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Dipartimento di Biotecnologie Molecolari e Scienze per la Salute

Corso di Laurea in Biotecnologie

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Oggetto:
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BIOLOGIA MOLECOLARE E BIOINFORMATICA

Oggetto:

MOLECULAR BIOLOGY AND BIOINFORMATICS

Oggetto:

Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
INT0648
Docenti
Prof. Ferdinando DI CUNTO (Titolare del corso)
Prof. Valeria POLI (Titolare del corso)
Dott. Paolo PROVERO (Titolare del corso)
Corso di studi
laurea i^ liv. in biotecnologie - a torino
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
11
SSD dell'attività didattica
BIO/11 - biologia molecolare
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Italiano

La comprensione dei contenuti del corso richiede una buona conoscenza delle seguenti materie: Fisica, Chimica, Biologia Generale, Genetica Generale, Informatica di Base.

English

In order to understand the contents of the course, students should possess a good knowledge of the following disciplines: Physics, Chemistry, General Biology, General Genetics, Basic Informatics.

Oggetto:

Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di trasmettere le conoscenze necessarie alla comprensione della struttura e della funzione del materiale genetico, sia nei loro aspetti generali sia nella loro applicazione a problematiche biotecnologiche. Inoltre si intende fornire agli studenti le conoscenze utili allo sviluppo della soluzione a problemi biologici mediante l’applicazione di tecniche di programmazione e l’utilizzo di tecniche classiche della bioinformatica. Lo scopo principale di questo modulo è di rendere lo studente capace di studiare soluzioni informatiche a problemi di ambito biologico e di capire la complessità di queste.
The goal of this course is to give the basic notions necessary to the comprehension of the structure and function of the genetic material, both in their general aspects, and in their application to biotechnological problems. Moreover students are provided with the necessary knowledge and skills to solve biological problems by means of computer programming and the basic techniques of  bioinformatics. At the and of the module the  students will be able to devise computational solutions to biological problems and to understand their complexity.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza dei principali meccanismi di controllo dell'espressione genica, sia nei loro aspetti generali sia nella loro applicazione a metodiche di indagine o di produzione biotecnologica. Dovranno inoltre dimostrare di aver acquisiti solide basi sulle metodologie utilizzate per l'analisi della struttura e della funzione dei geni e dei genomi. Dovranno infine dimostrare di avere acquisito una buona conoscenza degli algoritmi su cui si basano i principali programmi bioinformatici utilizzati per l'analisi dei geni e dei genomi.
Students will need to show that they have aquired a good knowledge of the main mechanisms controlling gene expression, both in their general aspects and in what concerns their application to biotechnological methods aimed to the analysis or to the production. Moreover, they will need to demonstrate to have aquired solid bases on the principal methods used to analyze the structure and the function of genes and genomes. Finally, they are expected to aquire a good knowledge of the algorithms underlying the principal bioinformatic programs used for the analysis of genes and genomes.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Italiano La prova scritta prevede la risposta a domande di tipo teorico e la soluzione di quesiti a carattere applicativo. La prova orale consiste nella discussione della prova scritta e prevede la risposta a domande che possono riguardare qualsiasi argomento trattato nel corso. English The written test implies the response to theoretical questions and the solution of applicative problems. The oral test is based on the discussion of the written test and involves further questions which may concern every argument which has been treated in the lessons.

Oggetto:

Programma

BIOLOGIA MOLECOLARE

1. Controllo dell'espressione genica
- Controllo dell'espressione genica nei procarioti
- Controllo dell'espressione genica negli eucarioti
- Controllo post-trascrizionale
- Controllo dell'espressione genica e differenziamento cellulare

2. Analisi della struttura dei geni
- Ibridazione degli acidi nucleici
- Enzimi di restrizione e DNA ligasi
- Oligonucleotidi sintetici
- Polymarase Chain Reaction
- Produzione di sonde marcate
- Analisi del DNA mediante Southern blot
- Sequenziamento del DNA; sequenziamento genomico
- Polimorfismi del DNA

3. Il clonaggio dei geni
- Vettori plasmidici e fagici, clonaggio di frammenti di DNA
- Costruzione di library genomiche e di cDNA
- Screening di DNA libraries mediante ibridazione
- Rapid amplification of cDNA ends (RACE)
- Il progetto Genoma Umano e gli altri progetti genoma

