Course Syllabus
Obiettivi
In questo corso saranno trattati aspetti basilari della biologia molecolare e cellulare degli organismi marini. Gli argomenti trattati comprendono metodologie ed applicazioni della biologia molecolare per lo studio di processi biologici a livello di interi ecosistemi. Alla fine del corso gli studenti dovrebbero essere in grado di definire specifici problemi biologici attraverso marcatori molecolari, di progettare procedure sperimentali compatibili e di definire protocolli analitici necessari.
Contenuti sintetici
Programma esteso
Modulo 1: Metodiche di Biologia Molecolare per lo studio della biologia e dell'ecologia marina.
Introduzione
- Organizzazione e struttura dei genomi.
- Principi dell'evoluzione molecolare dei geni.
- Relazione tra regolazione genica e funzioni biologiche.
- La genomica in ecologia marina:
- Metodi di sequenziamento del genoma: metodo dei dideossinucleotidi, primer walking, pyrosequenziamento, uso di terminatori reversibili , sequenziamento mediante ligazione, metodi di sequenziamentosu larga scala : shot-gun sequencing di interi genomi, cyclic array
- Polymerase Chain Reaction (PCR): principi ed applicazioni in ecologia marina
- Identificazione di specie mediante barcoding.
- Transcrittomica:
o Real-time polymerase chain reaction quantitativa (QPCR): principli e tipi di sonde;
o Analisi assolute e relative
- DNA arrays: array a cDNA ed a oligonucleotidi
- analisi comparative di funzioni cellulari basate su array.
- Proteomica:
- Preparazione di estratti di proteineda batteri, tessuti di animali e da piante.
- SDS PAGE e rilevamento di proteine specifiche mediante analisi di Western.
- elettroforesi bidimensionale, 2D: pattern di proteine in 2D, spettrometria di massa e analisi comparative.
Modulo 2: Applicazione di markers molecolari in biologia ed ecologia marine
- Introduzione:
- Tipi di markers molecolari e loro applicazione
- Concetti di base nell'evoluzione
- Concetti specifici in genetica
- Markers individuali
- Il codice a barre della vita rivisitato - uno strumento per comprendere la biologia
- Parentela e assenza di , relazioni
- Markers e popolazioni
- Principi di base di genetica delle popolazioni
- Filogeografia
- Markers and species
- Speciazione
- Filogenesi
- Biogeografia
- Markers e communità
- Metagenomica
- Specie invasive
- Conservatione genetica in ambiente marino
Prerequisiti
Conoscenza di base della Biologia Molecolare e dell'Ecologia
Modalità didattica
Il corso sarà articolato in lezioni frontali.
Materiale didattico
Gli studenti possono utilizzare come testo generale "Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction" T.A. Brown, settima edizione. il materiale didattico utilizzato a lezione è disponibile sulla piattaforma dell'e-learning.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Il corso sarà tenuto nel primo semestre secondo un calendario che verrà pubblicato.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame è orale. gli studenti presenteranno un lavoro di ricerca originale basato su un approccio di biologia molecolare e risponderanno a domande sui principi e le applicazioni di tecniche presentate durante il corso. Il voto viene conferito in trentesimi
Orario di ricevimento
Il docente riceve su appuntamento da lunedì a venerdì dalle 9.00 alle 17.00
Aims
This course introduces the basic aspects of the molecular and cellular biology of marine organisms. Topics include the methodology and applications of molecular biology as a means of examining ecosystem-wide biological processes. At completion of the course, the students should be able to define specific biological problems with corresponding molecular markers, to design compatible experimental procedures and to define the necessary analytical protocols.
Contents
Principles and applications of molecular biology tools (genomics, transcriptomics and proteomics) for the study of marine ecology.
Detailed program
Section 1: Molecular tools for marine biology and ecology
- Introduction
- Organization and structure of genomes.
- Principles of molecular evolution of genes.
- Relationship between gene regulation and biological functions.
- Phylogenetic relationships among marine organisms
- Marine ecological genomics:
- Genome sequencing methods: dideoxy procedure, primer walking, pyrosequencing, use of reversible chain terminators, sequencing by ligation, large-scale DNA sequencing methods: shot-gunning strategy for sequencing genomes, cyclic array
- sequencing whole genome of key organisms, genome comparison for phylogeny, genomic analysis of natural communities, genomic analysis of communities (genome ecology),
- Polymerase Chain Reaction (PCR): principles and application in marine ecology
- Species identification by barcoding.
- Transcriptomic:
o Quantitative real-time polymerase chain reaction (QPCR): principles and probes;
o Absolute and quantitative analyses
- RNase protection-based assays
- CDNA subtractive hybridization(SSH)
- DNA arrays: cDNA and oligonucleotide arrays
- Comparative approaches to cellular functions based on molecular analyses.
- Proteomic:
- Preparation of protein samples from bacteria, plants and animal tissues.
- SDS PAGE and protein detection by Western analysis.
- 2D gel electrophoresis: 2D protein patterns, mass spectrometry and comparative analyses.
Section 2: Application of molecular markers in marine biology and ecology
- Introduction:
- Types of molecular markers and their applicability – a matter of scale
- Basic concepts in evolution – why molecular data markers?
- Specific concepts on genetics
- Markers and the individual
- Barcode of life revisited - a tool to understand biology
- Parentage, relatedness
- Markers and population
- Basic principles of population genetics
- Phylogeography
- Markers and species
- Speciation
- Phylogeny
- Biogeography
- Markers and communities
- Metagenomics
- Invasive species
- Conservation genetics in the marine environment
Prerequisites
Undergraduate Molecular Biology and Ecology
Teaching form
Lessons and seminar activities.
Textbook and teaching resource
Semester
The course will take place in the first semester according to a timetable that will be published.
Assessment method
Examination type: Oral examination. Students will perform a presentation focused on a research paper based on Molecular Biology approach and they will discuss about the principles and applications of technologies introduced in this course.
Mark range: 18-30/30
Office hours
The teacher will receive by appointment. Monday - Friday 9.00-17.00
Key information
Staff
-
Ivan Orlandi