Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Alessandro NARDI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Opzionale
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA
Italiano
Italian
Conoscenze di base di chimica, biologia, fisica.
To have basic knowledge of chemistry, biology, physics.
48 ore totali, di cui 36 ore di lezioni teoriche e 12 ore di lezioni pratiche.
48 total hours, including 36 hours of theory lectures and 12 hours of practical lectures.
L’insegnamento intende fornire allo studente le conoscere riguardo a:
1. le principali apparecchiature e le tecniche utilizzate nelle biotecnologie.
2. caratteristiche e limitazioni delle attuali metodiche. Sapere quali prestazioni il biologo e il clinico richiedono alle attuali apparecchiature.
3. metodi di studio dell’organizzazione molecolare e funzionale della cellula, delle comunicazioni fra cellule, del flusso dell'informazione genetica
4. capire il ruolo dei biomarcatori nella pratica clinica e il motivo per cui si cercano ancora nuovi e migliori biomarcatori
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Questo insegnamento si inquadra in uno dei corsi a scelta nell’ambito delle conoscenze di Ingegneria Biomedica volte a fornire agli studenti la conoscenza delle basi biologiche e dei metodi delle biotecnologie. Lo studente dovrà dimostrare la capacità di applicare le conoscenze acquisite per: essere in grado di dialogare con i clinici e i ricercatori in BioMedicina, comprendere le scelte dettate dalle necessità assistenziali ma anche dall'esigenza di razionalizzazione della spesa pubblica in ambito sanitario, comprendere i principi alla base del funzionamento delle apparecchiature utilizzate nella ricerca BioMedica per saper tradurre in termini ingegnerisici le esigenze degli operatori.
Competenze trasversali.
Grazie a queste conoscenze lo studente potrà meglio relazionarsi con i clinici e i ricercatori che si occupano della ricerca in ambito delle patologie mediche. Conoscerà il significato che c'è dietro ai numeri che rappresentano, ad esempio, l'epressione genica o la presenza di mutazioni permettendogli di non essere visto come un tecnico ma come una figura con cui dialogare alla pari. Avrà le basi da cui partire per approfondire temi orientati alla rigenerazione dei tessuti, alle patologie oncologiche, alle biotecnologie.
Knowledge and Understanding.
This course aims to give the students the knowledge about:
1. the main equipments and the methods used in biotechnology field
2. the features and limitations of the current equipments and methods. To know the performances required to the equipments by biologist and clinician
3. the methods to study the molecular and functional organization of the cell, the communications among cells, the flow of genetic information
4. to understand the role of molecular biomarkers in clinical practice and why it is necessary to search for new and better biomarkers
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
This free-choice course of the Biomedical Engineering Degree aims at providing students with the knowledge of the biological bases and the methods of current biotechnolgies. The student has to demonstrate to applyi the knowledge gained in order to: be able to communicate with clinicians and researchers working in BioMedicine, understand the choices dictated by the care need but also by the need to rationalize public spending in health care, understand the principles applied in the equipments used in BioMedical research to translate the operator needs in engineering terms.
Transversal Skills.
Thanks to this knowledge, the student will be able to better relate to clinicians and researchers who deal with research in the field of medical pathologies. He will know the meaning behind the numbers that represent, for example, gene expression or the presence of mutations, allowing him not to be seen as a technician but as a figure with whom to dialogue on an equal footing. He will have the bases from which to start to deepen themes oriented to tissue regeneration, oncological pathologies, biotechnologies.
Cenni di struttura e funzione delle molecole biologiche. Alcuni metodi per il loro studio: la spettrofotometria, la cromatografia, la spettrometria di massa, spettroscopia infrarossa, la spettroscopia di risonanza magnetica.
Cellule procariotiche ed eucariotiche. Struttura generale della cellula eucariotica. Microscopia ottica (campo chiaro, contrasto di fase, fluorescenza) ed elettronica per lo studio della struttura cellulare.
La membrana plasmatica, proteine di superficie, recettori, canali di trasporto, ancoraggio e comunicazione cellulare, trasduzione del segnale. Tecniche di citofluorimetria a flusso, cell sorting e anticorpi monoclonali.
Organelli citoplasmatici: mitocondri, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi. Il citoscheletro. Ultracentrifugazione, microscopia a fluorescenza e sonde per marcare specifici bersagli molecolari.
Il nucleo cellulare, cromosomi e cromatina, il DNA, i geni, l'organizzazione dell'informazione biologica, la decodifica dei linguaggi biologici. Metodiche della biologia molecolare per lo studio del DNA: amplificazione del DNA tramite la reazione a catena della polimerasi (PCR), lettura del DNA tramite sequenziamento, elettroforesi del DNA.
La duplicazione del DNA, la trascrizione. L'RNA, la sua maturazione, il misterioso linguaggio dello splicing, esporto, regolazione. Dal Microarray al Next-Generation Sequencing (NGS): la misura dell'espressione genica e la rivelazione delle varianti geniche.
La traduzione dell'RNA, il codice genetico. Struttura e funzione delle proteine. La diffrazione dei raggi X.