4. Analisi dell’espressione genica
- Northern e western blotting
- Reverse-transcription- (RT)-PCR
- Real time PCR
- Ribonuclease protection assay
- Ibridizzazione in situ
- Microarrays

5. Produzione di proteine ricombinanti
- Sistemi di espressione procariotici
- Espressione in lieviti
- Espressione in cellule di mammifero: vettori non virali e virali
- Animali e piante transgenici
- Sistemi di espressione eucariotici inducibili e reprimibili
- Concetti generali sugli organismi geneticamente modificati
- Metodi di mutagenesi

6. Uso di vettori di espressione per il clonaggio funzionale dei geni
- Produzione e strategie screening di cDNA library di espressione in vettori  fagici
- Il sistema del doppio ibrido in lievito
- RNA interference 

7. Basi molecolari dell’evoluzione

8. Approcci generali all’analisi della funzione genica

 

BIOINFORMATICA

  1. Allineamento di sequenze: classificazione, sistemi di scoring, algoritmi esatti ed euristici

  2. Ricostruzione di alberi filogenetici: alberi binari con e senza radice, metodi basati sulle distanze (UPGMA e neighbor joining), metodi basati sulla parsimonia

  3. Algoritmi di allineamento multiplo progressivo

  4. Positional Weight Matrices e analisi di siti di legame di fattori di trascrizione

  5. Analisi dell'espressione genica: class comparison

  6. Analisi dell'espressione genica: class discovery

  7. Ontologie e annotazione funzionale del genoma


 

MOLECULAR BIOLOGY

 

1. Introduction
- Recall of the molecular mechanisms implicated in the duplication, repair and recombination of DNA

2. Control of gene expression
- Control of gene expression in the prokaryotes
- Control of gene expression in the eukaryotes
- Post-transcriptional control of gene expression
- Control of gene expression and cellular differentiation

3. Analysis of gene structure
- Nucleic acid hybridization
- Restriction enzymes and DNA ligases
- Synthetic oligonucleotides
- Polymarase Chain Reaction
- Production of labeled probes
- DNA analysis by Southern blotting
- DNA and genomic sequencing
- DNA polymorphisms

4. Gene cloning
- Cloning of DNA fragments in plasmid and phage vectors
- Construction of genomic and cDNA libraries
- Screening of DNA libraries by hybridization
- Rapid amplification of cDNA ends (RACE)
- The Human Genome Project and the other genomes

5. Analysis of gene expression
- Northern and western blotting
- Reverse-transcription- (RT)-PCR
- Real time PCR
- Ribonuclease protection assay
- In-situ hybridization
- Microarrays

6. Production of recombinant proteins
- Prokaryotic expression systems
- Yeasts expression systems
- Protein expression in insect cells by Baculoviral vectors
- Expression in mammalian cells: viral and non viral vectors
- Transgenic animal and plants
- Conditional expression systems

7. Use of expression vectors for the functional cloning of genes
- Production of expression cDNA libraries and screening strategies
- The yeast two hybrid system
- RNA interference

8. Molecular basis of the evolution

9. General strategies for studying gene function

 

 

BIOINFORMATICS

  1. Sequence alignement: classification, scoring systems, exact and heuristic algorithms

  2. Reconstruction of phylogenetic trees: rooted and unrooted binary trees, distance-based methods (UPGMA and neighbor joining), parsimony-based methods

  3. Alogorithms for progressive multiple alignment

  4. Positional Weight Matrices and analysis of transcription factor binding sites

  5. Gene expression analysis: class comparison

  6. Gene expression analysis: class discovery

  7. Ontologies and functional annotation of the genome

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

  • Amaldi, Biologia Molecolare, seconda edizione, Zanichelli
  • Alberts, Biologia Molecolare della callula, quinta edizione, Zanichelli
  • Weaver, Biologia Molecolare, McGraw Hill
  • Dale, Dai geni ai genomi (Edises)
  • James Tisdall, Beginning Perl for Bioinformatics, O'Reilly, 2001
  • Cynthia Gibas e Per Jambeck, Developing Bioinformatics Computer Skills, O'Reilly, 2001
  • Robbe Wunschiers, Computational Biology: Unix/Linux, Data Processing and Programming, Springer, 2004
  • NCBI tutorial to the Entrez  system (freely available at the URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query/static/help/entrez_tutorial_BIB.pdf)


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Ultimo aggiornamento: 17/04/2015 08:33
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