutturale. Oppioidi sintetici: derivati del morfinano, benzomorfano, fenilpiperidine, prodine, diarilpropilammine, analoghi del metadone, derivati esaciclici. Modelli recettoriali, agenti disponibili per uso clinico. Ipnotici e sedativi: Fisiologia del sonno, cicli
del sonno, neuromediatori del sonno, disturbi del sonno. Cloralio e derivati, alcoli terziari, carbammati, barbiturici (chimica, classificazione, relazioni struttura-attività, durata d'azione, metabolismo, aspetti farmacologici, meccanismo d'azione), derivati piperidindionici. Ansiolitici: Benzodiazepine di prima e seconda generazione (chimica, classificazione, rapporti struttura-attività), benzodiazepine di terza generazione. Metabolismo, meccanismo d'azione, recettori del
GABA. Ansiolitici non benzodiazepinici. Inibitori del re-uptake della serotonina. Antiepilettici:
Epilessia, sintomatologia e classificazione. Farmaci contro le crisi generalizzate e le crisi parziali
(carbamazepina, barbiturici, idantoine, benzodiazepine, acido valproico). Farmaci contro le assenze (ossazolidindioni, succinimmidi). Farmaci del sistema nervoso autonomo Suddivisione
anatomica e funzionale del SNA. Neuromediatori. Il parasimpatico: acetilcolina, recettori muscarinici e nicotinici, meccanismi di trasduzione del segnale, recettori associati a Proteine G, recettori associati a canali ionici. Agonisti colinergici: Acetilcolina rapporti struttura-attività, esteri
della colina, alcaloidi colinomimetici, anticoliniesterasici reversibili e irreversibili e loro antidoti.
Antimuscarinici: Alcaloidi delle Solanacee, studi SAR, antimuscarinici di sintesi. Antagonisti nicotinici: Bloccanti neuromuscolari, curarici naturali e di sintesi. Farmaci del sistema adrenergico:
Catecolammine, funzioni biologiche, biosintesi, metabolismo, tipi e sottotipi recettoriali, meccanismo di trasduzione del segnale. Simpaticomimetici ad azione diretta, feniletanolammine, studi SAR, effetti farmacologici. Simpaticomimetici ad azione indiretta e mista: efedrine, amfetamine, anoressizzanti. Imidazoline vasocostrittrici, agonisti α2 ad azione antiipertensiva. Antagonisti adrenergici. α-Bloccanti reversibili e irreversibili. Bloccanti del recettore β adrenergico selettivi e non selettivi: storia, effetti biologici, impieghi terapeutici, classificazione chimica. Feniletanolammine e arilossiisopropanolammine. Farmaci del cuore e della circolazione: glicosidi cardiaci. Il cuore: anatomia e funzioni. L’insufficienza cardiaca. I glicosidi della Digitalis purpurea e
D. lanata: chimica. Preparati per uso farmaceutico. Meccanismo d’azione, azioni farmacologiche, aspetti farmacocinetici, tossicità.
Esame orale.
G. Walsh - Biopharmaceuticals: Biochemistry and Biotechnology. 2nd Edition. John Wiley & Sons
(September 5, 2003).
J.Y. Ho Rodney, M. Gibaldi - Biotechnology and Biopharmaceuticals: Transforming Proteins and
Genes into Drugs. Wiley-Liss (June 27, 2003).
D.J.A. Crommelin, R.D. Sindelar - Biotecnologie Farmaceutiche. Zanichelli.
D.A. Williams, T.L. Lemke - Foye's Principi di Chimica Farmaceutica. IV Edizione italiana. Piccin.
Pagina 28
È disponibile un Cd rom contenente le diapositive proiettate a lezione in formato Open Office e
pdf (contattare il docente).
Pagina 29
CHIMICA FISICA
CAT.
B
SETTORE
CHIM/02
INSEGNAMENTO
Chimica Fisica
CFU
5
Anno
I
LF
5
ES
LAB
40
85
Semestre
II
Docente
Stefano Enzo
Via Vienna 2
Tel. 079/229557 - 329 3605841
Fax 079/229559
Giovedì e venerdì: ore 16 - 18.
