CHEMICAL BIOLOGY

L’insegnamento ricade tra le attività formative di base del corso di laurea magistrale in Scienze e Tecnologie dei Bio e Nanomateriali. L’obiettivo formativo specifico dell’insegnamento, che comprende sia lezioni teoriche sia sessioni di laboratorio, è quello di fornire agli/alle studenti/studentesse le competenze necessarie per produrre e analizzare in modo critico le principali macromolecole biologiche.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: i) favorire e stimolare l’utilizzo di un ragionamento logico e deduttivo necessario per comprendere e analizzare in modo critico la struttura e funzione di macromolecole complesse quali DNA, RNA e proteine; ii) saper applicare metodologie e tecnologie avanzate per la sintesi e caratterizzazione delle principali macromolecole biologiche; iii) sviluppare manualità, dimestichezza e autonomia nella produzione, purificazione e caratterizzazione di alcune macromolecole biologiche, sia da soli sia in piccoli gruppi di lavoro; iv) sviluppare la capacità di esporre concetti scientifici in maniera formale e utilizzando un linguaggio appropriato.

1. Conoscenza e comprensione
i) Conoscere le proprietà chimico-fisiche e comprendere la relazione tra struttura e reattività delle principali macromolecole biologiche;
ii) Saper applicare in laboratorio le metodologie e tecnologie apprese a lezione e comprendere il processo di acquisizione ed elaborazione dei dati sperimentali.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
i) Saper impiegare i concetti appresi per comprendere ed interpretare in modo logico le proprietà chimico-fisiche delle principali macromolecole biologiche;
ii) Saper proporre metodologie coerenti e complementari per la caratterizzazione di macromolecole biologiche.

3. Capacità di giudizio
i) Utilizzare le conoscenze acquisite per caratterizzare le principali macromolecole biologiche;
ii) Saper riconoscere eventuali errori tramite un’analisi critica del metodo applicato e saper formulare ed argomentare semplici ipotesi alternative.

4. Abilità comunicative
i) Saper comunicare le conoscenze apprese utilizzando una terminologia appropriata;
ii) Saper interagire con il docente e con i compagni in modo rispettoso e costruttivo, in particolare durante le esercitazioni pratiche in laboratorio.

5. Capacità di apprendimento
i) Saper prendere appunti, selezionando e raccogliendo le informazioni sulla base della loro importanza e priorità;
ii) Saper effettuare connessioni logiche tra gli argomenti del corso e saper applicare in laboratorio le nozioni apprese a lezione.

Le tematiche affrontate durante il corso presuppongono una buona conoscenza della fisica, della chimica generale ed organica, della biologia molecolare e della chimica biologica, possibilmente (ma non necessariamente) avendo superato l’esame di tali insegnamenti.

In relazione agli obiettivi formativi e ai risultati di apprendimento attesi, riportati nelle sezioni relative, i contenuti del corso possono essere divisi in due parti.

PRIMA PARTE

i) Fondamenti di biochimica
Proprietà dei principali elementi e gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. La chimica prebiotica. Interazioni deboli nei sistemi acquosi. Proprietà e meccanismi delle reazioni biochimiche più comuni.

ii) Acidi nucleici: DNA e RNA
Proprietà chimico-fisiche dei nucleotidi e degli acidi nucleici. Struttura e funzione delle diverse forme di DNA e RNA presenti nei sistemi biologici. Sintesi, organizzazione, modulazione e degradazione del DNA e RNA.

iii) Amminoacidi e proteine
Proprietà chimico-fisiche degli amminoacidi. Proprietà e struttura del legame peptidico. Sintesi di peptidi. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Proprietà e funzione di alcuni domini proteici. Proprietà dell’interazione recettore-ligando. Le proprietà degli enzimi e le cinetiche enzimatiche. Meccanismi d’inibizione enzimatica. Funzione e meccanismo d’azione e inibizione di alcuni enzimi: chinasi e proteasi.

