Biotecnologie e Genomica per l'industria e l'ambiente

Obiettivi formativi

La ricerca biotecnologica gioca oggi un ruolo di primo piano nella risposta alle sfide ambientali e di sviluppo cui l’uomo deve far fronte. L’Ingegneria Genetica e la conseguente possibilità di effettuare Terapia Genica in modo mirato e specifico rappresentano uno dei più entusiasmanti e promettenti progressi della scienza.
L’insegnamento di Ingegneria Genetica e Terapia Genica si propone di far acquisire allo studente una conoscenza delle principali tecniche della Biologia Molecolare e del DNA ricombinante applicate alla risoluzione di reali problemi scientifici. Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento, anche attraverso lo svolgimento di esperimenti ed esercitazioni pratiche, costituiranno un quadro di riferimento per lo studio delle applicazioni biotecnologiche e per l’analisi del loro impatto sulla salute umana.

Obiettivi specifici
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

- le problematiche inerenti la risoluzione di un problema scientifico di tipo molecolare;
- i meccanismi di regolazione dell’espressione genica ed i metodi tecnologici a disposizione per intervenire su di essa;
- l’influenza delle nuove tecnologie di sequenziamento per la descrizione estesa e per lo studio delle dinamiche dei trascrittomi;
- Le complesse interazioni tra macromolecole biologiche.

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite):
- utilizzare la terminologia specifica;
- effettuare esperimenti di isolamento e manipolazione del DNA;
- costruire vettori di clonaggio ed espressione;
- interpretare dati di sequenziamento di DNA e RNA;
- applicare metodologie di modificazione degli acidi nucleici in cellule eucariotiche.

Obiettivi formativi

Lo studente al termine del corso sarà in grado di descrivere:

-le tecniche usate per la caratterizzazione dei nanomateriali, usando esempi specifici per illustrarle
-le principali tecniche per la produzione bio dei nanomateriali
-i progressi più recenti delle nanobiotecnologie per la sicurezza della salute umana e dell’ambiente

Obiettivi specifici:
1. Conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà i concetti essenziali, gli approcci sperimentali e le tecniche usate nelle nanobiotecnologie nei campi biomedico, agroalimentare e ambientale, usando esempi specifici.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà le capacità di interpretare e discutere la ricerca corrente nell’ambito delle nanobiotecnologie nei campi biomedico, agroalimentare e ambientale
3. Capacità critiche e di giudizio – Lo studente imparerà a disegnare esperimenti nell’ambito delle nanobiotecnologie e a valutarne criticamente i risultati e le implicazioni etiche
4. Capacità di comunicare quanto si è appreso – Lo studente imparerà a discutere e presentare dati sperimentali
5. Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita – Lo studente acquisirà non solo le basi scientifiche, ma anche le metodologie ed il vocabolario specifico del settore. Queste conoscenze permetteranno allo studente di proseguire il proprio studio in autonomia, anche dopo la fine del corso ed il superamento dell’esame.

Obiettivi formativi

Questo corso vuole costruire basi solide per la conoscenza dei meccanismi molecolari che sottendono lo sviluppo delle piante.
Gli studenti scopriranno tecnologie all'avanguardia di biologia sintetica e molecolare per studiare la regolazione dell'espressione genica nelle piante.
Gli studenti verranno a conoscenza dei network genetici e molecolari e dei modelli matematici di sviluppo e crescita degli organi sviluppati nella pianta modello Arabidopsis.
I meccanismi molecolari discussi in Arabidopsis verranno analizzati in chiave di Evo-Devo.
Durante il corso verranno svolti Journal Clubs su articoli usciti di recente.
Programma:
1) Principi base della biologia dello sviluppo
2) differenze e similitudini nello sviluppo degli organi di animali e piante
3)pattern formation
4) generazione di gradienti morfogenici (comunicazione inter e intra cellulare, trasporto polare dell'auxina, similitudini con l'acido retinoico, generazione di sensori di morfogeni)
5) nicchie staminali
6) sistemi di analisi clonale e di trans attivazione (CRE/LOX, UAS/GAL4, LHGR/OP)
7) Meccanismi molecolari che determinano la formazione ed il mantenimento delle cellule staminali( fattori di trascrizione PLT, fattori homeobox WOX)
8) Il sistema WUS/CLV e SHR e SCR per l'omeostasi delle nicchie staminali
9) meccanismi molecolari che regolano le divisioni asimmetriche (CYCLIN, RETINOBLASTOMA etch) e modelli matematici che descrivono la formazione di circuiti bistabili
10) utilizzo della miscroscopia confocale, lightsheet e di microscopi verticali per identificare la crescita degli organi
11) evoluzione della nicchia staminale e dei meccanismi molecolari che la dirigono dalle alghe alle angiosperme
12) meccanismi molecolari determinati il differenziamento cellulare (ormoni, lncRNA, generazione di minimi di morfogeni etch....)
13)il ruolo del sistema DREAM e del retinoblastoma nel differenziamento cellulare
14) Differenze e similitudini nella regolazione del ciclo cellulare tra animali e piante
15) coinvolgimento dei telomeri nel mantenimento dell'attività delle cellule staminali nelle piante
16) il ruolo dei microRNA nello sviluppo delle piante e tecniche per il loro studio (LNA, MIMIMCRY, STTDM MIMICRY, sensori di microRNA)
17) evoluzione dei microRNA, similitudini e differenze tra animali e piante.
18) microRNA nello sviluppo plastico e robusto degli organi ( ruolo di miR165 e miR160 nelle trasformazioni omeotiche)
19) miglioramento genetico e molecolare delle piante per l'adattamento a condizioni estreme
20) utilizzo di fattori morfogenetici per migliorare la generazione di piante transgeniche
21) meccanismi molecolari differenti tra specie che determinano varietà nelle forme e loro utilizzo in campo industriale
22) evoluzione degli elementi cis regolativi nelle piante
23) modelli di sviluppo continui e discontinui
24) generazione di modelli computazionali predittivi dell'attività di morfogeni
23) modificazioni post traduzionali delle proteine e loro ruolo nello sviluppo degli organi (Fucosilazione, Glycosilazione etch...)

