METODOLOGIE GENETICHE PER LE BIOTECNOLOGIE
cod. 1004398

Anno accademico 2013/14
3° anno di corso - Primo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Genetica (BIO/18)
Field
Attività formative affini o integrative
Tipologia attività formativa
Affine/Integrativa
42 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il corso si propone di esaminare le principali metodologie genetico-molecolari in relazione alle loro applicazioni sia nella ricerca di base che in campo industriale e biomedico mettendone in luce sia le potenzialità che le problematiche relative alla loro utilizzazione. Nella prima parte del corso verranno illustrate le potenzialità dell’utilizzo dei microrganismi per la produzione di beni e servizi: particolare attenzione verrà posta ai diversi approcci metodologici mirati alla selezione e al miglioramento genetico delle colture industriali e verranno presi in considerazione esempi di produzione, caratterizzazione ed impiego dei principali prodotti delle fermentazioni industriali. Nella seconda parte del corso verrà affrontata la produzione su larga scala di proteine ricombinanti sfruttando diversi sistemi biologici per l’espressione del gene clonato; dalle cellule batteriche alle cellule animali. Verranno presi in considerazione diversi prodotti biotecnologici commerciali quali ormoni, citochine, enzimi con proprietà terapeutiche, vaccini e anticorpi monoclonali. Verranno infine affrontate le metodologie genetiche classiche e molecolari per lo studio delle funzioni e delle interazioni geniche.

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze relative alla genetica, microbiologia e tecnologia del DNA ricombinante.

Contenuti dell'insegnamento

I microrganismi come "cell factory".
-Microrganismi di interesse biotecnologico.
-Approcci metodologici mirati alla selezione e al miglioramento genetico delle colture industriali.
-Amminoacidi e antibiotici: dall’isolamento del microrganismo produttore alla produzione industriale
-Produzione di biomasse microbiche: lievito per panificazione, single cell protein.
-Produzione di etanolo.
-Tecnologie fermentative: materie prime e terreni di fermentazione; colture batch, continue e fed batch.

Ingegneria genetica e produzione di proteine ricombinanti
-Isolamento di un gene di interesse. Tecniche di mutagenesi.
La scelta dell'ospite
-Analisi e ottimizzazione dell’espressione genica in microrganismi procarioti (E. coli, B. subtilis). Promotori inducibili. Proteine di fusione e loro impiego.
-Analisi e ottimizzazione dell’espressione genica in microrganismi eucarioti. Vettori d’espressione per lievito promotori costitutivi ed inducibili. La manipolazione della secrezione in Saccharomyces cerevisiae. Il sistema Pichia pastoris e Kluyveromyces lactis.
-Il sistema di espressione cellule di insetto/Baculovirus.
- Espressione in cellule di mammifero. Espressione transiente e trasformanti stabili. Promotori e geni reporter. Vettori virali.
I prodotti
-Prodotti farmaceutici, enzimi.
-Vaccini di II generazione e cenni di immunogenetica
-Anticorpi monoclonali.

Studio dell’espressione e della funzione genica.
- Analisi Northern, geni reporter, analisi mediante arrays.
-Interazioni geniche: soppressori, letali sintetici, mutazioni dosaggio genico dipendente.
-Il sistema del doppio ibrido.

Programma esteso

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Bibliografia

Donadio e Marino “Biotecnologie microbiche” Casa Editrice ambrosiana, Manzoni M.”Microbioloogia Industriale” Casa Editrice ambrosiana, Glick, Pasternak and Patten “Molecular Biotechnology” ASM press IV edizione, Dale and von Schantz "Dai geni ai genomi" Principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante” Edises, Watson J.D et al “DNA ricombinante” Zanichelli. Materiale fornito da docente.

Metodi didattici

Il corso sarà svolto mediante lezioni frontali sugli specifici argomenti del programma, con l’ausilio di presentazioni in power point. Per affrontare alcuni argomenti verranno analizzati e discussi in aula alcuni articoli scientifici. Il materiale didattico proiettato verrà reso disponibile, ciò nonostante è fortemente consigliato l’utilizzo di testi per l’approfondimento e lo studio individuale.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento verrà effettuata attraverso un esame finale. In particolare verrà effettuata una prova orale di tipo tradizionale che avrà lo scopo di verificare la capacità di comprensione dei diversi argomenti trattati e di evidenziare la capacità da parte dello studente di formulare collegamenti tra i vari argomenti anche in relazione ai vantaggi e alle limitazioni delle biotecnologie convenzionali rispetto alle biotecnologie innovative e ricombinanti.

Altre informazioni

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