SECONDA PARTE

i) Tecniche per la produzione, purificazione e manipolazione degli acidi nucleici e delle proteine
Isolamento e purificazione di DNA e RNA. Clonaggio di molecole di DNA: amplificazione, digestione e ligazione. Metodi di mutagenesi. Bioconiugazione di DNA e RNA. Metodi per la determinazione della concentrazione proteica. Metodi per la produzione ed estrazione di proteine ricombinanti. Tecniche di cromatografia liquida per la purificazione di proteine. Bioconiugazione di proteine.

ii) Tecniche per la caratterizzazione degli acidi nucleici e delle proteine
Tecniche elettroforetiche. Tecniche spettroscopiche (UV/Vis e fluorescenza). Centrifugazione e ultracentrifugazione. Tecniche di diffusione ottica. Tecniche immunobiochimiche. Spettrometria di massa. Citometria a flusso. Calorimetria isotermica di titolazione. Risonanza magnetica nucleare. Cristallografia e diffrazione ai raggi X. Microscopia ottica, a fluorescenza e elettronica.

iii) Laboratorio di biochimica
Le esperienze svolte in laboratorio sono le seguenti:
- clonazione, produzione, purificazione e concentrazione di una proteina ricombinante;
- bioconiugazione di un fluoroforo alla proteina e sua caratterizzazione per mezzo di tecniche spettroscopiche (UV/Vis, fluorescenza) e immunobiochimiche.

Come supporto allo studio, ogni teso universitario contenente le nozioni di base della biochimica è accettabile.
Per quel che riguarda la prima parte del corso, si suggeriscono tuttavia i seguenti testi:
- D. Van Vranken, G. Weiss: Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology, Garland Science – Taylor & Francis Group;
- D.L. Nelson, M.M. Cox: Lehninger Principle of Biochemistry, VII ed., W.H. Freeman and Sapling Learning.
Per la seconda parte del corso si consiglia invece il seguente testo:
- A. Hofman, S. Clokie: Wilson and Walker's Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology, VIII ed., Cambridge University Press.

La verifica dell’apprendimento avviene per mezzo di una prova orale della durata di circa un’ora. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare e valutare: i) il livello di conoscenza dei temi affrontati a lezione, ii) la capacità di ragionamento critico e iii) l’abilità di compiere collegamenti tra i vari contenuti del corso.
Saranno oggetto di valutazione il grado di accuratezza delle risposte e la proprietà del linguaggio scientifico utilizzato. La partecipazione costante e attiva alle lezioni saranno considerati elementi positivi di valutazione. Per entrambe le esperienze di laboratorio vi è l'obbligo di frequenza, pena la mancata possibilità di effettuare e superare l’esame.

Nello specifico la prova orale consiste in una serie di domande riguardanti entrambi le parti del programma riportato nella sezione “Contenuti”: gli/le studenti/studentesse devono in tal modo dimostrare sia l’apprendimento critico degli argomenti dell’intero programma svolto sia la capacità di esporli in maniera formale utilizzando un linguaggio scientifico appropriato. Alcune domande riguarderanno le due esperienze pratiche di laboratorio.

La valutazione è espressa in trentesimi. Gli appelli avverranno all’interno delle date stabilite dal calendario accademico.

L’insegnamento è organizzato in:
i) lezioni teoriche frontali, comprensive di esercitazioni con risoluzioni di problemi in aula. Le lezioni si svolgono mediante l’utilizzo combinato della lavagna tradizionale e delle diapositive su PowerPoint;
ii) due esperienze pratiche di laboratorio in cui gli/le studenti/studentesse, lavorando in gruppi di tre persone, realizzano la raccolta dei dati sperimentali e la successiva elaborazione. Gli/Le studenti/studentesse saranno guidati dal docente in tutte le attività pratiche proposte, e saranno accompagnati alla comprensione e alla corretta interpretazione dei risultati ottenuti dall’esperienza di laboratorio. Per entrambe le esperienze di laboratorio vi è l'obbligo di frequenza, pena la mancata possibilità di effettuare e superare l’esame. La verifica della comprensione dell’esperienza pratica di laboratorio sarà effettuata nell'esame orale finale.

Il materiale didattico è presente e scaricabile dalla piattaforma e-learning Moodle di Ateneo.

Inglese

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento: Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA: disabilita@unive.it.

orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale naturale e qualità dell'ambiente" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile