Descrizone delle singole attività formative (Quadro B1 e sotto quadri)

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1 Descrizone delle singole attività formative (Quadro B1 e sotto quadri) ECTS (in Italiano) Corso di Laurea dell Insegnamento (triennale, magistrale o a ciclo Unico): 0760 Classe di Laurea: L-29 SSD (Settore scientifico disciplinare): BIO-10 Dipartimento competente: Farmacia e Scienze della Salute e della Nutrizione Nome del/dei docente/i: VIVIANA BARTELLA, PAOLA LUNETTI Riferimenti del docente ( , ecc.): vivibart78@yahoo.it, paola.lunetti@unisalento.it Orario di ricevimento: Giovedi Eventuali altri docenti coinvolti: Titolo dell'unità formativa: TECNOLOGIE BIOCHIMICO-MOLECOARI NELL INDUSTRIA (Mod. Tecnologie Molecolari Ricombinanti, Mod. Biochimica dei prodotti di origine biotecnologica e degli xenobiotici) Codice dell'unità formativa: (Tecnologie biochimico-molecoari nell industria) (Tec.mol.rec.), (Bioc.pro.biotec.xeno.) Tipo di unità formativa (di base o caratterizzante, affine, a scelta, altro): C (Tec.mol.rec.), A (Bioc.pro.biotec.xeno.) Propedeuticità: ECTS (in Inglese) Degree Course (specify if 1st Cycle, 2nd Cycle, or one-tier, degree ect.): 0760 Degree Class: L-29 Scientific disciplinary Sector: BIO-10 Department: Pharmacy and Health and Nutritional Sciences Name of the Teacher: VIVIANA BARTELLA, PAOLA LUNETTI Contact details on the teacher ( , etc.): vivibart78@yahoo.it, paola.lunetti@unisalento.it Meeting schedule for students: Thursday any other teachers involved: Title of the Teaching Unit: MOLECULAR BIOCHEMICAL TECHNOLOGY INDUSTRY (Mod. Recombinant Molecular Technologies, Mod. Biochemistry of the products of biotechnological origin and xenobiotics) Code of the Teaching Unit: (Molecular biochemical technology industry), (Tec.mol.rec.), (Bioc.pro.biotec.xeno.) Type of teaching Unit: C (Tec.mol.rec.), A (Bioc.pro.biotec.xeno.)

2 Livello dell'unità formativa (es. I, II, o III ciclo; ove pertinente, livello intermedio): I ciclo Anno di studio/corso (ove pertinente): TERZO Anno/Semestre/Trimestre ove l'unità formativa viene erogata: I semestre Periodo: Tecnologie molecolari ricombinanti dal al ; Biochimica dei prodotti di origine biotecnologica e degli xenobiotici dal 03/11/2014 al 30/01/2015 Ore di lezioni frontali: (Tec.mol.rec.), 48 (Bioc.pro.biotec.xeno.) Ore studio individuali: (Tec.mol.rec.), 120 (Bioc.pro.biotec.xeno.) Ore di laboratorio (ove pertinente): Level of the Teaching Unit: 1 st cycle Year of study: third year Year, Semester, trimester in which the teaching unit is provided 1 st Semester Period: Recombinant Molecular Technologies from 29 September 2014 to 30 October 2014, Mod. Biochemistry of the products of biotechnological origin and xenobiotics from 3 November 2014 to 30 January 2015 Hours of lectures: (Tec.mol.rec.), 48 (Bioc.pro.biotec.xeno.) Hours of individual study: (Tec.mol.rec.), 120 (Bioc.pro.biotec.xeno.) Laboratory hours (where applicable): Numero di crediti formativi CFU/ECTS erogati: 9 3 (Tec.mol.rec.), 6 (Bioc.pro.biotec.xeno.) Lingua di insegnamento: Italiano Organizzazione della didattica (lezioni, esercitazioni, laboratorio, ecc.): Lezioni Modalità di frequenza (obbligatoria, facoltativa): Obbligatoria Modalità di erogazione (frontale, a distanza, mista): Frontale Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc): Prova scritta Number of Credits CFU/ECTS awarded: 9 3 (Tec.mol.rec.), 6 (Bioc.pro.biotec.xeno.) Teaching language: italian Organization of teaching (lectures, tutorials, laboratory, etc.): Lectures Frequency mode (compulsory, optional): Compulsory Mode of delivery (front, at a distance, mixed): Front Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc): written test

3 Obiettivi formativi dell Unità formativa (risultati d'apprendimento previsti e competenze da acquisire): Tecnologie molecolari ricombinanti: concetti fondamentali di biologia molecolare, comprensione dei meccanismi di espressione e trasmissione dell'informazione genica. Tecnica del clonaggio dei geni e PCR. Biochimica dei prodotti di origine biotecnologica e degli xenobiotici: concetti fondamentali di biochimica industriale, al fine di fornire agli studenti le basi biochimiche delle tecnologie industriali, utili nella produzione di composti di interesse nell'industria chimica e farmaceutica. Prerequisiti e co-requisiti: Nozioni di base di biologia cellulare e biochimica Unità formative opzionali consigliate: Contenuti del corso/programma: TECNOLOGIE MOLECOLARI RICOMBINANTI La cellula: Cellula procariotica ed eucariotica, organizzazione e differenze. Struttura delle macromolecole: DNA, RNA, nucleotidi e nucleosidi, legame fosfodiesterico; regole di Chargaff. Replicazione del DNA: modello semiconservativo; origine e movimento delle forcine di replicazione; fasi di inizio, allungamento e termine della replicazione. Trascrizione dell informazione genetica: unità di trascrizione, promotori, terminatori e relative caratteristiche; RNA polimerasi e sintesi dell RNA (inizio, allungamento e termine); maturazione dei trascritti. Sintesi proteica nei procarioti: fasi d inizio, allungamento e terminazione; caratteristiche dei trna. Codice genetico: degenerazione, vacillamento dell anticodone, codoni d inizio e di terminazione. Vettori per il clonaggio dei geni: plasmidi e batteriofagi. Purificazione del DNA da cellule: estrazione e purificazione del DNA genomico, plasmidico e fagico. Manipolazione del DNA: enzimi di restrizione e di modificazione, ligasi, polimerasi, nucleasi; digestione del DNA e separazione dei frammenti mediante elettroforesi; marcatura del DNA. Tecnica del clonaggio: linker, adattatori e code omopolimeriche. Introduzione di DNA in cellule procariotiche: trasformazione e identificazione dei ricombinanti. Selezione del clone di un gene specifico: selezione diretta; librerie genomiche e di cdna e screening (ibridazione, marcatura con sonde radioattive e non, oligonucleotidi degenerati, sonde eterologhe, immunoscreening). Learning outcomes: Recombinant molecular technologies: basic concepts of molecular biology, understanding the mechanisms of expression and transmission of genetic information. Technique of gene cloning and PCR. Biochemistry of the products of biotechnological origin and xenobiotics: fundamental concepts of industrial biochemistry, in order to provide students with the biochemical basis of industrial technologies, useful in the production of compounds of interest in the chemical and pharmaceutical industries. Prerequisities/Co-requsities: Basic knowledge of cellular biology and organic chemistry Other optional Teaching Units: Content of the Program/Course: RECOMBINANT MOLECULAR TECHNOLOGIES Cellular systems: prokaryotic and eukaryotic cell, organization and differences. Structure of macromolecules: DNA, RNA, nucleotides and nucleosides, phosphodiester bond; Chargaff's rules. Replication of DNA: semiconservative model; origin of replication and movement of the pins; stages of initiation, elongation and termination of replication. Transcription of genetic information: transcription units, promoters, terminators and their characteristics; RNA polymerase and RNA synthesis (initiation, elongation and termination); maturation of the transcripts. Protein synthesis in prokaryotes: stages of initiation, elongation and termination; characteristics of the trna; genetic code degeneracy, start and termination codons. Vectors for gene cloning: plasmids and bacteriophages. Purification of DNA from cells: extraction and purification of genomic, plasmid and phage DNA. Manipulation of DNA: restriction and modification enzymes, ligases, polymerases, nucleases; DNA digestion and separation of the fragments by electrophoresis; DNA labeling. Technique of cloning: linker, adapters and homopolymer tails. Introduction of DNA in prokaryotic cells: transformation and identification of recombinants. Selecting the clone of a specific gene: direct selection; cdna and genomic libraries and screening (hybridization, labeling with radioactive probes and non-degenerate oligonucleotide probes heterologous, immunoscreening). Polymerase Chain Reaction (PCR): design and characteristics of primers, cloning of PCR products. Sequencing DNA: chain termination and chemical degradation; Southern blot analysis.