Obiettivi formativi

Il termine Epigenetica include tutti quei fenomeni che inducono un’espressione genica differenziale ed ereditabile in assenza di modificazioni nella sequenza del DNA.
ll corso di Epigenetica si propone di discutere e approfondire i meccanismi molecolari che regolano i fenomeni epigenetici (rimodellamento della cromatina, proteine eterocromatiche modificazione degli istoni e codice istonico, metilazione del DNA, RNA interference) e i processi cellulari che sfruttano questo tipo di regolazione (imprinting genomico e cromosomico, eterocromatizzazione facoltativa, eliminazione cromosomica, variegazione per effetto di posizione, paramutazione). Saranno prese in considerazione le tecniche più moderne per l’analisi delle modificazioni della cromatina e verranno trattate le più recenti scoperte nel campo dell’epigenetica. Verranno inoltre trattati alcuni dei più interessanti fenomeni genetici non canonici che coinvolgono meccanismi epigenetici in senso lato. In natura infatti esistono, con una estesa diffusione, molte varianti di processi biologici fondamentali, come la meiosi e la mitosi, e di strutture cromosomiche, come i telomeri e i centromeri. Lo scopo è quello di dimostrare che lo studio di sistemi genetici non canonici permette di ottenere informazioni significative sulla loro rilevanza evolutiva e sui processi canonici corrispondenti. Sarà inoltre trattata la biologia dei trasposoni e il loro ruolo nell'espressione genica e nell'organizzazione genomica.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)
• L’organizzazione strutturale e funzionale del genoma eucariotico
• Le basi molecolari della regolazione epigenetica
• I fenomeni e i processi cellulari che sfruttano la regolazione epigenetica
• I metodi e le tecnologie per lo studio delle modifiche epigenetiche della cromatina
• Sistemi genetici non canonici che coinvolgono meccanismi epigenetici
Gli student saranno inoltre in grado di (competenze acquisite)
• Valutare l’impatto della regolazione epigenetica nella modulazione delle funzioni del genoma
• Interpretare i complessi network molecolari che controllano la regolazione epigenetica
• Utilizzare le conoscenze sulle tecniche per l’analisi delle modificazioni della cromatina per programmare un esperimento in laboratorio sapendo discriminare quali tecniche applicare a seconda delle diverse problematiche da affrontare
• capire e interpretare criticamente i risultati sperimentali di epigenetica ed epigenomica
• approfondire gli argomenti ed elaborare una propria discussione su temi specifici facenti parte del corso

Obiettivi formativi

Obiettivi principali
Questo corso ha l’obiettivo di illustrare le caratteristiche di diversi organismi modello e il loro utilizzo nelle piattaforme industriali, analizzando anche le diverse strategie di miglioramento. Il corso si prefigge di saper individuare e valutare la scelta appropriata dell'organismo modello in base al tipo di applicazione biotecnologica affrontata, in funzione dei diversi settori industriali (es. alimentare, farmaceutico e chimico). Il corso comprende lezioni frontali e sessioni di laboratorio, dedicate ad apprendere la capacità di coltivazione e di manipolazione di alcuni dei sistemi modello trattati.

Obiettivi specifici

A) Conoscenze e capacità di comprensione
-Conoscenza dei principali organismi utilizzi nelle piattaforme industriali
-Conoscenza e comprensione dei principali processi produttivi basati sui diversi sistemi cellulari
-Conoscenza e comprensione delle strategie di miglioramento per l’ottenimento di prodotti a livello industriale

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- saper usare la terminologia specifica
-saper identificare le giuste procedure per risolvere i quesiti di base dell’utilizzo dei diversi sistemi modello
-sapere le strategie per il miglioramento degli organismi modello studiati
-sapere le basi per il mantenimento in laboratorio dei diversi sistemi modello trattati durante il corso

C) Autonomia di giudizio
-acquisire capacità di giudizio critico, attraverso lo studio degli organismi modello e il loro utilizzo nelle diverse industrie
- imparare a porsi domande per l’elaborazione e approfondimento delle conoscenze apprese

D) Abilità comunicative
-saper comunicare quanto appreso nel corso dell’esame orale

E) Capacità di apprendimento
- apprendere la terminologia specifica
- connettere in modo logico le conoscenze acquisite
- identificare i temi più rilevanti degli argomenti trattati.

Obiettivi formativi

Competenze generali

Il corso mira a fornire conoscenze avanzate sugli approcci metodologici utilizzati per il miglioramento delle colture vegetali e delle alghe, finalizzati allo sviluppo di nuove varietà o ceppi da utilizzare per la produzione sostenibile di biocarburanti e prodotti a valore aggiunto per l’industria, per la difesa sostenibile delle colture agli stress e per il biomonitoraggio.

Competenze specifiche

A) Conoscenza e comprensione

Acquisire una conoscenza dettagliata di:

tipologie ed utilizzo di biomasse vegetali di scarto di origine agroforestale e di colture dedicate per la produzione di biocarburanti ed altri prodotti di interesse industriale;
tratti delle colture che influenzano l’efficienza di utilizzo delle biomasse da esse derivate, con particolare attenzione alla composizione della parete cellulare;
metodologie avanzate per lo studio della parete cellulare vegetale;
metodologie convenzionali ed avanzate di miglioramento genetico delle colture vegetali;
caratteristiche e metodi di analisi dei genomi nucleari e plastidici delle piante e delle microalghe;
metodi di trasferimento di informazioni genetiche da specie modello a specie di interesse agroindustriale;
metodi di integrazione di dati di genomica, trascrittomica e metabolomica per l’identificazione di geni che influenzano lo sfruttamento di biomasse vegetali ed algali e la risposta a stress ambientali biotici ed abiotici;
caratteristiche biologiche e metodi di coltivazione delle microalghe;
approcci utilizzati per identificare ceppi di alghe con caratteristiche utili per l’industria e l’ambiente;
applicazioni delle microalghe per la produzione di biodiesel e prodotti di uso industriale;
metodologie di miglioramento genetico delle microalghe (mutagenesi e selezione; trasformazione genetica e genome editing);
strategie sostenibili per la difesa delle piante agli stress abiotici e biotici;
biomonitoraggio attraverso biosensori dell’inquinamento (esempio ozono);

B) Applicazione di conoscenza e comprensione

- progettazione di esperimenti volti a sviluppare nuove varietà vegetali o ceppi microalgali con caratteristiche migliorate per il loro sfruttamento industriale ed ambientale;
- progettare uno screening genetico in microalghe e delineare le vie principali di identificazione di una mutazione;
- comprendere e discutere criticamente i diversi approcci utilizzati per migliorare l’efficienza di utilizzo di biomasse vegetali attraverso metodi genetici e biotecnologici.

C) Esprimere giudizi

- Capacità di giudizio critico, attraverso lo studio di recensioni e articoli scientifici su aspetti chiave del campo e discussioni approfondite;
- Capacità di valutare la correttezza e il rigore scientifico negli argomenti relativi agli argomenti trattati dal corso.

D) Abilità comunicative

- Acquisizione di competenze adeguate e strumenti utili per la comunicazione in italiano e nelle lingue straniere (inglese), attraverso l'uso di linguaggi grafici e formali, con particolare riguardo al linguaggio scientifico.

E) Capacità di apprendimento

- Capacità di interpretare e approfondire la conoscenza;
- Capacità di utilizzare strumenti cognitivi per l'aggiornamento continuo della conoscenza;
- Capacità di confrontare per il consolidamento e il miglioramento della conoscenza.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
Lo studente al termine del corso sarà in grado di descrivere:

- comprendere la genetica agraria e le differenze con la genetica degli animali, usando esempi specifici per illustrarle
- le principali scoperte nel settore e le metodologie di miglioramento genetico
- le metodologie biotecnologiche applicate alla selezione delle piante e i vari metodi di miglioramento genetico applicate alle diverse specie di interesse agrario e non

Obiettivi specifici:
1. Conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà i concetti essenziali, gli approcci sperimentali e le tecniche usate nel miglioramento genetico, usando esempi specifici.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà le capacità di settare un programma di miglioramento genetico applicando tutte le più moderne tecniche convenzionali e no
3. Capacità critiche e di giudizio – Lo studente imparerà a determinare quale schema di miglioramento genetico è quello più adatto in base alle caratteristiche del genoma della pianta di interesse
4. Capacità di comunicare quanto si è appreso – Lo studente imparerà a discutere e presentare dati sperimentali
5. Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita – Lo studente acquisirà non solo le basi scientifiche, ma anche le metodologie ed il vocabolario specifico del settore. Queste conoscenze permetteranno allo studente di proseguire il proprio studio in autonomia, anche dopo la fine del corso ed il superamento dell’esame.

