- Biochemistry For Biotechnologies
- Summary
Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento si propone di fornire agli studenti aspetti di biochimica utili alla comprensione di metodologie biotecnologiche avanzate in diversi campi di applicazione delle biotecnologe. Gli argomenti verranno trattati a livello intermedio, con enfasi da un lato su approcci volti all’ampliamento delle conoscenze molecolari e di sistema e dall’altro alla applicazione di metodologie consolidate che più si avvicinano a problematiche di tipo più marcatamente industriale con enfasi sulla ingegnerizzazione di proteine e sul drug discovery.
Conoscenza e capacità di comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere:
i principi alla base del traffico intracellulare delle proteine, alcuni concetti avanzati di enzimologia, della ingegnerizzazione di proteine ed enzimi ed i principi base della applicazione di enzimi in ambito industriale; i principi base della trasduzione del segnale e del ciclo cellulare in eucarioti; i principi base della interazione proteina-proteina e relativi metodi di studio; i principi base della systems biology (tecniche post-genomiche, approccio riduzionistico vs approccio sistemico).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite tanto alle problematiche scientifiche, metodologiche ed applicative studiate a lezione che in ambiti contigui non direttamente trattati nelle lezioni.
Autonomia di giudizio.
Lo studente dovrà essere in grado di identificare gli ambiti privilegiati di utilizzo delle metodologie affrontate.
Abilità comunicative.
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.
Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà affrontare la letteratura biochimica di base ed applicata anche in vista della scelta della letteratura da studiare per la prova di tesi.
Contenuti sintetici
Maturazione e modificazioni post-traduzionali delle proteine. Trasduzione del segnale.
Enzimologia molecolare.
Tecnologie post-genomiche.
Systems Biology.
Programma esteso
CAPITOLO 1
Maturazione e modificazioni post-traduzionali delle proteine: caratterizzazione strutturale, principali pathways in vivo e loro valenza applicative (ad esempio effetti della glicosilazione sulla antigenicità e stabilità delle proteine ricombinanti)
CAPITOLO 2
Trasduzione del segnale: definizione, esempi e potenzialità applicative
CAPITOLO 3
Enzimi: meccanismi di reazione, specificità, regolazione, parametri di rilevanza nella biocatalisi. Ingegnerizzazione, immobilizzazione ed applicazioni di proteine ricombinanti per uso industriali
CAPITOLO 4
Aspetti introduttivi alle tecnologie "omiche", loro ruolo nella dissezione molecolare di pathways e nel drug discovery. Gli argomenti verrano introdotti tramite esempi, focalizzandosi su limiti e possibilità delle varie metodologie. In particolare verrà evidenziato come il contesto di applicazione vari drammaticamente lo scopo e le metodologie di analisi dei dati "omici".
CAPITOLO 5
Elementi di systems biology: generalità e potenziali utilizzi (in particolare nel processo di drug discovery)
Prerequisiti
Prerequisiti: concetti e metodologie di biochimica, biologia molecolare di base, metodologie biochimiche e tecnologie biomolecolari.
Propedeuticità specifiche: Biochimica.
Propedeuticità generali: Lo studente può sostenere gli esami del terzo anno dopo aver superato tutti gli esami del primo anno di corso.
Modalità didattica
Lezioni frontali in aula con il supporto di presentazioni PowerPoint.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.
Materiale didattico
Il materiale presentato durante le lezioni (slide e articoli scientifici discussi in classe) è disponibile sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Scritto + Orale.
L’esame scritto si svolge in un’aula informatica e consiste in:
Parte A = 30 domande a risposte multiple (punteggio max totale =150, punteggio soglia A= 75);
Parte B= 2 definizioni, 2 problemi, 3 risposte aperte, punteggio max totale =180, punteggio soglia B =90).