4 Reazione polimerasica a catena (PCR): design e caratteristiche dei primer, clonaggio dei prodotti di PCR. Sequenziamento del DNA: terminazione della catena e degradazione chimica; Souther blotting. Studio della funzione e dell espressione dei geni: nucleasi S1, Northern blotting, RT-PCR, gel retardation, footprinting, analisi di delezioni, mutagenesi. BIOCHIMICA DEI PRODOTTI DI ORIGINE BIOTECNOLOGICA E DEGLI XENOBIOTICI Biochimica Industriale e processi biotecnologici. Definizione di processo biotecnologico: processi a monte, biotrasformazioni, processi a valle. Sistemi biologici nella Biotecnologia molecolare: cellule procariotiche ed eucariotiche, organizzazione. Batteri e Lieviti. Principi di crescita microbica. Fermentazioni. Ottimizzazione dell efficienza del processo fermentativo. Colture batch e colture continue. Bioreattori. Materie prime utilizzate nella fermentazione. Raccolta delle cellule microbiche: centrifugazione e filtrazione. Lisi delle cellule microbiche: metodi chimici, lisi enzimatica, metodi fisici. Processi a valle: isolamento delle proteine. Produzione di prodotti di origine biotecnologica. Produzione di etanolo. Produzione di enzimi industriali e di amminoacidi (acido glutammico, lisina, triptofano). Produzione di vitamina C. Sintesi del colore indaco. Sintesi di antibiotici e vaccini. Sintesi di biopolimeri. La manipolazione dell espressione genica nei Procarioti. Espressione dei geni. Vettori di espressione. Promotori forti e regolabili: sistemi usati su scala industriale. Proteine di fusione e loro impiego. Miglioramento della stabilità delle proteine. Limitata disponibilità di ossigeno: impiego di ceppi ospiti deficienti di proteasi. Integrazione del DNA nel cromosoma della cellula ospite. Aumento della secrezione di una proteina espressa: batteriocina. Carico metabolico. Produzione di proteine ricombinanti nelle cellule Eucariotiche. Sistemi di espressione basati su Saccharomyces cerevisiae. Sistemi di espressione basati sulle cellule di insetto in coltura. Vettori di espressione per le cellule di mammifero. Proteine espresse mutate. Addizione di legami disolfuro. Biochimica degli Xenobiotici. Metabolismo degli Xenobiotici ed enzimi coinvolti. Degradazione microbica degli Xenobiotici. Letture consigliate o richieste: Biotecnologie molecolari-principi e tecniche. T.A. Brown; Zanichelli. Biotecnologia Molecolare. B.R. Glick, J.J. Pasternak. Zanichelli Biotecnologia e Bioindustria. L. Alberghina, E. Cernia. Ed. UTET. Attività di apprendimento previste e metodologie didattiche: Power point Metodi e criteri di accertamento del profitto: Quesiti intercorso ed esame finale Study of the function and expression of genes: S1 nuclease, Northern blotting, RT-PCR, gel retardation, footprinting analysis of deletions, mutagenesis.expression in Prokaryotes. BIOCHEMISTRY OF THE PRODUCTS OF BIOTECHNOLOGICAL ORIGIN AND XENOBIOTICS Industrial Biochemistry and Molecular Biotechnology. Bioengineered biotechnology process: upstream processing, biotransformation, downstream processing. Molecular biotechnology biological system: prokaryotic and eukaryotic cells. Bacteria and Yeasts. Principles of microbial growth. Fermentations. Bioreactors. Maximizing the efficiency of the fermentation process. Raw materials used in fermentations. Harvesting of microbial cells: centrifugation and filtration. Disrupting microbial cells: chemistry, enzymatic and physical methods. Downstream processing: protein purification. Biotechnological products. Synthesis of ethyl alcohol. Synthesis of industrial enzymes and amino acids (glutamic acid, lysine, tryptophan). Synthesis of L-ascorbic acid. Synthesis of Indigo. Antibiotics and vaccines synthesis. Synthesis of biopolymers. Manipulation of gene expression in Prokaryotes. Gene expression. Expression vectors. Strong and regulatable promoters: industrial systems. Fusion proteins. Uses of protein fusion. Increasing protein stability. Overcoming oxygen limitation: use of protease-deficient host strains. DNA integration into the host chromosome. Increasing secretion of recombinant protein: bacteriocin. Metabolic load. Recombinant protein production in Eukaryotic cells. Saccharomyces cerevisiae expression systems. Cultured insect cell expression systems. Mammalian cell expression vectors. PCR-amplified oligonucleotide-directed mutagenesis. Protein engineering. Adding disulfide bonds. Xenobiotics. Metabolism and enzymes involved. Microbial degradation of xenobiotics. Suggested texts: Biotecnologie molecolari-principi e tecniche. T.A. Brown; Zanichelli. Biotecnologia Molecolare. B.R. Glick, J.J. Pasternak. Zanichelli. Biotecnologia e Bioindustria. L. Alberghina, E. Cernia. Ed. UTET. Planned learning activities and teaching methods: Power point Methods and assessment criteria: Questions inter course and final exam

5 Tirocini/o: Internships/placements: