Il Programma ISTSCUOLA

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1 esercitazioni pratiche guidate per insegnanti anno scolastico 2009/2010

2 Il Programma ISTSCUOLA L IST, Istituto nazionale per la ricerca sul cancro di Genova è un ente di diritto pubblico riconosciuto dal 1978 Istituto di ricovero e cura a carattere scientifico (IRCCS) di rilevanza nazionale per la disciplina Oncologia, riconfermato con decreto del Ministero della Salute del 29 marzo L'Istituto è parte integrante del Servizio Sanitario Regionale, nel cui ambito svolge funzioni di alta specializzazione, operando in conformità agli obiettivi della programmazione regionale e partecipando al sistema di ricerca nazionale ed internazionale. L IST svolge, sulla base di progetti approvati dai Ministeri della Salute, dell Università e Ricerca, dalla Comunità Europea e in collaborazione con Dipartimenti dell Università di Genova, attività di educazione sanitaria e di informazione sulla ricerca in campo oncologico allo scopo di promuovere l adozione di stili di vita corretti per la prevenzione dei tumori e per migliorare la diffusione della cultura scientifica, come auspicato dall apposita Legge 6/2000. Nel tempo si è consolidato un trend di attività, costituita da seminari, esercitazioni e stage in laboratorio, che richiama una media annuale di 3000 studenti, oltre a molti insegnanti, appartenenti a scuole provenienti anche da altre regioni. L attività con le scuole mira a creare un collegamento tra i giovani e il mondo della ricerca biomedica sfruttando il potenziale di competenze e di contenuti complessi, che l IST, come Istituto a doppia valenza, ricerca e assistenza, è in grado di offrire per favorire future scelte di studi e professione degli studenti. Attraverso i giovani si vogliono inoltre coinvolgere insegnanti e genitori, fondamentali ed imprescindibili per un miglior recepimento dei messaggi di prevenzione e di educazione alla salute e per favorire orientamenti di studio superiori. A partire dall anno scolastico 2008/2009 sono state quindi introdotte in via sperimentale, a fianco alle aree di attività per studenti, attività orientate all aggiornamento degli insegnanti delle scuole e sono stati privilegiati, proprio in sintonia con la natura sperimentale dell IST, attività di aggiornamento pratico, rese possibili grazie alla presenza in istituto di un attrezzato laboratorio didattico, condiviso con l Università degli Studi di Genova ed ubicato presso il centro congressi CBA d Istituto, area didattica finalizzata alle attività di formazione e aggiornamento sanitario e della ricerca scientifica. Con l anno scolastico 2009/2010 ha così inizio una programmazione di esercitazioni pratiche guidate dedicate al personale insegnante delle scuole medie, sia inferiori che superiori.

3 Indice Esercitazioni Pratiche Guidate per insegnanti delle scuole secondarie di primo e secondo grado screening genetico analisi delle proteine ed elettroforesi come ci difendiamo dalle malattie metodi colorimetrici in biochimica le allergie alimentari il ciclo vitale della cellula il dna nel piatto la fermentazione alcolica col cavolo che studio il ph amplificazione genica e ogm un mondo di cloni: la pecora dolly e gli altri estrazione della clorofilla e cromatografia i colori dei metalli : Laboratorio di Sicurezza Alimentare - Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale animali transgenici e mutanti nello studio delle malattie neoplastiche e genetiche : Michele Cilli, Marina Sanguineti, Fedetrica Piccardi Animal Facility - IST Genova Ottavia Barbieri, Simonetta Astigiano Embriogenesi e Tumorigenesi su modelli animali - IST Genova esercitazioni pratiche con il microscopio :Fiorella D'Anna individuazione del virus nel pelargonium : Mariangela Miele Facoltà di Farmacia, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche benzene in rete : Federico Valerio, Mauro Pala Chimica Ambientale - IST Genova

4 SCREENING GENETICO Laboratorio di Sicurezza Alimentare - Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale Programma MODALITA DI TRASMISSIONE DI UNA PATOLOGIA DEL SANGUE: IDENTIFICAZIONE DI SOGGETTI SANI, PORTATORI E MALATI ALL INTERNO DI UN ALBERO GENEALOGICO introduzione all esercitazione preparazione reazione di digestione enzimatica del plasmide incubazione..lezione teorica: genetica umana preparazione gel di agaroso carica campioni su gel elettroforesi.. lezione teorica: Enzimi di restrizione esercizi di genetica e discussione risultati

5 ANALISI DELLE PROTEINE ED ELETTROFORESI LE TECNICHE DI LABORATORIO USATE IN DIAGNOSTICA E RICERCA Programma GIORNO 1: Introduzione all esperienza Pesata campioni ed allestimento lisi Incubazione Teoria Estrazione proteica Allestimento curva per dosaggio proteico Bradford Preparazione campioni per dosaggio, lettura allo spettrofotometro dei campioni di BSA (curva standard) e dei campioni ignoti. Preparazione gel casting e preparazione e polimerizzazione lower gel Calcolo concentrazione campioni e diluizione per carica su gel Preparazione e polimerizzazione upper gel GIORNO 2: Carica campioni e inizio corsa elettroforetica Elettroforesi.. Teoria Elettroforesi e Western Blot. Taglio dei gels in 2 parti e allestimento colorazioni Coomassie e sandwich per blotting. Blotting. Teoria Wester Blot con filmati didattici. Fasi di incubazione con anticorpi, analisi di risultati: visualizzazione di gels colorati con Coomassie, di nitrocellulose e di lastre fotografiche. Analisi del risultato ottenuto dai diversi gruppi e test di verifica dell apprendimento e discussione.

6 COME CI DIFENDIAMO DALLE MALATTIE Programma L ANTIBIOGRAMMA, I BATTERI E LE CELLULE DEL SISTEMA IMMUNITARIO Introduzione all esperienza Preparazione terreni di coltura e piastre per batteri Solidificazione terreni.. Teoria Antibiotici Semina di batteri in piastra, preparazione e posa di dischi con differenti concentrazione di antibiotico per test di inibizione crescita batterica Preparazione piastre per i batteri sulle mani e per batteri sulle monete Crescita batterica Teoria Il sistema immunitario.

7 METODI COLORIMETRICI IN BIOCHIMICA Programma LE REAZIONI COLORIMETRICHE PER RICERCARE COMPOSTI ALL INTERNO DEGLI ALIMENTI Introduzione all esperienza Utilizzo di reagenti che consentono, attraverso una reazione colorimetrica, la determinazione componenti specifici in: latte succo di frutta albume glucosio mela amilasi (enzima) Reazione colorimetrica Teoria Spettroscopia e dosaggi proteici Allestimento curva standard con metodo Bradford, dosaggio proteico campioni ignoti (latte, albume) Lettura delle assorbanze degli standard e dei campioni, disegno retta di taratura, determinazione concentrazione ignoti dei campioni per interpolazione sulla retta Verifica risultati dei gruppi Teoria Proteine Test di verifica dell apprendimento e discussione

8 LE ALLERGIE ALIMENTARI Programma IDENTIFICAZIONE ALLERGENI ALIMENTARI TRAMITE TEST ELISA Introduzione all esperienza Preparazione tampone di lavaggio e lavaggio piastre Preparazione soluzione saturazione e aggiunta nei pozzetti Incubazione Teoria Allergie alimentari Lavaggi, preparazione ed aggiunta anticorpo primario Incubazione Teoria La diagnosi delle allergie alimentari Lavaggi e aggiunta anticorpo secondario Incubazione Test di verifica dell apprendimento Sviluppo e discussione dei risultati

9 IL CICLO VITALE DELLA CELLULA Programma LA MITOSI E I TESSUTI VEGETALI Introduzione all esperienza Pulizia vetrini Teoria La cellula Preparazione vetrini con gli apici radicali di cipolla Incubazione Teoria La mitosi Preparazione vetrini tessuto vegetale (catafilli cipolla) Visualizzazione di tutti i vetrini al microscopio Gioco finale a gruppi, sul riconoscimento delle fasi della mitosi per la verifica dell apprendimento.

10 IL DNA NEL PIATTO Programma IMPARIAMO A CONOSCERE E RICONOSCERE IL DNA! Introduzione all esperienza Omogeneizzazione campione e lisi cellulare Incubazione.. Teoria Struttura ed estrazione del DNA Filtrazione, estrazione e visualizzazione del DNA. Gioco finale con domande di verifica dell apprendimento

11 LA FERMENTAZIONE ALCOLICA Programma COME SI PUÒ EVIDENZIARE UN PROCESSO FERMENTATIVO Introduzione all esperienza Allestimento provette per 1 metodo di determinazione della produzione della CO2 Allestimento provette e uso palloncini per 2 metodo determinazione della CO2 Incubazione.. Teoria La fermentazione alcolica Visualizzazione al microscopio di lieviti in gemmazione. Gioco finale con domande di verifica dell apprendimento

12 COL CAVOLO CHE STUDIO IL ph Programma COME FARSI IN CASA DEI REAGENTI INDICATORI DI PH PER SAGGIARE L ACIDITÀ E LA BASICITÀ DI CIÒ CHE CI CIRCONDA Introduzione all esperienza Preparazione dei campioni da cui estrarre l indicatore Incubazione. Teoria Il ph Allestimento esperimento per determinazione del ph di diverse sostanze di uso comune (es. aceto, bicarbonato, succhi di frutta ) con indicatori estratti e cartine tornasole Test di verifica dell apprendimento e discussione risultati

