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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI
Insegnamento
GENOMICA STRUTTURALE E FUNZIONALE
SCN1037597, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI
SC1731, ordinamento 2014/15, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese STRUCTURAL AND FUNCTIONAL GENOMICS
Sito della struttura didattica http://biotecnologie.scienze.unipd.it/2018/laurea_magistrale
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 STEFANO CAGNIN BIO/18

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative BIO/18 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I 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 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2014

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
7 GENOMICA STRUTTURALE E FUNZIONALE 2018-2019 01/10/2018 30/11/2019 CAGNIN STEFANO (Presidente)
DE PITTA' CRISTIANO (Membro Effettivo)
LANFRANCHI GEROLAMO (Supplente)
6 GENOMICA STRUTTURALE E FUNZIONALE 2017/2018 01/10/2017 25/11/2018 CAGNIN STEFANO (Presidente)
DE PITTA' CRISTIANO (Membro Effettivo)
LANFRANCHI GEROLAMO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Per la comprensione dei contenuti dell'insegnamento sono necessarie conoscenze di base di biologia molecolare e cellulare, genetica e rudimenti di bioinformatica e statistica. E' consigliato avere seguito gli insegnamenti di 'Introduzione alle discipline omiche', 'Bioninformatica e statistica', 'Biologia molecolare e cellulare' e 'Ingegneria genetica'.
Conoscenze e abilita' da acquisire: L’insegnamento ha l’obiettivo di presentare la relazione tra la struttura dei genomi e le funzioni associate a partire dai più semplici (batteri) ai più complessi (eucarioti: D. melanogaster, C. elegans, A. thaliana). Il concetto tradizionale di gene sarà rivisto alla luce delle scoperte più recenti. Durante lo sviluppo dei concetti saranno prese in considerazione le tecnologie più aggiornate che hanno portato alla loro formulazione. Saranno considerate le differenti applicazioni del next generation sequencing, la qRT-PCR e la digital PCR, le metodiche per lo studio della funzione dei miRNA e dei long non-coding RNA. Infine, verranno descritte le principali tecniche impiegate per le analisi epigenomiche.
Lo studente avrà la possibilità di applicare in laboratorio una delle tecnologie affrontate ed interpretare in maniera critica i risultati ottenuti.
Modalita' di esame: L'esame consta di un colloquio orale dove saranno valutate la comprensione dell'esperienza di laboratorio, la capacita' di esporre gli argomenti trattati a lezione e la capacita' di affrontare criticamente un problema utilizzando le tecniche studiate durante il corso.
Criteri di valutazione: La prova d'esame sarà valutata in base alle risposte date per ciascuna domanda, in termini di correttezza e completezza dell'informazione fornita in ogni risposta e, soprattutto, di capacità di collegamento fra concetti diversi (consequenzialità logica). Inoltre, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di progettare semplici disegni sperimentali. Durante il colloquio verrà anche valutata la comprensione delle esercitazioni pratiche.
Contenuti: • Definizione di Genomica.
• Tecniche di Next Generation Sequencing (NGS).
• Organizzazione del genoma di alcuni organismi modello: S. cervisiae, D. melanogaster, A. thaliana, M. musculus.
• Organizzazione del genoma dei procarioti
a. Gli small RNA (sRNA) nei procarioti: scoperta e funzioni
• Organizzazione del Genoma Umano:
a. Il mitocondrio e il suo genoma.
b. Il genoma NUCLEARE:
• I geni codificanti proteine: geni sovrapposti e interni, famiglie geniche, pseudogeni.
• I geni per RNA: rRNA e tRNA; snRNA e snoRNA; snRNA dei corpi di Cajal; miRNA e piwiRNA; lncRNA e circularRNA. Le isoforme dei miRNA e metodi per identificare i target dei miRNA.
• Gli ELEMENTI TRASPONIBILI del Genoma Umano:
a. Elementi trasponibili nei PROCARIOTI: Trasposoni semplici (Tn3) e Trasposoni composti (Tn10).
b. Elementi trasponibili negli EUCARIOTI:
• Classe 1: Retrotrasposoni LTR e Retrotrasposoni non LTR (LINE, SINE, Alu).
• Classe 2: Trasposoni a DNA.
c. Come sono stati scoperti gli elementi P?
d. Spiegazione molecolare della disgenesi degli ibridi in Drosophila. Il sistema UAS-GAL4 in D. melanogaster.
GENOMICA FUNZIONALE:
• Introduzione all’espressione genica: lo studio del trascrittoma: approccio statico e dinamico. In che modo le tecniche di NGS hanno rivoluzionato l’analisi del trascrittoma?
• Quantificazione dei livelli di espressione di singolo gene (qRT-PCR):
a. Il Northern blot.
b. La PCR semi-quantitativa.
c. la tecnologia della Real Time Quantitative PCR: il ciclo soglia Ct; sistema di rilevazione della fluorescenza; estrazione dell’RNA totale; sintesi del cDNA; disegno dei primer per qRT-PCR.
d. Metodi di marcatura e rilevazione della fluorescenza: SYBR Green; Sonde TaqMan; Molecular Beacons; Scorpion probes; Hybridization primers.
e. qRT-PCR dei miRNA.
f. Applicazioni della qRT-PCR.
g. Analisi dei dati ottenuti mediante qRT-PCR: Determinazione del ciclo soglia (Ct). Quantificazione assoluta e relativa. Determinazione dell’efficienza di reazione. Metodo del ΔΔCt
• EPIGENOMICA:
a. Struttura e funzione dei cromosomi;
b. Associazione tra modificazioni istoniche e struttura della cromatina;
c. Il rimodellamento della cromatina;
d. La metilazione del DNA;
e. Tecniche per l’analisi della metilazione del DNA: bisolfito di sodio; MS-PCR; meDIP; Methyl-MAPS; MethyIC-Seq; microarray.
f. Immunoprecipitazione della cromatina: Formaldeide cross-linking; ChIP-chip & ChIP-Seq.
g. Chromosome Conformation Capture: ChIP-loop protocol of 3C; 4C e 5C.
• L’importanza della PATHWAY ANALYSIS per comprendere i fenomeni biologici.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali in aula e attività sperimentali nei laboratori didattici.
Per quanto riguarda le attivita' in aula gli studenti avranno la possibilita' di esporre quanto appreso nei corsi precedenti che non e' stato studiato dai loro colleghi. Le parti del corso che si sovrappongono con il corso di Biologia Molecolare e Cellulare saranno date per scontate. Inoltre saranno svolte attivita' di gruppo per favorire la discussione. Metodi interattivi saranno utilizzati per valutare l'apprendimento. Durante le esercitazioni pratiche, lo studente allestirà un esperimento di qRT-PCR per determinare l’espressione genica di specifici geni target.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: E' suggerito seguire il corso durante l'anno accademico. Verranno forniti le slides di presentazione utilizzate dal docente e tutti gli articoli utilizzati per la costruzione delle parti della presentazione che non si possono trovare nei testi proposti (utilizzo di moodle). Quanto discusso in classe tra pari sara' disponibile sotto forma di articoli.
Testi di riferimento:
  • Gibson G., Muse S.V., Introduzione alla genomica. --: Zanichelli, 2004. Cerca nel catalogo
  • Strachan T., Read A.P., Genetica Umana Molecolare. --: Zanichelli, 2012. Cerca nel catalogo
  • Meneely P., Analisi genetica avanzata. --: McGraw-Hill, 2012. Cerca nel catalogo
  • Watson J.D., DNA Ricombinante. --: Zanichelli, 2008. Cerca nel catalogo
  • Amaldi F., Benedetti P., Pesole G., Plevani P., Biologia Molecolare. --: Ambrosiana, 2017. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Working in group
  • Questioning
  • Problem solving
  • Flipped classroom
  • Peer feedback
  • Quiz o test a correzione automatica per feedback periodico o per esami
  • Active quiz per verifiche concettuali e discussioni in classe
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)
  • Peer review tra studenti

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

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere Istruzione di qualita' Uguaglianza di genere