Obiettivi formativi

Lo studente al termine del corso sarà in grado di descrivere:

le tecniche usate nelle biotecnologie fitopatologiche, usando esempi specifici per illustrarle
le principali scoperte nel settore, anche recenti
i progressi più recenti nell’ambito delle biotecnologie ovvero l’uso di approcci biotech per impedire o limitare le malattie e i danni (sia quantitativi che qualitativi) da esse causate nelle piante e nei loro prodotti

Obiettivi specifici:
Conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà i concetti essenziali, gli approcci sperimentali e le tecniche usate nelle biotecnologie fitopatologiche per fronteggiare le fitopatie causate da viroidi, virus e microrganismi anche alla luce dei cambiamenti climatici in atto, usando esempi specifici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Lo studente acquisirà le capacità di interpretare e discutere la ricerca corrente nell’ambito delle biotecnologie fitopatologiche
Capacità critiche e di giudizio – Lo studente imparerà a disegnare esperimenti nell’ambito delle biotecnologie fitopatologiche e a valutarne criticamente i risultati e le implicazioni legali
Capacità di comunicare quanto si è appreso – Lo studente imparerà a discutere e presentare dati sperimentali
Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita – Lo studente acquisirà non solo le basi scientifiche, ma anche le metodologie ed il vocabolario specifico del settore. Queste conoscenze permetteranno allo studente di proseguire il proprio studio in autonomia, anche dopo la fine del corso ed il superamento dell’esame.

Obiettivi formativi

Obiettivi principali
fornire agli studenti una conoscenza riguardo l’uso di dispositivi sensoristici in ambito ambientale e nell’industria alimentare per il monitoraggio dei processi industriali, autenticità, qualità e sicurezza degli alimenti.

Obiettivi specifici
a) Conoscenze e capacità di comprensione
- Conoscenza e comprensione di diversi tipi di dispositivi sensoristici e le diverse tecniche analitiche applicate;
- Conoscenza e comprensione delle basi biochimiche e tecnologiche per il loro utilizzo;
- Conoscenza e comprensione dei metodi per lo sviluppo di sensori;

b) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- saper usare la terminologia specifica;
-saper identificare i targets da identificare tramite i sensori e l’utilizzo dei recettori adatti per l’analisi da effettuare;
-saper riconoscere le migliori tecniche analitiche da utilizzare per lo sviluppo di un determinato sensore;

c) Autonomia di giudizio
-acquisire capacità di giudizio critico sull’utilizzo di questi dispositivi analitici basandosi sulle diverse tecniche analitiche apprese;
- imparare a porsi domande per l’elaborazione e approfondimento delle conoscenze apprese

d) Abilità comunicative
-saper comunicare quanto appreso nel corso dell’esame orale

e) Capacità di apprendimento
- apprendere la terminologia specifica
- connettere in modo logico le conoscenze acquisite
- identificare i temi più rilevanti degli argomenti trattati.

Obiettivi formativi

Comprendere e affrontare la complessità dei sistemi di produzione alimentare sostenibili richiede una formazione multidisciplinare (i.e. produzione primaria, produzione di ingredienti e degli alimenti, logistica, scienza dei consumatori e politica alimentare) e un approccio strategico in grado di affrontare questa complessità a livello di sistema. Questo approccio di studio del sistema alimentare consente agli studenti di applicare i principi di un approccio sistemico ai sistemi di produzione alimentare con particolare attenzione alla sostenibilità ambientale, economica e sociale. Il corso analizza i sistemi di produzione alle due estremità dello spettro: sistemi altamente produttivi con input ed emissioni nell'ambiente relativamente elevati e sistemi a bassa produttività con ridotto utilizzo di input e miglioramento della fertilità del suolo.

Obiettivi generali:
Utilizzare un approccio sistemico nell’ambito dei sistemi di produzione alimentare;
Comprendere i metodi di valutazione utilizzati per misurare l'impatto ambientale dei sistemi di produzione alimentare in diversi contesti agroecologici e socioeconomici e a diversi livelli (ad esempio azienda agricola, regionale e globale);
Comprendere i punti di forza e di debolezza presenti e futuri dei diversi sistemi di produzione alimentare in termini di sostenibilità economica, sociale e ambientale

Obiettivi specifici
Panoramica sulla complessità dei sistemi di produzione alimentare
Conoscenze chiave sull'approccio del pensiero sistemico
Analisi e confronto delle performance dei sistemi di produzione alimentare e delle problematiche ambientali connesse
Valutare la sostenibilità ambientale mediante indicatori chiave
Valutare la complessità e la diversità dei sistemi di produzione alimentare;
Comprendere i principi dell'analisi di sistema e come può essere applicata nel contesto dei sistemi di produzione alimentare;

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze teoriche e pratiche avanzate nell’ambito delle biotecnologie microbiche applicate all’industria alimentare, con particolare attenzione all’innovazione, alla sostenibilità e alla valorizzazione delle filiere agroalimentari.

Gli studenti acquisiranno:
- Competenze avanzate nell’impiego di biotecnologie tradizionali e innovative per la produzione e il miglioramento qualitativo di alimenti fermentati, nei settori lattiero-caseario; enologico (vino, birra, spumanti); prodotti da forno lievitati; vegetali fermentati; carni fermentate; alimenti funzionali ad elevato valore nutrizionale e salutistico.
- Capacità di sviluppare e gestire processi biotecnologici per la valorizzazione di surplus e sottoprodotti delle filiere agro-alimentari, al fine di creare nuovi prodotti alimentari sostenibili e innovativi, riducendo lo spreco e favorendo l’economia circolare.
- Competenze pratiche e operative nei laboratori biotecnologici, attraverso attività sperimentali mirate all’utilizzo di colture starter e alla progettazione, gestione e controllo di processi fermentativi su scala di laboratorio e pilota.

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi
Lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base della Farmacogenomica, dal punto di vista dei meccanismi cellulari e molecolari che sono alla base delle risposte ai farmaci ed alle terapie. La medicina personalizzata è ormai divenuta realtà e viene applicata per la scelta della giusta terapia per molte malattie. Gli esempi forniti evidenziano gli sviluppi ottenuti da questa disciplina e tutte le sue applicazioni biotecnologiche.
Specifici obiettivi formativi sono: nella parte introduttiva apprendere i concetti fondamentali che riguardano il metabolismo di sostanze di interesse farmaceutico e di composti xenobiotici. Capire come la variabilità genomica degli individui influenzi la risposta ai farmaci, dal punto di vista dei meccanismi cellulari-molecolari. Successivamente viene trattato l’aspetto biotecnologico, la biologia sintetica, la produzione di farmaci biologici e la ricerca di nuovi farmaci, lo studio di alcuni genomi batterici per la scoperta di nuovi vaccini e per la comprensione dell’interazione ospite-batterio. Si spiega inoltre l’importanza della sicurezza intesa sia come Biosafety che come Biosecurity.

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• le nozioni di base relative ad argomenti di farmacogenomica e farmacogenetica.
• Lo studio del genoma umano.
• Come il genoma umano incida nella risposta avversa ai farmaci.
• Meccanismi cellulari di risposta ai farmaci antitumorali.
• Le applicazioni delle biotecnologie nel campo dell’oncologia medica.
• Le applicazioni biotecnologiche ai genomi batterici e virali per la scoperta di nuovi vaccini
• Le applicazioni della biologia sintetica: genomi sintetici e produzione di molecole.

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite):

• analizzare in modo critico le applicazioni biotecnologiche in campo medico.
• Interpretare in maniera generale la risposta cellulare ai farmaci antitumorali in base alla variabilità genetica.
• Interpretare e valutare l’importanza delle sequenze genomiche batteriche e virali per applicazioni biotecnologiche.
• Individuare le nuove tecnologie che ridurranno l’uso di modelli animali nei trials clinici.
• Valutare l’importanza della sicurezza nel campo biologico, intesa sia come biosafety che biosecurity.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi

L'insegnamento di Biomateriali ha l'obiettivo di fornire conoscenze fondamentali e principi basilari per lo studio dei materiali, sia polimerici che non polimerici, di origine naturale e sintetica, evidenziando le correlazioni tra struttura chimica e proprietà e le problematiche più attuali nello studio ed applicazione tecnologica. L'obiettivo principale del corso è di fornire gli strumenti per comprendere la relazione tra struttura ed attività delle principali classi di biomatariali, in particolare approfondendo lo studio delle principali caratteristiche chimico-fisiche, delle reazioni di polimerizzazione, delle tecniche di caratterizzazione, unitamente agli aspetti legati alla preparazione, studio ed applicazioni di biomateriali mediante approcci di nanostrutturazione.
Le lezioni frontali si sviluppano a partire dalla classificazione delle varie tipologie di biomateriali, ai concetti di biocomaptibilità e biodegradabilità, alla descrizione delle caratteristiche generali dei materiali polimerici, alle metodiche di polimerizzazione fino alla analisi delle varie classi di polimeri di origine naturale, alla loro estrazione, purificazione e caratterizzazione chimico-fisica. In particolare verranno esaminate le principali classi biopolimeri da fonti rinnovabili per applicazioni in biotecnologie industriali: polisaccaridi, proteine, poliesteri.
Le conoscenze acquisite nel presente insegnamento, costituiscono un quadro di riferimento per le competenze successive, intese nel loro significato più ampio.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)
- la natura dei biomateriali polimerici e non e loro principali caratteristiche strutturali.
- le principali modalità di polimerizzazione, per policondensazione e poliaddizione, con esempi tratti sia dai polimeri sintetici che da quelli naturali e da essi derivati.
- le principali tecniche di caratterizzazione per la definizione della struttura delle macromolecole.
- i più recenti sviluppi della letteratura nell'ambito della formazione dei biopolimeri nanostrutturati.
- aspetti relativi allo studio delle principali ed attuali applicazioni dei materiali biopolimerici amorfi e nanostrutturati.