13 AMPLIFICAZIONE GENICA E OGM COME SI ANALIZZANO CAMPIONI ALIMENTARI PER LA RICERCA DI ORGANISMI GENETICAMENTE MODIFICATI (OGM) Programma GIORNO 1 Introduzione all esperienza Preparazione reagenti per lisi campioni con 2 diverse metodiche Incubazione. Teoria Estrazione del DNA Termine estrazione metodo 1 Termine estrazione metodo 2 Lettura assorbanza campioni allo spettrofotometro Valutazione campioni Teoria OGM Preparazione campioni per PCR e discussione GIORNO 2 Allestimento reazione PCR campioni e controlli Reazione di amplificazione.. Teoria La PCR Preparazione gel di agaroso Solidificazione gel.. Teoria Elettroforesi Caricamento campioni sul gel e corsa elettroforetica Risultati attesi, Test di verifica dell apprendimento e discussione

14 ANIMALI TRANSGENICI E MUTANTI NELLO STUDIO DELLE MALATTIE NEOPLASTICHE E GENETICHE Michele Cilli, Marina Sanguineti, Fedetrica Piccardi Animal Facility - IST Genova Ottavia Barbieri, Simonetta Astigiano Embriogenesi e Tumorigenesi su modelli animali - IST Genova Programma GIORNO 1 Introduzione sui modelli animali (spontanei e indotti geneticamente); A cosa servono? Come si ottengono? La microiniezione - Tecniche di allevamento GIORNO 2 Come si studiano? Come si tutela il benessere animale. Quali sono le applicazioni in medicina? Tecniche di studio del fenotipo - Terapie sperimentali

15 ESERCITAZIONI PRATICHE CON IL MICROSCOPIO Docente Fiorella D'Anna Biologa Esperta in Istologia Programma IL MODULO COMPRENDE UNA PARTE TEORICA CHE ILLUSTRA LE CONOSCENZE DI BASE DELLA CELLULA ANIMALE E DELLA CELLULA VEGETALE E, SUCCESSIVAMENTE, UNA PARTE PRATICA DI COSTRUZIONE DI MODELLI DI CELLULA CON MATERIALI POVERI (ES. FORMATI DI PASTA SECCA). A RICHIESTA È ANCHE POSSIBILE CHIEDERE DI EFFETTUARE IL CELLULAGE, PERCORSO DIDATTICO TRA LA TEORIA E LA PRATICA, PER UN PRIMO APPROCCIO ALLA CONOSCENZA DELLA CELLULA Introduzione all esperienza Descrizione delle caratteristiche morfologiche di cellule e tessuti animali e vegetali. Allestimento di preparati biologici e osservazione contestuale degli stessi al microscopio ottico Cenni sulle tecniche di preparazione dei preparati istologici permanenti. Osservazione e descrizione di alcune sezioni di tessuti Osservazione approfondita con lo stereomicroscopio di vegetali, insetti e rocce Spazio dedicato alle domande e alla discussione di argomenti sollecitati dagli studenti

16 INDIVIDUAZIONE DEL VIRUS NEL PELARGONIUM Docente Mariangela Miele Facoltà di Farmacia, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche LE INFEZIONI VIRALI DELLA PIANTA NON SONO DANNOSE PER GLI ESSERI UMANI, PER QUESTO MOTIVO I VIRUS DELLA PIANTA SONO ADATTI PER FINI DIDATTICI. IL PROCESSO SI BASA SULLA FORMAZIONE DEL COMPLESSO SPECIFICO ANTIGENE-ANTICORPO. L INFEZIONE DEI GERANI CAUSATA DAL VIRUS PFBV (PELARGONIUM FLOWERBREAK VIRUS) PUÒ DARE ORIGINE AD UNA INDESIDERATA COLORAZIONE DELLE FOGLIE. LE INFEZIONI VIRALI POSSONO ESSERE RICONOSCIUTE CON UN TEST ELISA (IL TEST ELISA È UTILIZZATO ANCHE PER INDIVIDUARE INFEZIONI VIRALI NEGLI ESSERI UMANI PER ES. ENCEFALITE O HIV). PER RENDERE VISIBILE IL COMPLESSO E QUINDI PER CONSENTIRE LA DIAGNOSI, GLI ANTICORPI DEVONO ESSERE MARCATI, CIÒ SI OTTIENE MEDIANTE IL LEGAME DI UN ANTICORPO AD UN ENZIMA. L ENZIMA A SUA VOLTA REAGISCE CON UN SUBSTRATO CHE SI TRASFORMA IN UNA SOSTANZA COLORATA. LA COMPARSA DEL COLORE INDICA CHE IL TEST È POSITIVO, OVVERO INDICA LA PRESENZA DELL ANTIGENE IN QUESTIONE, AD ESEMPIO, IL VIRUS.

