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Oggetto:
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Molecular Biology (Sezione 1)

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Molecular Biology

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
BIO0174B
Docente
Prof. Ferdinando Di Cunto (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Biotecnologie
Anno
3° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
5
SSD attività didattica
BIO/11 - biologia molecolare
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Inglese
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Orale
Tipologia unità didattica
modulo
Insegnamento integrato
INTEGRATED LABORATORY TECNIQUES (BIO0174)
Prerequisiti

La comprensione dei contenuti del modulo richiede di aver acquisito solide basi relativamente a tutti gli insegnamenti previsti per i primi due anni del Corso di Studi, in particolare l’insegnamento di Biologia Molecolare e Bioinformatica.

To understand the contents of the teaching, students will need to have acquired a solid basis of all the subjects that characterize the first two years of the Course of Studies, in particular Molecular Biology and Bioinformatics.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il modulo si propone di fornire un'ampia ed aggiornata panoramica sulle metodiche di Biologia Molecolare usate correntemente a scopi di ricerca e sviluppo, con particolare enfasi sulle tecniche più moderne. In particolare, il modulo fornirà le nozioni teorico/pratiche necessarie alla comprensione delle moderne tecnologie di sequenziamento degli acidi nucleici, delle loro applicazioni genomiche, trascrittomiche ed epigenomiche e della loro integrazione con altre metodiche. Verranno fornite inoltre nozioni avanzate sulle tecnologie più moderne per l’ingegnerizzazione degli acidi nucleici, con particolare riguardo a quelle necessarie per lo sviluppo di complessi modelli cellulari e animali. Un aspetto fondamentale dell'insegnamento sarà di mettere in evidenza come le diverse tecnologie affrontate possono essere integrate per rispondere a specifici quesiti biologici. A questo scopo verranno analizzati diversi casi di studio tratti dalla letteratura scientifica recente.

The module aims to provide a broad and updated overview of Molecular Biology methods currently used for research and development purposes, with particular emphasis on the most modern techniques. In particular, the module will provide the theoretical / practical notions necessary for the understanding of modern nucleic acid sequencing technologies, their genomic, transcriptomic and epigenomic applications and their integration with other methods. Advanced knowledge will also be provided on the most modern technologies for the engineering of nucleic acids, with particular regard to those necessary for the development of complex cellular and animal models. A fundamental aspect of the teaching will be to highlight how the different technologies addressed can be integrated to answer specific biological questions. For this purpose, several case studies taken from recent scientific literature will be analyzed.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell'insegnamento, gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito un'approfondita conoscenza delle basi teoriche su cui si fondano le metodiche sperimentali analizzate durante le lezioni frontali e le esercitazioni. Inoltre dovranno dimostrare di saper scegliere in modo appropriato le tecnologie necessarie alla soluzione di specifici quesiti biologici e di saperele integrare correttamente allo scopo.

 

At the end of the course, students will need to have acquired a deep knowledge of the theoretical of the experimental methods analyzed during the lessons and the practical sessions. Moreover,  they will need to know how to appropriately  choose the technologies necessary to address specific biological questions, and how to integrate them to reach the aims.

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Programma

  • Tecnologie di sequenziamento di seconda generazione.
  • Cenni sulle tecnologie di sequenziamento di terza generazione.
  • Applicazione delle tecnologie di sequenziamento all'analisi del genoma.
  • Applicazione delle tecnologie di sequenziamento all'analisi del trascrittoma.
  • Tecnologie tradizionali per l'analisi della regolazione di singoli geni, a livello di interazione tra DNA e proteine.
  • Applicazione delle tecnologie di sequenziamento all'analisi dell'epigenoma.
  • Progetto Ensembl: integrazione bioinformatica tra dati genomici, trascrittomici ed epigenomici.
  • Metodi di clonaggio del DNA basati sulla ricombinazione generalizzata e sito-specifica: concetto di “ORFeoma”.
  • Assemblaggio di frammenti di DNA di diverse grandezze: cenni di biologia sintetica.
  • Metodi di amplificazione isotermica degli acidi nucleici.
  • Alleli ricombinanti per la ricerca sperimentale in vivo.
  • Applicazioni sperimentali con organoidi e PDX: vantaggi e limitazioni.
  • Identificazione di geni drivers e geni passengers.
  • Applicazioni di CRISPR/Cas9 e shRNA.
  • Geni reporter: design e applicazioni
  • Analisi single-cell comparate ad analisi bulk-population.
  • Tecniche ed Applicazioni di Interattomica.
  • Smart drug design: small molecules, peptidi e degradatori.
  • Esercitazioni: Principali problematiche e approcci integrati per lo studio delle basi molecolari del cancro.
  • Esercitazioni: Principali problematiche e approcci integrati per lo studio delle basi molecolari delle malattie genetiche.

  • Second generation sequencing technologies.
  • Outline of third generation sequencing technologies.
  • Application of sequencing technologies to genome analysis.
  • Application of sequencing technologies to transcriptome analysis.
  • Traditional technologies for the analysis of the regulation of single genes, at the level of interaction between DNA and proteins.
  • Application of sequencing technologies to epigenome analysis.
  • Ensembl project: bioinformatics integration between genomic, transcriptomic and epigenomic data.
  • DNA cloning methods based on generalized and site-specific recombination: the concept of "ORFeome".
  • Assembly of DNA fragments of different sizes: hints of synthetic biology.
  • Methods of isothermal amplification of nucleic acids.
  • Recombinant alleles for in vivo experimental research.
  • Experimental applications with organoids and PDX: advantages and limitations.
  • Identification of driver and passenger genes.
  • CRISPR / Cas9 and shRNA applications.
  • Reporter genes: design and applications.
  • Single-cell analyzes compared to bulk-population analyzes.
  • Interactomics Techniques and Applications.
  • Smart drug design: small molecules, peptides and degraders.
  • Exercises: Main problems and integrated approaches for the study of the molecular basis of cancer.
  • Exercises: Main problems and integrated approaches for the study of the molecular basis of genetic diseases.

 

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Modalità di insegnamento

I tre quarti delle lezioni verranno svolte in forma frontale in presenza. Un quarto delle lezioni verrà svolta sotto forma di seminari ed esercitazioni, aventi per oggetto l’analisi di articoli scientifici tratti dalla letteratura recente, l'esplorazione delle risorse bioinformatiche disponibili in rete ed esercizi mirati alla soluzione di problemi pratici.

Three quarters of the lessons will be held traditionally, in the face to face mode. A quarter of the lessons will be held in the form of seminars and exercises, having as their object the analysis of scientific articles taken from recent literature, the exploration of bioinformatics resources available online and exercises aimed at solving practical problems.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

I concetti e le nozioni appresi dallo studente verranno verificati mediante colloquio orale. In particolare, la verifica riguarderà sia la competenza acqusita sugli argomenti teorici trattati nel corso e sui loro presupposti, sia la capacità di affrontare problemi a carattere applicativo integrando le diverse conoscenze.

The concepts and notions learned by the student will be verified through an oral interview. In particular, the test will cover both the acquired competence on the theoretical topics covered in the course and on their assumptions, as well as the ability to deal with applicative problems by integrating the different knowledge.

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Attività di supporto

Le esercitazioni sulle risorse bioinformatiche verranno svolte al calcolatore nei laboratori informatici del Centro di Biotecnologie Molecolari.

The bioinformatics practical sessions will take place in the computer rooms of the Molecular Biotechnology Centre

Testi consigliati e bibliografia



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Libro
Titolo:  
Molecular Biology of the Cell (sixth edition, or more recent)
Anno pubblicazione:  
2015
Editore:  
WW Norton & Co
Autore:  
Bruce Alberts, Rebecca Heald, Alexander D. Johnson, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter
Obbligatorio:  
No
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In alternativa al testo consigliato, potrà essere usato come riferimento il testo utilizzato nei corsi di Biologia Molecolare degli anni precedenti.

Verranno inoltre fornite reviews volte ad illustrare le tecniche più recenti trattate nel corso e la loro integrazione. Infine verranno forniti articoli da riviste scientifiche, su cui verrà basata l’attività seminariale.

As an alternative to the recommended text, the text used in the Molecular Biology courses of previous years can be used as a reference.

Reviews will also be provided to illustrate the most recent techniques covered in the course and their integration. Finally, articles from scientific journals will be provided, on which the seminar activity will be based.

 



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Note

“Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico”

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 22/08/2022 15:09
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