Divisione cellulare per meiosi e riproduzione, mitosi e ciclo cellulare, morte cellulare per necrosi e per apoptosi. Il differenziamento cellulare. Le cellule staminali. L'epigenetica e l'ambiente. La memoria. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Le mutazioni genetiche. Sistemi di riparo del DNA. Danno ossidativo.
Cenni all’immunoterapia. Una nuova forma di comunicazione intercellulare: gli esosomi e le vescicole extracellulari. Metodi per lo studio degli esosomi.
Cenni all’utilizzo di biomarcatori e biosensori.
A conclusione dei principali argomenti illustrati, seguiranno lezioni pratiche volte a mostrare il funzionamento di apparecchiature da laboratorio.
Elements of structure and function of biological molecules. Some methods for their study: spectrophotometry, chromatography, mass spectrometry, infrared spectroscopy, magnetic resonance spectroscopy.
Prokaryotic and eukaryotic cells. General structure of the eukaryotic cell. Optical (bright field, phase contrast, fluorescence) and electron microscopy for the study of cellular structure.
The plasma membrane, surface proteins, receptors, transport channels, cell anchoring and communication, signal transduction. Flow cytometry techniques, cell sorting and monoclonal antibodies.
Cytoplasmic organelles: mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, lysosomes. The cytoskeleton. Ultracentrifugation, fluorescence microscopy and probes to label specific molecular targets.
The cell nucleus, chromosomes and chromatin, DNA, genes, the organization of biological information, the decoding of biological languages. Molecular biology methods for the study of DNA: DNA amplification by polymerase chain reaction (PCR), DNA reading by sequencing, DNA electrophoresis.
DNA duplication, transcription. RNA, its maturation, the mysterious language of splicing, export, regulation. From Microarray to Next-Generation Sequencing (NGS): the measurement of gene expression and the detection of gene variants.
The translation of RNA, the genetic code. Protein structure and function. X-ray diffraction.
Cell division by meiosis and reproduction, mitosis and cell cycle, cell death by necrosis and apoptosis. Cell differentiation. Stem cells. Epigenetics and the environment. The memory. Biological effects of ionizing radiation. The genetic mutations. DNA repair systems. Oxidative damage.
Introduction to immunotherapy. A new form of intercellular communication: exosomes and extracellular vesicles. Methods for the study of exosomes.
Outline of the use of biomarkers and biosensors.
At the conclusion of the main topics illustrated, practical lessons will follow aimed at showing the functioning of laboratory equipment.
Esame orale
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
La valutazione finale dello studente si basa sulla capacità dimostrata di conoscere in modo adeguato il contenuto del corso, sulla dimostrazione di senso critico, capacità di ragionamento e di sintesi delle nozioni apprese.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L'esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. E' prevista l'assegnazione del massimo voto con lode (30 e lode).
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale viene attribuito in base al risultato ottenuto nell'esame orale e la lode viene attribuita solo quando lo studente dimostra piena padronanza della materia e un'elevata propensione alla stessa.
Learning Evaluation Methods.
Oral examination
Learning Evaluation Criteria.
The final evaluation of the student is based on the demonstrated ability to know the course content adequately, on the demonstration of critical sense, reasoning ability and synthesis of the learned notions.
Learning Measurement Criteria.
The final mark is attributed in thirtieths. The exam is considered passed when the grade is greater than or equal to 18. The maximum mark is expected to be awarded with honors (30 cum laude).
Final Mark Allocation Criteria.
The final grade is given based on the result obtained in the oral exam and the award is given only if the student demonstrates full mastery of the subject.
1) Titolo: Elementi di Biologia e Genetica
Autore: David Sadava, H Craig Heller, Gordon h Orians, William K Purves, David M Hills
Casa Editrice: Zanichelli
oppure
Titolo: Elementi di Biologia e Genetica
Autore: Peter J. Raven, George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, II Edizione italia a cura di Paolo Bonaldo e Paola Braghetta
Casa Editrice: PICCIN
2) Titolo: Metodologie biochimiche e biomolecolari
Autore: Mauro Maccarrone
Casa Editrice: Zanichelli
3) materiale didattico aggiuntivo:
https://learn.univpm.it/
1) Ttile: Elementi di Biologia e Genetica
Authors: David Sadava, H Craig Heller, Gordon h Orians, William K Purves, David M Hills
Publisher: Zanichelli
OR
Title: Elementi di Biologia e Genetica
Authors: Peter J. Raven, George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, II Edizione italia a cura di Paolo Bonaldo e Paola Braghetta
Publisher: PICCIN
2) Titolo: Metodologie biochimiche e biomolecolari
Author: Mauro Maccarrone
Publisher: Zanichelli
3) Additional Material:
https://learn.univpm.it/
Il Corso di insegnamento non è erogato in modalità e-learning. Alla pagina https://learn.univpm.it sono disponibili tutte le diapositive proiettate a lezione e materiale per approfondire alcuni argomenti.
The teaching course is not carried out in e-learning mode. On the link https://learn.univpm.it all the slides projected during the lessons and material are available to deepen some topics.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427