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze ed abilità acquisite):
- interpretare criticamente la struttura dei biopolimeri tecnologici, interpretandone la reattività e le potenzialità applicative
- comprendere la connessione con le altre aree culturali del CdS, in particolare gli aspetti della chimica analitica, chimica inorganica, chimica organica e chimica fisica.
- sviluppare la capacità di comunicare quanto appreso, attraverso prove d'esame orali.
- capacità di sviluppare lo studio autonomo attraverso l'indicazione di fonti di aggiornamento accessibili.

Obiettivi formativi

Il rapido e continuo sequenziamento dei genomi dei microrganismi ha aperto interessanti prospettive nello studio della Microbiologia ed ha permesso di comprendere a livello globale il vario e rilevante ruolo svolto dai microrganismi nelle interazioni con gli ospiti animali e vegetali e con l’ambiente. Il Corso di Microbiologia molecolare e genomica microbica si propone di fornire agli studenti gli strumenti conoscitivi necessari per comprendere l’organizzazione strutturale e funzionale dei genomi procariotici. In particolare il Corso si propone di integrare in un percorso didattico razionale le conoscenze relative allo studio dei genomi procariotici sia Batteri che Archea, partendo dai genomi minimi fino alla analisi dei genomi multipartiti mettendo in rilevo le principali strategie adottate dalle cellule procariotiche per rispondere in modo rapido efficiente alle variazioni dei parametri ambientali.

Obiettivi specifici

A) Conoscenze e capacità di comprensione:
- Conoscenza dei principi dell’evoluzione dei genomi dei procarioti
- Conoscenza e comprensione delle tecniche utilizzate per Analisi genomica e metagenomica dei diversi microbiomi umani.
- Conoscenza del ruolo dei loci CRISPR-CAS nei batteri e nei processi di editing genomico.
- Conoscenza e comprensione delle nuove strategie antibatteriche
- Conoscenza e comprensione dei principi di biologia sintetica e delle sue applicazioni Conoscenza e comprensione della regolazione epigenetica nei batteri

B) Capacità di applicare conoscenze e comprensione
- Comprendere al livello molecolare l’evoluzione dei microrganismi ed applicare nella ricerca le potenzialità derivanti dallo studio genomico;
- Contribuire a risolvere problemi in ambito medico o ambientale derivanti dalle interazioni tra i microrganismi e ospite o ambiente

C) Autonomia di giudizio
- Integrare le conoscenze acquisite sulla struttura a livello genomico delle comunità microbiche nello studio di sistemi complessi e nell’allestimento di terapie antibatteriche innovative in modo da esprimere un giudizio consapevole e coerente rispetto ai grandi temi etico-sociali quali le vaccinazioni o l’editing genomico;

D) Abilità comunicative
- Comunicare in modo scientificamente corretto e senza falsi allarmismi le potenzialità delle nuove tecnologie basate su prodotti di origine microbica sia nell’allestimento di nuovi vaccini che nella manipolazione di cellule eucariotiche;

E) Capacità di apprendimento
- Studiare in modo autonomo e approfondito a livello genomico e funzionale i microbiomi e le loro interazioni con l’ospite e l’ambiente.
- Creare connessioni logiche tra le conoscenze acquisite nei modelli batterici e quelli eucariotici

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi (risultati di apprendimento attesi)

Obiettivi Generali

Il corso si propone di introdurre lo studente al tema delle interazioni tra genoma eucariotico e ambiente. Tali interazioni vengono messe in atto da una molteplicità di meccanismi molecolari che permettono all’organismo di rispondere a stimoli ambientali che vanno, nel loro complesso, sotto il nome di Epigenetica. Lo studente acquisirà conoscenze riguardanti:
- le varie modalità con cui il genoma eucariotico diventa dinamico per rispondere a stimoli ambientali, modulando conseguentemente i livelli dell’espressione genica;
- le principali modificazioni del DNA e della cromatina che sono coinvolte in tale regolazione;
- il coinvolgimento nei meccanismi epigenetici di RNA non codificanti;
- i principali metodi di studio dei meccanismi epigenetici al livello del singolo gene e al livello genomico (epigenomica);
- esempi specifici attraverso i quali viene dettagliata la nozione di “ambiente” (microambiente intra- ed extra-cellulare; ambiente esterno; influenze comportamentali).

