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Biochimica applicata - CTF

Oggetto:

Anno accademico 2009/2010

Docente
Prof. Franca Cecilia VIOLA (Titolare del corso)
Corso di studi
[f003-c504] laurea magistrale in chimica e tecnologia farmaceutiche - a torino
[f003-c502] laurea a ciclo unico in chimica e tecnologia farmaceutiche - a torino
Anno
3° anno
Tipologia
Fondamentale
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
BIO/10 - biochimica
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

acquisizione delle conoscenze di base circa le metodologie applicate nella sperimentazione biochimica, nella biologia molecolare e in biochimica clinica con particolare attenzione per la logica dell’impostazione degli esperimenti e della raccolta dati.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Gli studenti dovrebbero acquisire le conoscenze di base delle metodiche di biologia molecolare e della strumentazione e principali metodiche utilizzate nei laboratori biochimici e di analisi cliniche ed essere in grado di progettare esperimenti e risolvere i problemi pratici relativi all’identificazione, analisi e studio di struttura e funzioni delle biomolecole.

Oggetto:

Programma

Preparazione e manipolazione di campioni biologici. Uso e preparazione di soluzioni tampone. Rottura di cellule; preparazione e purificazione di organelli cellulari; centrifugazione: centrifughe, rotori, relazione tra numero di g e rpm, centrifugazione differenziale e di isodensità all'equilibrio con esempi applicativi (separazione di organelli cellulari, purificazione di acidi nucleici in gradiente di sali di cesio). Metodi spettrofotometrici.: generalità: definizione di lunghezza d'onda, frequenza. Unità di misura e regioni dello spettro. Spettri di assorbimento con esempi di spettri di assorbimento di sostanze di interesse biochimico: proteine, acidi nucleici, NAD, citocromo c, citocromo P-450. Funzioni e meccanismo catalitico del citocromo P-450. Spettri differenziali e loro uso per lo studio delle interazioni citocromo-ligandi.  Legge di Lambert-Beer e dosamenti quantitativi. Esempi di dosamenti: dosamento delle proteine (assorbanza a 280 nm, metodi di Lowry e del biureto): dosamenti di attività enzimatiche: unità di attivita’ enzimatica, attività specifica, fattore di arricchimento durante una purificazione. Saggi in cinetica ed a tempo fisso. Relazione tra v0,Vmax e concentrazione di un enzima. Esempi di determinazione di attività enzimatiche: citocromo c reduttasi, lattico deidrogenasi, maltasi, proteasi. Utilizzo di reazioni accoppiate con enzimi deidrogenasici NAD-dipendenti: esempio dosamento di transaminasi. Utilizzo di enzimi come "reattivi" per il dosamento di metaboliti: esempio determinazione quantitativa del colesterolo.     Fluorimetria ed applicazioni in biochimica. Luminometria e sistema luciferina-luciferasi per il dosamento di ATP. Dosamento spettrofotometrico del DNA e studio della temperatura di fusione di un DNA. Tecniche cromatografiche ed elettroforetiche applicate all’isolamento, alla purificazione e all’analisi di sostanze di interesse biochimico e biochimico-clinico. Tecniche cromatografiche: Generalità e definizioni. Tecniche cromatografiche particolarmente usate per la separazione di biomolecole. Polimeri utilizzati per le fasi stazionarie. Caratteristiche ed applicazioni delle cromatografie: di scambio ionico, di esclusione dimensionale (con esempi di determinazione del peso molecolare di proteine), di bioaffinità (con esempi di ligandi e strategie generali per il legame covalente dei ligandi alla fase stazionaria), di interazione idrofobica, di chelazione (IMAC) e covalente. Esempi di strategie di purificazione di proteine. Tecniche elettroforetiche: principi generali: concetto di mobilità elettroforetica e relazione tra mobilità, carica, campo elettrico applicato, dimensioni. Relazione tra punto isoelettrico e mobilità delle proteine. Elettroforesi su strisce di acetato di cellulosa (esempio: separazione di siero proteine e descrizione delle principali frazioni proteiche del siero); elettroforesi su gelo di poliacrilammide ( SDS-PAGE, elettroforesi su gelo con gradiente di reticolazione ). Determinazione del peso molecolare di proteine in elettroforesi.  Isoelettrofocalizzazione. Elettroforesi bidimensionale (applicazioni allo studio del proteoma). Elettroforesi di acidi nucleici. Elettroforesi capillare. Tecniche di trasferimento di macromolecole dai geli (Southern, Northern, Western Blot) con esempi di applicazioni diagnostiche. Metodiche di analisi della struttura delle proteine : struttura primaria e degradazione di Edman, determinazione di peso molecolare e sequenza con spettrometria di massa, metodiche utilizzate per la determinazione della struttura secondaria e terziaria (dicroismo circolare, cristallografia con raggi X, NMR). Proteomica e proteoma. Tecniche di biologia molecolare: sequenziamento del DNA con il metodo enzimatico di Sanger. Amplificazione del DNA mediante PCR.  PCR quantitativa e “real time” PCR. Utilizzo di banche dati per l’analisi e l’allineamento di sequenze. Enzimi di restrizione e mappe di restrizione. Analisi dei polimorfismi della lunghezza dei frammenti di restrizione, sonde molecolari e diagnostica molecolare. Clonazione del DNA: taglio con enzimi di restrizione, plasmidi ed altri vettori per la clonazione, selezione cellule trasformate, biblioteche genomiche e di cDNA. Espressione di proteine in procarioti ed eucarioti. Mutagenesi sitospecifica.  Microarray di DNA. Saggi immunologici. Nozioni su antigene e anticorpo, anticorpi monoclonali.. Sistemi di dosamento immunologico basati sulla marcatura di antigeni od anticorpi con isotopi radioattivi (RIA) e con enzimi (ELISA). Saggi di immunoprecipitazione; immunodiffusione semplice e radiale, immunoelettroforesi, rocket elettroforesi. Traccianti radioattivi. Nozioni sull’uso dei principali traccianti radioattivi utilizzati nel laboratorio biochimico e biochimico-clinico. Tipi di radiazioni; legge del decadimento radioattivo, tempo di dimezzamento. Unità di misura della radioattività. Strumentazione: contatori di Geiger-Mueller, contatori a scintillazione  (contatore a scintillatore solido e liquido ), autoradiografia.

APPLIED BIOCHEMISTRY  CTF  CFU 8

Scopes and objectives:

The course covers the description of key methods used in biochemistry, molecular biochemistry and clinical biochemistry. In particular, the logic of experimental design and data analysis is emphasized.

 

The final exam is oral.

 

requirements: basic knowledge of organic chemistry and biochemistry

 

Program:

 

How to prepare and use biological samples:

 

- Buffer solution

- origin of biological samples

- Tissue and cell homogenisation

- centrifugation and separation of cellular organelles and macromolecules (differential and isopicnic centrifugation with practical examples).

- how to store biological samples

Spectrophotometer methods for protein, enzymes and nucleic acid studies:

- general principles and definitions

- examples of absorption spectra of biological molecules: proteins, nucleic acids, NAD, hemoproteins

- Differential spectra and study of cytochrome-ligand interactions, functions and catalytic mechanism of P-450

- protein (absorbance at l 280, Lowry and biuret methods)

- enzyme assays: rate of enzyme-catalyzed reactions and enzyme concentration, units of enzyme activity, specific activity. Examples of enzyme assays: cytochrome c reductase, malate dehydrogenase, maltase, proteases, aminotransferases. Enzymes as reagents: enzymatic assay of cholesterol and glucose

-fluorometry: examples of biochemical applications

- bioluminescence applications: ATP assay with luciferase

- Spectrophotometer assay of DNA and melting curve of DNA.

Chromatography and electrophoresis for proteins and nucleic acids:

- general principles and definitions in chromatography

- ion exchange, gel filtration, hydrophobic, affinity, metal-chelate affinity, covalent chromatography

- protein purification strategies

- general principles of electrophoresis, isoelectric point and protein mobility

- serum proteins and separation in cellulose acetate (Cellogel) electrophoresis

- SDS PAGE and isoelectrofocusing

- two-dimensional electrophoresis

- nucleic acid electrophoresis

- capillary electrophoresis

- Southern, northern and western blotting

- application of electrophoresis and blotting for clinical and diagnostic studies.

Analysis of protein structure:

- determination of molecular weight and sequence

- physical methods (mass spectrometry, NMR, X-ray crystallography) applied to the study of protein structure.

Molecular biology techniques:

- DNA sequencing (Sanger method)

-PCR, quantitative RT PCR

- use of data bank to find and align sequences

- restriction enzymes and restriction maps, RFLP analysis

-  genetic probes and molecular diagnosis

- DNA micro array

- recombinant DNA technology, genomic and cDNA libraries

- expression of recombinant protein in prokaryotic and eukaryotic cells

- mutagenesis of cloned DNA

Immunological assays:

- general concepts, immunoprecipitation and immunolabelling

- radial immunodiffusion and immunoelectrophoresis

- RIA, ELISA.

Radioactive tracing:

- basic concept on the use of radioactive tracing in biochemistry

- activity units and detection tools

- types of radioactive decay and half-lives of the radio nuclei most used in biochemistry 

 

Results expected: the students, on the basis of the learning of the basic methods and informatics and laboratory tools used in biochemistry and molecular biology, will be able to plan experiments and resolve practical problems related to identification, analysis and study of the functions and structures of bio molecules.

 

Course books:

K.Wilson, J. Walker –Biochimica e biologia molecolare – Raffaello Cortina Ed. Milano

R. Reed, D. Holmes, J. Weyers, A. Jones – Metodologie di base per le scienze biomolecolari

 

 

 

 

 

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

K.Wilson, J. Walker –Biochimica e biologia molecolare – Raffaello Cortina Ed. Milano . R. Reed, D. Holmes, J. Weyers, A. Jones – Metodologie di base per le scienze biomolecolari



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Note

modalità di esame: ORALE

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Ultimo aggiornamento: 21/07/2010 10:41

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