All’esame orale accedono:
gli studenti che nello scritto hanno raggiunto o superato entrambe le soglie
oppure
gli studenti che pur avendo superato una sola delle due soglie hanno totalizzato un punteggio totale maggiore o uguale a 180
L'esame verificherà l'acquisizione dei concetti di base e delle metodologie esposte, valutando la capacità dello studente di applicarle a problemi diversi, non necessariamente affrontate a lezione
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa richiesta telefonica o per email al docente.
Aims
The course aims to provide students with biochemical aspects useful for the understanding of advanced biotechnological methodologies in different fields of application of biotechnology. The topics will be dealt with at an intermediate level, with emphasis on one side on approaches to the expansion of molecular and system knowledge and on the other end the application of consolidated methodologies that are closer to more markedly industrial problems with emphasis on the engineering of proteins and on drug discovery.
Knowledge and understanding.
At the end of the course the student must know and understand:
the principles underlying intracellular protein trafficking, some advanced concepts of enzymology, of the engineering of proteins and enzymes and the basic principles of the application of enzymes in industry; the basic principles of signal transduction and cell cycle in eukaryotes; the basic principles of protein-protein interaction and related study methods; the basic principles of systems biology (post-genomic techniques, reductionist approach vs systemic approach)
Ability to apply knowledge and understanding.
At the end of the course the student must be able to apply the acquired knowledge to the scientific, methodological and applicative problems studied in class and in contiguous areas not directly treated in the lessons.
Making judgments
The student must be able to identify the privileged areas of use of the methodologies addressed.
Communication skills.
At the end of the course the student will be able to express himself appropriately in the description of the topics addressed with proper language.
Learning skills
At the end of the course the student will be able to read and understand at a basic level, literature pure and applied biochemistry, also in view of the choice of the literature to be studied for the thesis preparation.
Contents
Maturation and post-translational modifications of proteins. Signal transduction.
Molecular enzymology.
Post-genomic technologies.
Systems Biology.
Detailed program
CHAPTER 1
Post-translational maturation and modification of proteins: structural characterization, main pathways in vivo and their application valence (for example, effects of glycosylation on the antigenicity and stability of the recombinant proteins)
CHAPTER 2
Signal transduction: definition, examples and potential applications
CHAPTER 3
Enzymes: reaction mechanisms, specificity, regulation, parameters of relevance in biocatalysis. Engineering, immobilization and applications of recombinant proteins for industrial use
CHAPTER 4
Introductory aspects to "omics" technologies, their role in the molecular dissection of pathways and in drug discovery. Topics will be introduced through examples, focusing on the limits and possibilities of the various methodologies. In particular, it will be highlighted how the context of application dramatically varies the purpose and methods of analyzing the "omics" data.
CHAPTER 5
Elements of systems biology: generalities and potential uses (in particular in the drug discovery process
Prerequisites
Background: concepts and methodologies of biochemistry, basics of molecular biology, biomolecular and biochemical methods.
Specific prerequisites: Biochemistry.
General prerequisites: Students can take the exams of the third year after having passed all the exams of the first year of the course.
Teaching form
Classroom lessons supported by PowerPoint presentations.
Teaching language: italian.
Textbook and teaching resource
Learning material (slides of the lessons, scientific articles) is available at the e-learning platform of the course. Book chapters will be suggested in class.
Semester
First semester
Assessment method
Written + Oral
The written exam takes place in a computer lab. It consists of:
Part A = 30 multiple choice questions (total max score = 150, threshold score A = 75);
Part B = 2 definitions, 2 problems, 3 open answers, total max score = 180, threshold score B = 90).
The oral exam will be open to:
students who reached or exceeded both thresholds in the written exam
or
the students who, despite having reached or exceeded only one of the two thresholds, reached a total score greater than or equal to 180
The exam will verify the acquisition of the basic concepts and methodologies exposed, evaluating the student's ability to apply them to different problems, not necessarily addressed in class
Office hours
Contact: on demand, upon request by telephon or e-mail to lecturer.