Obiettivi Specifici

Conoscenza e comprensione.
Lo studente acquisirà i concetti essenziali e le metodologie utilizzate per lo studio dell’epigenetica e dell’epigenomica. Avrà inoltre modo di esplorare i molti e diversi ambiti in cui la regolazione epigenetica entra in gioco nella vita di tutti gli organismi eucariotici (metabolismo, ambiente esterno, comportamento).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Essendo il corso prevalentemente teorico, lo studente acquisirà le capacità di comprendere e interpretare i risultati di ricerche inerenti al campo dell’epigenetica e dell’epigenomica.

Capacità critiche e di giudizio.
Lo studente acquisirà la capacità di valutare e discutere in modo critico aspetti applicativi, approfondendo articoli tecnici presenti nella letteratura scientifica internazionale.

Capacità di comunicare quanto si è appreso.
Gli studenti, in aula, verranno stimolati a presentare, davanti ai loro colleghi una breve presentazione in formato powerpoint riguardante un lavoro sperimentale proposto dalla docente.

Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita.
Il corso fornirà le conoscenze scientifiche e tecniche (di livello teorico) che costituiscono un dettagliato quadro di riferimento per poter affrontare autonomamente un percorso di apprendimento sperimentale all’interno di un laboratorio di ricerca.

Obiettivi formativi

Questo corso vuole costruire basi solide per la conoscenza dei meccanismi molecolari che sottendono lo sviluppo delle piante.
Gli studenti scopriranno tecnologie all'avanguardia di biologia sintetica e molecolare per studiare la regolazione dell'espressione genica nelle piante.
Gli studenti verranno a conoscenza dei network genetici e molecolari e dei modelli matematici di sviluppo e crescita degli organi sviluppati nella pianta modello Arabidopsis.
I meccanismi molecolari discussi in Arabidopsis verranno analizzati in chiave di Evo-Devo.
Durante il corso verranno svolti Journal Clubs su articoli usciti di recente.
Programma:
1) Principi base della biologia dello sviluppo
2) differenze e similitudini nello sviluppo degli organi di animali e piante
3)pattern formation
4) generazione di gradienti morfogenici (comunicazione inter e intra cellulare, trasporto polare dell'auxina, similitudini con l'acido retinoico, generazione di sensori di morfogeni)
5) nicchie staminali
6) sistemi di analisi clonale e di trans attivazione (CRE/LOX, UAS/GAL4, LHGR/OP)
7) Meccanismi molecolari che determinano la formazione ed il mantenimento delle cellule staminali( fattori di trascrizione PLT, fattori homeobox WOX)
8) Il sistema WUS/CLV e SHR e SCR per l'omeostasi delle nicchie staminali
9) meccanismi molecolari che regolano le divisioni asimmetriche (CYCLIN, RETINOBLASTOMA etch) e modelli matematici che descrivono la formazione di circuiti bistabili
10) utilizzo della miscroscopia confocale, lightsheet e di microscopi verticali per identificare la crescita degli organi
11) evoluzione della nicchia staminale e dei meccanismi molecolari che la dirigono dalle alghe alle angiosperme
12) meccanismi molecolari determinati il differenziamento cellulare (ormoni, lncRNA, generazione di minimi di morfogeni etch....)
13)il ruolo del sistema DREAM e del retinoblastoma nel differenziamento cellulare
14) Differenze e similitudini nella regolazione del ciclo cellulare tra animali e piante
15) coinvolgimento dei telomeri nel mantenimento dell'attività delle cellule staminali nelle piante
16) il ruolo dei microRNA nello sviluppo delle piante e tecniche per il loro studio (LNA, MIMIMCRY, STTDM MIMICRY, sensori di microRNA)
17) evoluzione dei microRNA, similitudini e differenze tra animali e piante.
18) microRNA nello sviluppo plastico e robusto degli organi ( ruolo di miR165 e miR160 nelle trasformazioni omeotiche)
19) miglioramento genetico e molecolare delle piante per l'adattamento a condizioni estreme
20) utilizzo di fattori morfogenetici per migliorare la generazione di piante transgeniche
21) meccanismi molecolari differenti tra specie che determinano varietà nelle forme e loro utilizzo in campo industriale
22) evoluzione degli elementi cis regolativi nelle piante
23) modelli di sviluppo continui e discontinui
24) generazione di modelli computazionali predittivi dell'attività di morfogeni
23) modificazioni post traduzionali delle proteine e loro ruolo nello sviluppo degli organi (Fucosilazione, Glycosilazione etch...)