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti una solida conoscenza dei principi quantitativi di Chimica Fisica con la acquisizione simultanea di un insieme di concetti base comuni ai campi della
medicina, biologia e veterinaria. Il corso è basato sul presupposto che gli studenti siano in possesso dei principi fondamentali di chimica organica, di fisica elementare e di analisi matematica
e abbia qualche nozione di biochimica. Ancorché l’analisi matematica e la biochimica non siano
indispensabili, non si può disconoscere che uno studente autodidatta si troverà svantaggiato rispetto a coloro che hanno ben chiare le nozioni di analisi matematica. Nel corso, comunque si
farà lo sforzo di rendere comprensibile e interessante la Matematica.
Programma
La natura delle leggi fisiche.
Forze di attrazione tra ioni e molecole. Concetto di temperatura e principio zeresimo della termodinamica. La legge del gas perfetto e la legge dei gas ideali. Equazione cinetica del gas perfetto in alternativa all’approccio empirico. Altre relazioni derivate dall’equazione cinetica del
gas. Equazione di stato di van der Waals per i gas reali. Legge di Dalton delle pressioni parziali.
I principi della termodinamica fino al concetto di energia libera.
Primo principio della termodinamica. Definizioni ed enunciato. Esempi di applicazioni del primo
principio. L’entalpia H e la termochimica.
Pagina 30
Il secondo principio della termodinamica. Il concetto di entropia e la ricerca di una nuova funzione di stato. Vari enunciati del secondo principio. Entropia e probabilità. Calcolo delle variazioni di entropia. Entropia come criterio di spontaneità. Entropia assoluta e terzo principio della
termodinamica.
L’energia libera e l’equazione di Gibbs-Helmholtz. Energia libera di formazione.
L’equilibrio chimico in sistemi omogenei ed eterogenei.
Il Potenziale chimico. La soluzione ideale. Definizione di soluzione ideale. Potenziale chimico di
un componente di una soluzione ideale. Energia libera di mescolamento. Entropia di mescolamento. Leggi degli equilibri eterogenei. La regola delle fasi e l’equazione di Clausius-Clapeyron.
Proprietà colligative delle soluzioni. La legge di Raoult. Abbassamento del punto di congelamento e innalzamento del punto di ebollizione. Pressione osmotica. Misura delle proprietà colligative. L’effetto Donnan e la dialisi.
Energia libera ed equilibrio chimico. Espressione del potenziale chimico in soluzioni diluite.
Espressione generale dell’equilibrio. Kp e Kc. Processi spontanei nei nei sistemi biochimici.
Effetto della temperatura sugli equilibri chimici. Metabolismo ed energia libera. Reazioni di trasferimento in cui l’energia libera dell’ATP si conserva. Reazioni in cui viene utilizzata l’energia libera dell’ATP. Reazioni a tandem.
Pagina 31
CHIMICA INDUSTRIALE
CAT.
B
SETTORE
CHIM/04
INSEGNAMENTO
Chimica Industriale
CFU
4
Anno
I
LF
4
ES
LAB
32
68
Semestre
II
Docente
Serafino Gladiali
Via Vienna 2
Tel. 079/229546
Fax 079/229559
Mercoledì: ore 16 - 19.
Programma
Energia e materie prime.
Idrogeno. Gas di sintesi. Ammoniaca.
Metanolo e unità C1
Petrolio. Raffinazione. Cracking
Etilene e prodotti derivati.
Monomeri per poliolefine. Cloruro di vinile.
Propilene e prodotti derivati. Acrilonitrile. Esteri acrilici.
Monomeri per nylon. Processo Dupont.
Idrocarburi aromatici. Produzione e purificazione.
Esame orale.
K. Weissermel, H.-J. Arpe - Industrial Organic Chemistry. 4th Edition. Wiley-VCH, 2003
A. Girelli, L. Matteoli, F. Parisi - Trattato di Chimica Industriale e Applicata. Zanichelli, Bologna,
1973.
Pagina 32
FISIOLOGIA
CAT.
B
SETTORE
BIO/09
INSEGNAMENTO
Fisiologia
CFU
5
LF
4
ES
LAB
1
32
12
81
Anno
Semestre
II
I
Aula 7 (A7) e Aula 8 (A8)- Complesso Didattico, via Vienna 2
Orario: mercoleedì, 11:30-13:30 (A8); giovedì, 9:30-11:30 (A7)
Docente
Proto Pippia
Via Muroni 25
Tel. 079/228613
Fax 079/228615
Mercoledì: ore 11 -14 (preferibilmente su appuntamento).
Programma
Introduzione allo studio della Fisiologia.
Fisiologia dei liquidi corporei
Compartimenti idrici; pressione osmotica; bilancio idrico e centro della sete; equilibrio di GibbsDonnan; composizione ionica dei liquidi corporei.
Fisiologia renale
Funzioni del rene. Renina e fattore eritropoietico renale. Fisiologia del nefrone e formazione
dell'urina: filtrazione glomerulare, riassorbimento, secrezione e meccanismo di concentrazione
dell'urina.
Fisiologia del sistema nervoso
L’eccitabilità. Potenziali di equilibrio, di riposo e d’azione. Conduzione dei segnali nervosi. Sinapsi e neurotrasmettitori.
Messaggeri chimici
Ormoni, neuroumori, neuroormoni, paraormoni, feromoni, fitormoni. Azione biologica, chimica, meccanismo d’azione, regolazione della secrezione degli ormoni. Fisiologia dell’asse ipotalamo-ipofisi.
Biotecnologie spaziali - (programma esercitazioni)
Pagina 33
Effetto della microgravità e delle radiazioni cosmiche sugli organismi viventi ed in particolare
sul sistema immunitario umano.
Obiettivi formativi
Conoscenza delle nozioni di base della fisiologia generale con particolare riferimento agli aspetti biotecnologici più attuali della disciplina.
Orale finale, senza prove intermedie.
G. Alloatti et al. - Fisiologia dell’Uomo. Edi-Ermes.
F. Conti - Fisiologia Medica. Edi-Ermes.
Pagina 34
GENETICA EVOLUZIONISTICA
CAT.
B
SETTORE
BIO/18
INSEGNAMENTO
Genetica Evoluzionistica
CFU
6
Anno
II
LF
5
ES
LAB
1
40
12
98
Semestre
II
Docente
Paolo Francalacci
Dipartimento di Zoologia e Genetica Evoluzionistica
Via Muroni 25
Tel. 079/228631
Fax 079/238665
Dal lunedì al venerdì: ore 15 - 15:30.
Prerequisiti
Genetica Fondamenti e Laboratorio.
Finalità del corso
Il corso affronta argomenti di genetica di popolazioni e genetica evoluzionistica. Lo studente
sarà in grado di comprendere le basi molecolari dell’evoluzione e verrà stimolato ad applicare le
conoscenze acquisite alla elaborazione dei dati molecolari nell’analisi filogenetica.
Programma
Componenti della variabilità genetica. La variabilità genetica nelle popolazioni naturali. Parametri per la stima del grado di variabilità genetica. Principali metodi di analisi dei polimorfismi genetici. Elementi di genetica di popolazioni: La legge di Hardy-Weinberg e la verifica dell’equilibrio nelle popolazioni. Effetti sul pool genico delle forze evolutive: selezione naturale, mutazione, deriva genetica, flusso genico, non-random mating. L’Orologio Molecolare. Cenni sulle metodologie statistiche di analisi dei dati genetici. Marcatori molecolari (STR, SNP). Metodologie di
analisi molecolare (RFLP, D-HPLC, Sequenziamento, Microchips). Marcatori unilineari (DNA mitocondriale, Cromosoma Y). Filogeografia. Origine e diffusione di Homo sapiens attraverso l’analisi genetica. Il popolamento dell’Europa e del Mediterraneo.
