Course Syllabus
Obiettivi
Il modulo di chimica biologica fornisce competenze sulle metodologie biochimiche di base, riguardanti tecniche di purificazione, caratterizzazione qualitativa e quantitativa di proteine e attività enzimatiche.
- Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell’insegnamento lo studente si sarà appropriato delle conoscenze fondamentali per la purificazione e caratterizzazione funzionale di un enzima a partire da un pellet di cellule.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito la capacità di riconoscere gli aspetti salienti di protocolli sperimentali eseguiti praticamente, di raccogliere ed elaborare i dati sperimentali.
- Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di riconoscere i contesti di applicazione di specifici metodi sperimentali, delle modalità di rielaborazione dei dati e della presentazione dei risultati.
- Abilità comunicative
Alla fine dell’insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tecniche imparate, saprà rielaborare i dati sperimentali ottenuti e presentarli nel modo più consono (grafici, tabelle, indici numerici etc).
- Capacità di apprendimento
Alla fine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di riproporre le tecnologie apprese in contesti analoghi, e avrà acquisito gli strumenti utili per affrontare insegnamenti nell’ambito della Protein science e per comprendere la letteratura scientifica in questo stesso ambito disciplinare.
Contenuti sintetici
Le esercitazioni (5 incontri in laboratorio) prevedono la purificazione di un enzima ricombinante e la sua caratterizzazione biochimica e cinetica. I dati sperimentali sono rielaborati attraverso l’uso di semplici strumenti analitici, e quindi interpretati e discussi in confronto con la teoria.
Programma esteso
Il modulo di chimica biologica prevede l’applicazione delle seguenti tecniche:
a) preparazione di estratti da cellule batteriche;
b) purificazione proteica mediante cromatografia di affinità e di esclusione molecolare;
c) elettroforesi in condizioni denaturanti (SDS-PAGE) e analisi western blot;
d) dosaggio proteico ed enzimatico;
e) cinetica enzimatica. I dati saranno riportati in una “tabella di purificazione” contenenti parametri quali attività specifica, resa e indice di purificazione. La cinetica enzimatica sarà volta a determinare i principali parametri cinetici (Km, Vmax e kcat).
Le attività pratiche realizzate nei vari incontri sono concatenate per il fatto di prevedere la progressiva preparazione di campioni o la progressiva rielaborazione di dati sperimentali. L'interpretazione dei risultati sperimentali conseguiti è parte integrante dei contenuti del corso e sarà ottenuta anche attraverso semplici calcoli statistici, quali media, errore quadratico medio, e coefficiente di correlazione lineare.
Prerequisiti
Nozioni di base di matematica, chimica e biochimica.
Modalità didattica
Esperienze pratiche condotte da gruppi di 35-40 studenti in laboratori attrezzati. Ogni attività è preceduta da un’introduzione teorica e dall’esposizione degli obiettivi e del disegno sperimentale. Il materiale didattico dell’insegnamento sarà prevalentemente costituito da slides, protocolli e dispense preparate dai docenti, che verranno consegnati agli studenti all’inizio dell’attività didattica e resi disponibili sulla piattaforma e-learning.
Materiale didattico
Il materiale didattico dell’insegnamento sarà prevalentemente costituito da protocolli e dispense preparate dai docenti che verranno consegnati agli studenti all’inizio dell’attività didattica e resi disponibili sulla piattaforma e-learning.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Per il modulo di Biochimica, come per tutti i moduli dell’insegnamento del LIB, non è prevista la possibilità di sostenere esami parziali o “di modulo”. La modalità di verifica dell'intero insegnamento è un’unica prova scritta volta a valutare le competenze acquisite per ciascuno dei 6 moduli che compongono l’insegnamento.
La prova scritta ha durata di 2 ore, e si svolge in aula informatica, tramite PC su piattaforma informatica dedicata. La prova consta di quesiti a domanda chiusa (esercizi, domande a scelta multipla) sui contenuti disciplinari di tutti i moduli, ed una singola domanda aperta sui contenuti disciplinari di uno dei moduli. I quesiti chiusi di ciascun modulo consentono di acquisire un massimo di 10 punti. Il risultato complessivo sulle domande chiuse dei 6 moduli viene convertito in un punteggio massimo di 29 (assegnato automaticamente dal sistema, al termine della prova); la domanda aperta vale da 0 a 2 punti, assegnati a seguito della correzione da parte di uno dei docenti. La domanda aperta sarà valutata solo al raggiungimento di un punteggio minimo assegnato ai quesiti a domanda chiusa. Il voto complessivo è dato in trentesimi e si ottiene sommando i due punteggi (per risposte “chiuse” e per risposta “aperta”). Un punteggio complessivo ≥30,5 permette di ottenere la lode.
Orario di ricevimento
I docenti ricevono su appuntamento tramite richiesta via e-mail.
Sustainable Development Goals
Aims
This module aims at providing students with skills for the basic biochemical techniques: protein purification, qualitative and quantitative characterization, enzymatic activity assays.
- Knowledge and understanding.
At the end of the course, the student should be able to apply the knowledge acquired in the field of biochemistry, with particular emphasis on enzyme purification and functional characterization.
- Applying knowledge and understanding
At the end of the course the student is expected to
correctly interpret the experimental protocols already used, recognize their salient aspects, collect and process experimental data.
- Making judgment
Students must be able to recognize the opportunity to apply specific experimental methods, to process the data and to present the procedures.
- Communication skills
At the end of the course the student will be able to express himself appropriately in the description of the topics addressed, and will be able to present the experimental data in the most appropriate way (graphs, tables, numerical indexes, etc.).
- Learning skills
At the end of the course the student will be able to reproduce the techniques adopted in similar contexts, and will have useful tools to help understanding similar issues (i.e. other courses in the field of Protein science, or the scientific literature in this subject area).
Contents
The laboratory work (5 practical lessons) is aimed at the purification of a recombinant enzyme and its biochemical and kinetics characterization. The experimental data will be analyzed by basic tools, interpreted and discussed.
Detailed program
The biological chemistry module includes the employment of these techniques:
a) protein extraction from bacterial cells;
b) protein purification by affinity chromatography;
c) protein electrophoresis under denaturing conditions (SDS-PAGE) and western blot analysis;
d) measure of protein concentration and enzyme activity;
e) enzyme kinetics. The data will be reported in a “purification table” containing parameters like specific activity, yield and purification fold. The enzyme kinetics will be aimed at determining main parameters, such as Km, Vmax and kcat. Experimental data will be analyzed and interpreted using basic statistics tools, such as average, standard deviation and Pearson correlation coefficient.
Prerequisites
Basic notions of mathematics, chemistry and biochemistry.
Teaching form
Experimental activities performed by groups of 3-4 students in equipped labs. Each activity is introduced by a theoretical lesson, showing the goals and the experimental design. Slides and experimental protocols will be provided to students at the beginning of the teaching activity, and uploaded on the moodle teaching platform.
Textbook and teaching resource
Slides and experimental protocols will be provided to students at the beginning of the teaching activity, and uploaded on the moodle teaching platform.
Semester
First semester.
Assessment method
For the Biochemistry module, as for all LIB teaching modules, there is no possibility of taking partial or "module" exams. The method of verifying the entire teaching is a single written test aimed at assessing the skills acquired for each of the 6 modules that make up the course.
The written test lasts 2 hours and takes place in the computer laboratories, using a PC on a dedicated computer platform. The test consists of closed questions (exercises, multiple choice questions) on the subjects contents of all the modules, and a single open question on the disciplinary contents of one module. The closed questions of each module allow to acquire a maximum of 10 points. The overall result on the closed questions of the 6 modules is converted into a maximum score of 29 (automatically assigned by the system at the end of the test); the score of the open question is from 0 to 2 points, awarded following a correction by one of the teachers. The open question will be evaluated only upon reaching a minimum score assigned to the closed questions. The overall score is given in thirtieths and is obtained by adding the two scores (for "closed" answers and for "open" answer). An overall score ≥30.5 allows to obtain honor.
Office hours
The teachers will receive by appointment requested by e-mail.