17 BENZENE IN RETE Federico Valerio, Mauro Pala Chimica Ambientale Dipartimento di Epidemiologia, Prevenzione e Funzioni Speciali IST Genova L INQUINAMENTO DA BENZENE NELL ARIA DELLE NOSTRE CITTÀ È DI GRANDE ATTUALITÀ, PER LA RILEVANZA SANITARIA DERIVANTE DALL ESPOSIZIONE AD UN COMPOSTO CANCEROGENO E PER IL LIMITATO SUCCESSO DELLE NORMATIVE ENTRATE IN VIGORE PER LIMITARE L ESPOSIZIONE DELLA POPOLAZIONE A QUESTO COMPOSTO. UN PARTICOLARE PROBLEMA ANCORA APERTO È L ACCURATA CONOSCENZA DELLA DISTRIBUZIONE DEL BENZENE IN UN AREA URBANA, SIA ALL INTERNO CHE ALL ESTERNO DELLE ABITAZIONI. QUESTA INFORMAZIONE PUÒ ESSERE ACQUISITA IN MODO RAPIDO E CAPILLARE, CON LA COLLABORAZIONE PARTECIPATA DI STUDENTI (SCUOLE MEDIE INFERIORI E SUPERIORI) CHE, NELL AMBITO DI UN PROGETTO DIDATTICO SU CAUSE ED EFFETTI DELL INQUINAMENTO ATMOSFERICO, POTRANNO TRASFORMARE LE PROPRIE ABITAZIONI IN PUNTI DI MONITORAGGIO SPARSE SUL TERRITORIO. CIÒ È RESO POSSIBILE DALL USO DI SEMPLICI CAMPIONATORI PORTATILI A DIFFUSIONE, CHE, AFFIDATI AGLI STUDENTI, SARANNO DA LORO COLLOCATI ALL INTERNO E ALL ESTERNO DELLE PROPRIE ABITAZIONI

18 UN MONDO DI CLONI: LA PECORA DOLLY E GLI ALTRI COSA SIGNIFICA CLONARE IN BIOLOGIA MOLECOLARE? VERRA AFFRONTATO UN TEMA DI GRANDE ATTUALITA: LA PRODUZIONE DEL DNA RICOMBINANTE. SARANNO PRESI IN ESAME I VETTORI DI CLONAGGIO E LA PRODUZIONE DI LIBRERIE DI ESPRESSIONE. OGNI GRUPPO DI LAVORO AMPLIFICHERA IL GENE DI INTERESSE CHE VERRA INSERITO IN UN VETTORE DI CLONAGGIO E FATTO ESPRIMERE IN OPPORTUNI OSPITI. IL GENE ACQUISITO CONFERIRA ALLA COLONIA BATTERICA UN NUOVO CARATTERE BEN VISIBILE

19 ESTRAZIONE DELLA CLOROFILLA E CROMATOGRAFIA LA CLOROFILLA ESTRATTA DALLE PIANTE PUÒ ESSERE UTILIZZATA PER ESPERIMENTI DI CROMATOGRAFIA, DOVE SI CERCHERÀ DI SEPARARE I DIVERSI PIGMENTI E DI METTERE IN EVIDENZA LA LORO FLUORESCENZA VERRANNO UTILIZZATI COMUNI SOLVENTI PER L ESTRAZIONE DEI PIGMENTI CHE SI SEPARERANNO SU CARTA CROMATOGRAFICA E SARANNO VISIBILI AGLI UV

20 I COLORI DEI METALLI È UNA SEMPLICE ANALISI CHE CONSENTE DI VERIFICARE LA PRESENZA METALLI: METALLI ALCALINI, ALCALINO TERROSI E DI ALCUNI METALLI DI TRANSIZIONE. SI BASA SULL EMISSIONE DI LUCE DI DETERMINATE FREQUENZE DA PARTE DEGLI ATOMI DI UN CAMPIONE E ECCITATI PER VIA TERMICA. I DIVERSI CAMPIONI CONFERIRANNO ALLA FIAMMA UN COLORE TIPICO, DAL QUALE DEDURRE IL METALLO PRESENTE.

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23 Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro Struttura Formazione e Aggiornamento ECM Dirigente Responsabile: Dr.ssa Elisabetta Rovini Dirigente Referente Scuole: Dott.ssa Alessandra Corda Largo R. Benzi Genova tel.: Fax ufficio.formazione@istge.it