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Attività di laboratorio
Uso dei principali software di analisi di sequenze di DNA, uso delle banche dati in rete.
Testo di riferimento
D.J. Futuyma - L’Evoluzione. Zanichelli, Bologna, 2008.
M.A. Jobling, M.E. Hurles, C. Tyler-Smith - Human Evolutionary Genetics: Origins, Peoples and
Disease. Garland Science Publishing, London/New York, 2004.
L’esame consiste in una presentazione di un articolo scientifico inerente al corso e relativa discussione.
Pagina 36
MATERIALI POLIMERICI BIOCOMPATIBILI
CAT.
B
SETTORE
CHIM/05
INSEGNAMENTO
Materiali Polimerici Biocompatibili
CFU
4
Anno
I
LF
4
ES
LAB
32
68
Semestre
II
Docente
Alberto Mariani
Via Vienna 2
Tel. 079/229556
Fax 079/229559
Dal lunedì al venerdì: ore 10 - 11. Oppure, in qualunque altro momento, previo appuntamento.
Obiettivi formativi
Il corso tratterà di sintesi, proprietà e applicazioni di materiali polimerici sintetici con particolare riguardo a quelli di interesse nel settore delle biotecnologie. Pertanto, non tratterà di biopolimeri.
Programma
Introduzione: i polimeri nella storia e nella vita quotidiana.
Definizioni: monomero, polimero, oligomero, polimerizzazione, unità monomerica, unità di ripetizione copolimero (ter-polimero, etc.), tipi di copolimeri (a caso, a blocchi, alternati, a innesto), polimeri lineari, polimeri ramificati, polimeri reticolati, polimeri dendritici.
Polimeri di maggiore interesse pratico, loro formule e loro sigle.
Concatenamento: l'esempio del polibutadiene.
Classificazione: polimeri naturali, sintetici e artificiali; polimeri per plastici (termoplastici e termoindurenti); elastomeri, fibre.
Polimeri di condensazione e di addizione: definizioni ed esempi; confronto tra le caratteristiche
cinetiche e conseguenze su peso molecolare e conversione.
Conduzione della polimerizzazione: sintesi in massa, in soluzione, interfacciale.
Polimerizzazione a stadi a catena: definizioni ed esempi.
Polimeri isotattici, sindiotattici, atattici: l'esempio del polipropilene; il premio Nobel a Giulio
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Natta.
Caratteristiche cinetiche e termodinamiche della polimerizzazione a stadi; principali polimeri ottenuti per polimerizzazione a stadi e principali classi di reazioni chimiche coinvolte; relazioni tra
stechiometria, conversione, grado di polimerizzazione e peso molecolare nella polimerizzazione
a stadi: cinetica e termodinamica. Gradi di polimerizzazione numerale e ponderale medio e corrispondenti pesi molecolari; distribuzione dei pesi molecolari e indice di polidispersione.
Caratteristiche generali della polimerizzazione a catena. La polimerizzazione radicalica a catena:
schema cinetico (inizio, propagazione, terminazione, inibizione, ritardo, trasferimento di catena).
Copolimerizzazione: l'equazione di copolimerizzazione nell'ipotesi di modello terminale e analisi
dei relativi grafici di composizione.
Lo stato cristallino: definizione e criteri per la formazione di domini polimerici cristallini; determinazione della temperatura termodinamica di fusione.
Lo stato vetroso: la transizione vetrosa e i fattori che la influenzano; determinazione della temperatura di transizione vetrosa.
Cenni di proprietà meccaniche: materiali elastici, viscosi e viscoelastici; loro modelli meccanici;
tipi di deformazioni elementari e relativi sforzi; curve sforzo-deformazione e modulo-temperatura.
Definizioni di biocompatibilità.
Polimeri per uso odontoiatrico.
Polimeri per il rilascio controllato di medicinali.
Polimeri per protesi.
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MICROBIOLOGIA APPLICATA
CAT.