Obiettivi formativi

Competenze generali

Il corso intende fornire inquadramenti di ordine generale sulla riflessione riguardante l’etica dell’ambiente, salvaguardia della biosfera, diritti delle generazioni future, radici storico-culturali del pensiero ambientalista, sfruttamento di risorse naturali e sostenibilità ambientale.
Scopo del corso è quello di stimolare l'attenzione degli allievi sulle implicazioni etiche determinate dalle numerose urgenze ambientali che segnano in profondità i rapporti sociali nel mondo attuale.

Obiettivi formativi

Comprendere e affrontare la complessità dei sistemi di produzione alimentare sostenibili richiede una formazione multidisciplinare (i.e. produzione primaria, produzione di ingredienti e degli alimenti, logistica, scienza dei consumatori e politica alimentare) e un approccio strategico in grado di affrontare questa complessità a livello di sistema. Questo approccio di studio del sistema alimentare consente agli studenti di applicare i principi di un approccio sistemico ai sistemi di produzione alimentare con particolare attenzione alla sostenibilità ambientale, economica e sociale. Il corso analizza i sistemi di produzione alle due estremità dello spettro: sistemi altamente produttivi con input ed emissioni nell'ambiente relativamente elevati e sistemi a bassa produttività con ridotto utilizzo di input e miglioramento della fertilità del suolo.

Obiettivi generali:
Utilizzare un approccio sistemico nell’ambito dei sistemi di produzione alimentare;
Comprendere i metodi di valutazione utilizzati per misurare l'impatto ambientale dei sistemi di produzione alimentare in diversi contesti agroecologici e socioeconomici e a diversi livelli (ad esempio azienda agricola, regionale e globale);
Comprendere i punti di forza e di debolezza presenti e futuri dei diversi sistemi di produzione alimentare in termini di sostenibilità economica, sociale e ambientale

Obiettivi specifici
Panoramica sulla complessità dei sistemi di produzione alimentare
Conoscenze chiave sull'approccio del pensiero sistemico
Analisi e confronto delle performance dei sistemi di produzione alimentare e delle problematiche ambientali connesse
Valutre la sostenibilità ambientale mediante indicatori chiave
Valutare la complessità e la diversità dei sistemi di produzione alimentare;
Comprendere i principi dell'analisi di sistema e come può essere applicata nel contesto dei sistemi di produzione alimentare;

Obiettivi formativi

Conoscere le principali metodologie spettroscopiche per l’analisi del metaboloma cellulare,
in particolare la spettroscopia ad alta risoluzione di Risonanza Magnetica
Nucleare (Multinucleare) ed i principi dei modelli matematici per l’analisi dei
sistemi complessi. Comprendere le possibili applicazioni biologiche nella
caratterizzazione del fenotipo metabolico cellulare e di organismi in relazione
all’impatto dell’ambiente esterno e di variazioni geniche: dai microorganismi
ai sistemi vegetali ed animali, fino all’uomo.

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi
Lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base della Farmacogenomica, dal punto di vista dei meccanismi cellulari e molecolari che sono alla base delle risposte ai farmaci ed alle terapie. La medicina personalizzata è ormai divenuta realtà e viene applicata per la scelta della giusta terapia per molte malattie. Gli esempi forniti evidenziano gli sviluppi ottenuti da questa disciplina e tutte le sue applicazioni biotecnologiche.
Specifici obiettivi formativi sono: nella parte introduttiva apprendere i concetti fondamentali che riguardano il metabolismo di sostanze di interesse farmaceutico e di composti xenobiotici. Capire come la variabilità genomica degli individui influenzi la risposta ai farmaci, dal punto di vista dei meccanismi cellulari-molecolari. Successivamente viene trattato l’aspetto biotecnologico, la biologia sintetica, la produzione di farmaci biologici e la ricerca di nuovi farmaci, lo studio di alcuni genomi batterici per la scoperta di nuovi vaccini e per la comprensione dell’interazione ospite-batterio. Si spiega inoltre l’importanza della sicurezza intesa sia come Biosafety che come Biosecurity.

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)

• le nozioni di base relative ad argomenti di farmacogenomica e farmacogenetica.
• Lo studio del genoma umano.
• Come il genoma umano incida nella risposta avversa ai farmaci.
• Meccanismi cellulari di risposta ai farmaci antitumorali.
• Le applicazioni delle biotecnologie nel campo dell’oncologia medica.
• Le applicazioni biotecnologiche ai genomi batterici e virali per la scoperta di nuovi vaccini
• Le applicazioni della biologia sintetica: genomi sintetici e produzione di molecole.

Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite):

• analizzare in modo critico le applicazioni biotecnologiche in campo medico.
• Interpretare in maniera generale la risposta cellulare ai farmaci antitumorali in base alla variabilità genetica.
• Interpretare e valutare l’importanza delle sequenze genomiche batteriche e virali per applicazioni biotecnologiche.
• Individuare le nuove tecnologie che ridurranno l’uso di modelli animali nei trials clinici.
• Valutare l’importanza della sicurezza nel campo biologico, intesa sia come biosafety che biosecurity.