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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
BIOTECNOLOGIE
Insegnamento
INTRODUZIONE ALLE DISCIPLINE OMICHE: GENOMICA, TRASCRITTOMICA, PROTEOMICA
SCO2044012, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
BIOTECNOLOGIE
IF1839, ordinamento 2011/12, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese INTRODUCTION TO OMICS: GENOMICS, TRANSCRIPTOMICS, PROTEOMICS
Sito della struttura didattica https://biotecnologie.biologia.unipd.it/lt-biotecnologie/
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Biologia
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile CRISTIANO DE PITTA' BIO/18

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Discipline biotecnologiche comuni BIO/18 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LABORATORIO 1.0 16 9.0
LEZIONE 5.0 40 85.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Syllabus
Prerequisiti: Per la comprensione dei contenuti dell'insegnamento sono necessarie le conoscenze di base fornite dagli insegnamenti di Genetica, Biologia Molecolare e Ingegneria genetica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: La scienza del genoma è lo studio della struttura, del contenuto e dell’evoluzione dei genomi. Oggi, la scienza dei genomi, o “Genomica”, non è più limitata alla determinazione delle sequenze di DNA, ma si estende anche all’analisi dell’espressione e delle funzioni dei geni (Trascrittomica) e delle proteine (Proteomica). L’obiettivo principale di questo insegnamento è mostrare come vi possa essere una diversa visione della biologia se la prospettiva è spostata dai singoli geni all’intero genoma. Tale insegnamento fornisce delle basi fondamentali per la comprensione degli argomenti che verranno affrontati nel corso di “Genomica strutturale e funzionale” della LM in Biotecnologie Industriali.
Modalita' di esame: Esame scritto. Non sono previsti accertamenti in itinere.
(5 domande a risposta multipla, 10 domande aperte, un esercizio sulle mappe di restrizione e una domanda relativa alle esercitazioni pratiche)
Criteri di valutazione: La prova d'esame sarà valutata in base alle risposte date per ciascuna domanda, in termini di completezza dell'informazione fornita in ogni risposta, di capacità di collegamento fra concetti diversi (consequenzialità logica) e per la eventuale presenza di errori. La risposta a ciascuna domanda sarà valutata numericamente e il punteggio totale dell'esame risulterà dalla somma dei punteggi riportati nelle singole risposte.
Contenuti: GENOMICA (18 ore):
- Definizione di Genomica. A che cosa serve sequenziare un genoma?
- Isolamento e purificazione del DNA genomico.
- Le librerie di DNA genomico: digestione parziale, ridondanza dell’informazione, relazione tra frequenza e probabilità, i vettori di clonaggio ad alta capacità (Cosmidi, YAC, BAC). Il titolo di una libreria e l’analisi dei cloni ricombinanti.
- Mappatura GENETICA e FISICA di un genoma. Risoluzione di alcuni esercizi relativi alla mappatura mediante mappe di restrizione.
- Strategie di sequenziamento di un Genoma:
a) Approccio SHOTGUN: Costruzione di una libreria genomica. Il significato e l’importanza della copertura del genoma. Sequenziamento paired-end. Come si colmano le lacune e i buchi fisici? Vantaggi e svantaggi di un approccio shotgun.
b) Approccio CLONE by CLONE: Costruzione di una libreria primaria. Selezione del minimal tiling path (Chromosome walking, Fingerprinting dei cloni). Costruzione libreria genomica secondaria (BAC shotgun). Assemblaggio della sequenza genomica END sequencing).
- Descrizione delle fasi caratterizzanti il progetto Genoma Umano.
- Descrizione delle tecniche di sequenziamento di DNA:
a) Metodo di Sanger.
b) Next generation sequencing (NGS): 454 Roche, Illumina, SOliD, Helicos, Pacific Biosciences, Ion Torrent, Proton Torrent e Oxoford Nanopore.

TRASCRITTOMICA (16 ore):
- Introduzione all’espressione genica: descrizione degli RNA contenuti in una cellula (RNA codificanti e non codificanti).
- Com’è processato e regolato l’RNA? (capping al 5’, allungamento dell’mRNA, poliadenilazione, meccanismo di splicing e splicing alternativo, editing, Degradazione degli mRNA).
- Approfondimento sui microRNA: localizzazione genomica, biogenesi e modalità di regolazione dell’espressione genica (degradazione dell’mRNA e inibizione traduzionale).
• Lo studio del trascrittoma:
a) Approccio STATICO: librerie di cDNA, normalizzate, sottratte e sequenziamento su larga scala di EST (Expressed Sequence Tag);
b) Approccio DINAMICO: SAGE, tecnologia dei microarray e chip di DNA (Affymetrix).
- Metodi bio-informatici e statistici impiegati nell’interpretazione dei dati di espressione.
- A quali domande biologiche si può rispondere mediante l’analisi dell’espressione genica?
- La tecnica della Quantitative Real Time-PCR (qRT-PCR).

PROTEOMICA (6 ore):
- Definizione di Proteoma e Proteomica. A quali quesiti biologici riusciamo rispondere con la proteomica?
- Relazione tra trascrittoma e proteoma: system biology.
- L’elettroforesi bidimensionale: focalizzazione isoelettrica e SDS-PAGE.
- Come identificare le proteine in un proteoma? Descrizione della spettrometria di massa (MALDI-TOF).
- Analisi differenziale del proteoma (metodo SILAC).
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali in aula e attività sperimentali nei laboratori didattici.
Per quanto riguarda le esercitazioni pratiche lo studente parteciperà alla "Costruzione e vaglio di una libreria di cDNA full-lenght ottenuta mediante la tecnologia SMART".
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Le diapositive utilizzate dal docente e gli articoli scientifici utili per la comprensione dei vari argomenti verranno resi disponibili sull’e-learning di Ateneo.
Testi di riferimento:
  • Watson J.D, DNA Ricombinante. --: Zanichelli, 2008. II Edizione Cerca nel catalogo
  • Gibson G. & Muse S.V, Introduzione alla genomica. --: Zanichelli, 2004. Cerca nel catalogo
  • Brown T.A, Genomi 4. --: EdiSES, 2018. Cerca nel catalogo
  • Dale J.W., von Schantz M., Plant N., Dai geni ai genomi. --: EdiSES, 2013. III Edizione Cerca nel catalogo
  • Primrose S., Ingegneria genetica. --: Zanichelli, 2004. I Edizione Cerca nel catalogo
  • Binelli G. & Ghisotti D., GENETICA. --: EdiSES, 2018. I Edizione Cerca nel catalogo
  • Strachan T. & Read A.P, Genetica Umana Molecolare. --: Zanichelli, 2012. III Edizione Cerca nel catalogo
  • Terry A. Brown, Biotecnologie molecolari. --: Zanichelli, 2017. II Edizione Cerca nel catalogo
  • Amaldi F., Benedetti P., Pesole G., Plevani P., Biologia molecolare. --: Casa Editrice Ambrosiana, 2018. III Edizione Cerca nel catalogo
  • Helmer Citterich M., Ferrè F., Pavesi G., Romualdi C., Pesole G., Fondamenti di bioinformatica. --: Zanichelli, 2018. I edizione

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Questioning
  • Problem solving
  • Mappe concettuali
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere Energia pulita e accessibile