B
SETTORE
BIO/19
INSEGNAMENTO
Microbiologia Applicata
CFU
7
LF
5
ES
1
LAB
1
52
12
111
Anno
Semestre
I
I
Aula 6 (A6) e Aula 8 (A8) - Complesso Didattico, via Vienna 2
Orario: mercoledì, 10:30-11:30 (A8); giovedì, 9:30-11:30 (A8); venerdì, 8:30-10:30 (A6)
Docente
Pier Luigi Fiori
Dipartimento di Scienze Biomediche
Sezione di Microbiologia Sperimentale e Clinica
Viale San Pietro 43/B
Tel. 079/228299
Fax 079/228520
Lunedì: ore 12 - 14.
Il docente è comunque sempre disponibile al ricevimento degli studenti. Si consiglia di contattare il docente preventivamente.
Obiettivi formativi
Conoscere le basi sull’uso di microorganismi come vettori per il clonaggio, espressione e la manipolazione di geni eterologhi. Conoscere le principali tecniche molecolari ed immunologiche
per lo studio e l’identificazione di microorganismi. Conoscere le basi per la produzione di reattivi molecolari.
Programma
La Tecnologia del DNA Ricombinante
Le tecnologie del DNA ricombinante: impatto sulla ricerca scientifica teorica ed applicata.
Endonucleasi di restrizione: classificazione, funzione, applicazioni nelle tecnologie del DNA ricombinante.
Vettori di clonaggio plasmidici: organizzazione di pBR322 e pUC19 (clonaggio, trasformazione e
selezione).
Librerie genomiche: produzione e screening (ibridazione di sonde, screening funzionale ed imBiotecnologie Molecolari
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munologico).
Librerie di espressione: purificazione di mRNA e sintesi di cDNA; clonaggio direzionale; metodi
di screening.
Vettori di clonaggio virali: organizzazione e caratteristiche del fago lambda; produzione di librerie fagiche, produzione di librerie peptidiche.
I cosmidi come vettori di clonaggio: principali caratteristiche.
Tecniche Molecolari
Tecniche per il sequenziamento di DNA: utilizzo dei di-deossinucleotidi, uso di esonucleasi 3;
metodi per la produzione di DNA a singola catena (uso del fago M13, PCR sbilanciata, metodi
chimici, etc.).
Produzione di anticorpi monoclonali: ibridazione somatica linfocita/mieloma; anticorpi monoclonali ibridi, anticorpi bispecifici, anticorpi monoclonali ricombinanti da librerie fagiche.
Valutazione dell’espressione genica: microarrays.
Principali tecniche di proteomica: cenni.
Manipolazione dell'Espressione Genica In Procarioti
Caratteristiche necessarie per l'espressione di DNA ricombinante in procarioti.
Isolamento di promotori funzionali: geni reporter, selezione con i plasmidi pBR316 o pK01.
Controllo dell’espressione genica: uso di vettori per l’isolamento e la caratterizzazione di promotori forti e regolabili; principali promotori utilizzati per l’espressione di protene ricombinanti.
Tecniche per aumentare la produzione di proteine ricombinanti: clonaggio di geni multipli,
espressione su microorganismi diversi, scelta di promotori e terminatori, stabilità del prodotto.
Proteine di fusione: principali caratteristiche (sistemi per l’ottenimento, espressione, immunogenicità, vantaggi per la purificazione, etc.).
Produzione di Proteine Eterologhe In Eucarioti
Le principali differenze tra sistemi eucariotici e procariotici nel clonaggio e l’espressione di proteine ricombinanti.
Espressione in Saccharomyces cerevisiae ed altri lieviti; vantaggi e svantaggi dell'uso di lieviti
per l'espressione di proteine eterologhe.
Sistemi di espressione in colture di insetto: il sistema Baculovirus (il Baculovirus Transfer Factor).
Espressione in cellule di mammifero: il virus PaPoVa BK, vettori retrovirali ed altri vettori virali.
Ingegneria Proteica
Le tecniche di mutagenesi diretta: mutagenesi con M13, tecniche di PCR, mutagenesi random,
"primers" oligonucleotidici degenerati.
Elementi di ingegneria proteica: tecniche di manipolazione di proteine al fine del miglioramento
delle caratteristiche funzionali.
Diagnostica Molecolare
Le principali tecniche immunologiche diagnostiche (agglutinazione e precipitazione, tecniche radiometriche e immuoenzimatiche, western blotting, tecnologie innovative).
Uso delle sonde di acidi nucleici e della PCR nella diagnostica molecolare: preparazione e marcatura di sonde di DNA ed RNA; applicazioni delle varie tecniche di amplificazione in microbiologia (PCR classica, nested-PCR, RT-PCR, PCR sbilanciata, random PCR, etc.).
Produzione di Vaccini e altri Agenti Terapeutici
Meccanismi di patogenicità microbica; le tossine batteriche: classificazione, meccanismo di
azione.
La risposta immunitaria alle infezioni: meccanismi di immunità innata (difese meccaniche, fagocitosi, proteine coinvolte nei principali meccanismi di immunità aspecifica, recettori Toll-simili)
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e di immunità specifica (linfociti B e anticorpi, linfociti T e i loro recettori; il sistema di istocompatibilità; le cellule presentanti antigene, ruolo dei monociti, e delle cellule dendritiche).
Vaccini ricombinanti: uso di subunità funzionali e di vaccini peptidici.
Vaccinazione verso agenti patogeni: vettori virali e batterici come veicolo di antigeni eterologhi.
Vaccini anti-idiotipici e protezione: il riconoscimento di "forme" molecolari.
Uso di anticorpi monoclonali come agenti terapeutici: terapia immunitaria, immunotossine, anticorpi monoclonali umani o ibridi uomo/topo, anticorpi monoclonali catalitici.
Vaccinazione mediante acidi nucleici: descrizione dei vettori plasmidici utilizzati nell’immunizzazione, sviluppo della risposta protettiva.
Prova orale a fine corso.
B.R. Glick, J.J. Pasternak - Biotecnologia Molecolare. Zanichelli.
R.J. Reece - Analisi di Geni e Genomi. Edises, 2006.
J.W. Dale, M. von Schantz - Dai Geni ai Genomi. Edises, 2004.
Pagina 41
INDICE DEGLI INSEGNAMENTI
B
Biochimica Applicata..................................................................6
Biochimica Clinica.......................................................................9
Biofisica.....................................................................................11
Biologia Molecolare Applicata (corso integrato)......................14
Biologia Molecolare Applicata - Modulo 1..............................15
Biologia Molecolare Applicata - Modulo 2...............................14
Biotecnologie Applicate a Fermentazioni Industriali...............17
C
Catalisi e Biocatalisi..................................................................19
Chimica Analitica......................................................................21
Chimica Bioinorganica..............................................................23
Chimica delle Sostanze Organiche Naturali..............................25
Chimica Farmaceutica Avanzata...............................................27
Chimica Fisica............................................................................30
Chimica Industriale...................................................................32
F
Fisiologia...................................................................................33
G
Genetica Evoluzionistica...........................................................35
M
Materiali Polimerici Biocompatibili..........................................37
Microbiologia Applicata............................................................39
Pagina 42
DOCENTI
Carpinelli Massimo ...................................................................11
Crosio Claudia............................................................................13
De Muro Pierina..........................................................................9
Enzo Stefano..............................................................................30
Fiori Pier Luigi ...........................................................................39
Formato Marilena.......................................................................7
Francalacci Paolo ......................................................................35
Garribba Eugenio ......................................................................23
Gladiali Serafino .................................................................19, 32
Mannazzu Ilaria M. ...................................................................17
Mariani Alberto ........................................................................37
Palomba Michele.......................................................................27
Pilo Maria Itria ..........................................................................21
Pippia Proto ..............................................................................33
Porcheddu Andrea ....................................................................25
Rozzo Carla ...............................................................................13
Pagina 43

continua - Facoltà di Scienze MFN

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