Corso di laurea: Biologia Sperimentale e Applicata Programmazione per l'A.A. 2021/2022

Infezioni e intossicazioni batteriche di interesse alimentare:Infezioni alimentari: Escherichia coli enteropatogeni, Salmonelle causa di enteriti, Shigelle, Yersinia enterocolitica, Vibrioni, Campylobacter jejuni, Brucellosi, Listeria monocytogenes, Intossicazioni batteriche: Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus.Tossinfezioni sensu strictu: Clostridium perfringens, Bacillus cereus.

Caratteristiche generali dei funghi.Metodi di studio e identificazione dei lieviti

Metodi di studio e identificazione degli ifomiceti.Funghi contaminanti le produzioni alimentari e zootecniche

Specie fungine potenzialmente tossinogene e micotossine

Infezioni da virus: BSE, Rotavirus, Norwalk.

Conservazione degli alimenti: Fattori che controllano lo sviluppo microbico degli alimenti (Alte temperature: pastorizzazione, sterilizzazione); Basse temperature (Refrigerazione e surgelazione); Radiazioni, Attività dell’acqua, Valore di pH; Potenziale redox; Atmosfera dell’ambiente di conservazione (imballaggi); Additivi, Conservanti

La contaminazione degli alimenti: Microrganismi indicatori di tipicità: protecnologici e probiotici; Microrganismi indicatori di qualità; Microrganismi indicatori di salubrità; Fonti di contaminazione (aria, suolo, acqua, piante, animali, uomo).

Contaminazione ambientale e controllo microbiologico dell’aria confinata, delle superfici e sul personale

Controllo della produzione alimentare: Sistemi di autocontrollo della qualità nell’industria alimentare: il sistema “Hazard Analysis and Critical Control Point” (HACCP); Good Manufacturing Practice (GMP) e Good Hygienic Practice (GHP); Dispositivi sanitari, Sanificazione e Personale

Controllo microbiologico degli alimenti; Criteri di campionamento; Acqua potabile; Tecniche di semina; Tecniche di conta; Preparazione dei materiali; Ricerca di microrganismi patogeni ; Tecniche rapide e sistemi automatizzati; LAL test

1. Antonietta Galli Volonterio,Microbiologia degli alimenti,Casa editrice ambrosiana.

2. Jay, Loessner,Microbiologia degli alimentiGolden. Springer

The roles of the mitochondrion in the cell and the organism.
Structural organisation of the mitochondrion, topology from EM to TAC-EM. Phospholipid composition of mitochondrial membranes. Contact sites between mitochondrion and other cytoplasmic organelles.
Elements of General Bioenergetics. Free energy. Phosphorylated compounds and their importance.
Mitochondrial metabolisms: catabolic pathways and production of energy molecules; biosynthesis of structural and functional intermediates; control of cellular redox balance; management of waste products.
Relationship between biological energy and nutrition. The energy balance of living organisms. The final fate of nutrients is in the mitochondrion. The management of food-derived energy takes place in the mitochondrion. Energy metabolism. Energy demand and optimal energy expenditure. The mitochondrion as a regulatory centre for energy homeostasis.
Central role of the membranes. Energised state of membranes. Chemiosmotic hypothesis and its demonstration. Oxidative phosphorylation: the machinery involved. Structural biology of the bioenergetic machinery.
Organisation of the respiratory chain. Techniques used to study mitochondrial function: Clark's electrode, high-resolution respirometry; use of fluorescent markers to determine membrane potential. 3D structure of respiratory chain complexes. Complexes I-IV. Co-Q and cytochrome c. Mitochondrial super-complexes.
Oxidative phosphorylation, deciphering the mechanism of ATP synthesis. 3D structure of ATPsynthase.
Carriers and transporters in the mitochondrion. Structure. Transport mechanisms, study methods, reconstitution in artificial membranes. The pores of the outer membrane: 3D structure, biophysical study methods.
Mitochondrial biogenesis. The coordinated contribution of nuclear and mitochondrial DNA to the constitution of the organelle. Protein import routes. Coordination of the transcription of the two genomes. Study methods. Adaptation to environmental conditions.
The genetic system of the mitochondrion. Endosymbiont theory of mitochondrial origin. The mitochondrial genome in different species is variable. human mtDNA: organisation of genes. Genetic metabolism machinery. Protein synthesis and use of the non-universal genetic code. The particular heredity of the organelle. Mitochondrial mutations. Heteroplasmia and homoplasmia. Mitochondrial pathologies due to mtDNA mutation. Mitochondrial evolution. Use of mtDNA in population genetics and species recognition (DNA barcoding).
Proteomics of the mitochondrion. Methods and results of a large-scale study.

This is an inter- and meta-disciplinary course, for which there are no canonical textbooks. The study material will be provided by the lecturer and will consist of articles from the literature and material projected in class. Both will be uploaded to Studium.
As a general reference you may find helpful: Nichols DG, Ferguson S - Bioenergetics 4th ed 2014 Academic Press editor and later editions. Also the classical textbook by A.L. Lehninger provides a well written chapter about the basics of Bioenergetics and general biochemical insights.

CROMATOGRAFIA

Principi teorici delle separazione cromatografica.Tempo di ritenzione e volume di ritenzione. Fattore di capacità. Selettività, risoluzione, simmetria dei picchi. Efficienza di una colonna cromatografica e piatto teorico. Migrazione differenziale degli analiti e allargamento della banda cromatografica: percorsi muitipli (effetto Eddy), diffusione longitudinale, trasferimento di massa in fase mobile, fase mobile stagnante efase stazionaria.Equazione di Van Deemter. Allargamento della banda non dovuto alla colonna.

Classificazione delle tecniche cromatografiche:

- Cromatografia liquida di adsorbimento (liquido/solido, LS). Cromatografia liquida a pressione atmosferica su colonna (LPC) e cromatografia su strato sottile (TLC). Descrizione del sistema cromatografico a pressione atmosferica.

- cromarografia liquida ad alta prestazione su colonna (HPLC).

Caratteristiche delle fasi stazionarie utilizzate in HPLC in fase normale (liquido/solido) e in HPLC in fase inversa (RP-HPLC, liquido/liquido). Descrizione del sistema cromatografico ad alte prestazioni. La valvola di iniezione del campione ("loop").

Le pompe: pompa a siringa, a pistone singolo, pompa reciprocate a doppio pistone. Smorzatori di pressione (dampers).

Fasi mobili per HPLC: proprietà fisiche, potere eluente e selettività. Preparazione della fase mobile: anidrificazione, filtrazione e degasaggio. Preparazione del campione. Fase mobile e fase stazionaria. Esempi di separazione di composti organici mediante HPLC in fase normale e inversa. Ottimizzazione delle condizioni cromatografiche.

Rivelatori per cromatografia liquida. Proprietà generali: (limite di rivelazione (LOD), range dinamico lineare (LDM). Rivvelatori: UV-VIs, Diode array, indice di rifrazione, fluorescenza. spettrometro di massa.

- Cromatografia ad esclusione molecolare. Principi. Fasi stazionarie e fasi mobili. esampi di separazione di biopolimeri.

- Cromatografia a scambio ionico. Principi. Fasi mobili e fasi stazionarie. Esempi di separazione di composti organici. L'analizzatore di amminoacidi.

- Cromatografia di affinità. Principi. Fase mobile e fase stazionaria. Cromatografia di affinità colorante proteina per la purificazione delle proteine.

- Gas cromatografia.

Descrizione di un sistema gascromatografico. Gascromatografia di adsorbimento (gas solido, GSC) e gascromatografia di ripartizione (gas liquido, GLC). Colonne capillari e impaccate. Il gas di trasporto. Fasi stazionarie solide e liquide. Scelta delle fase stazionaria.

Rivelatori per gascromatografia: conducibilità termica (TCD), a ionizzazione di fiamma (FID), a cattura di elettroni (ECD). Spettrometro di massa



SPETTROMETRIA DI MASSA.

Cos’è la Spettrometria di Massa. Principi del metodo. Schema a blocchi di uno strumento. Lo spettro di massa.

- Tecniche di ionizzazione e tipi di analizzatori.

La sorgente di ionizzazione per interazione elettronica (EI).

Analizzatori magnetici e potere risolutivo. Analizzatori a doppia focalizzazione (magnetici - elettrostatici). Alta risoluzione.Masse nominali, masse esatte, masse monoisotopiche, masse molecolare relative. Massa esatta e determinazione della formula molecolare.

Ione molecolare e picchi isotopici. Criteri per il riconoscimento dello ione molecolare. Informazioni deducibili dollo ione molecolare e dai picchi isotopici. Regola dell'azoto.

Ionizzazione per impatto elettronico (EI).Principi delle reazioni di frammentazione degli ioni organicie interpretazione dregli spettri di massaper EI. Cenni alla teoria del quasi equilibrio. Classificazione delle reazioni di frammentazione. Scissione di legami sigma e riarrangiamenti. Regola degli elettroni pari. Localizzazione della carica. Criteri per la valutatione dell'intensità degli ioni frammento.

Scissione dei legami sigma in molecole che non contengono gruppi funzionali. Frammentazione di composti contenenti doppi legami o eteroatomi. Scissione alfa (processo promosso dal sito radicalico). Scissione induttiva (processo promosso dal sito carico). Frammentazione dei composti ciclici. Riarrangiamenti. Frammentazioni tipiche delle più comuni classi di sostanze organiche.

Rivelazione e acquisizione.

- Ionizzazione per desorbimento/ionizzazione laser assistita da matrice (MALDI). La sorgenteMALDI. Principi operativi. MatriciMALDI. Preparazione del campione. Calibrazione in MALDI.

- Analizzatori a tempo di volo (TOF). Principi operativi. Miglioramento del potere risolutivo: delayed extraction e ion reflector.

- Ionizzazione per elettronebulizzazione (ESI). Principi operativi. Formazione e trasferimento degli ioni nella sorgente ESI.

- Ionizzazione chimica a pressione atmosferica (APCI). Principi operativi.

- Analizzatore quadrupolare. Principi operativi.

- Analizzatore a trappola ionica. Principi operativi

- Analizzatore Orbitrap. Principi operativi

- Spettrometria di massa tandem. Spettrometria di massa tandem nello spezio e nel tempo.

- accoppiamento gascromatografia/spettrometria di massa (GC/MS) s comatografia liquida ad alte prestazioni in fase inversa/spettrometria si massa (RP-HPLC/MS).

1. R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, ELEMENTI DI CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE, Terza edizione, Tecniche di analisi per Chimica e materiali, Zanichelli, 2020

2. J. H. Gross, MASS SPECTROMETRY- A Textbook, Springer 2011

3. J. H. Gross, SPETTROMETRIA DI MASSA, EdiSES, 2016

3. F.W. McLafferty, INTERPRETATION OF MASS SPECTRA University Science Books1980

4. K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica analitica strumentale, 1a ed.,Bologna, Zanichelli, luglio 2002. ISBN 88-08-08959-2

Cenni di anatomia e fisiologia dell’apparto riproduttore maschile e femminile dei mammiferi. Aspetti teorico-pratici del prelievo e della conservazione dei gameti femminili. Tecniche di produzione embrionale in vivo mediante superovulazione e flushing uterino, produzione in vitro, microfecondazione. Valutazione morfologica, sessaggio, crioconservazione e trasferimento degli embrioni. Esame della funzionalità riproduttiva del maschio. Aspetti teorico-pratici del prelievo e della conservazione dei gameti maschili. Valutazione del materiale seminale fresco e conservato. Metodi di preparazione degli spermatozoi per l'inseminazione in vivo e in vitro. Ciclo riproduttivo nelle specie di interesse zootecnico e negli animali da affezione. Metodiche di rilevamento degli estri negli animali domestici. Protocolli di sincronizzazione degli estri e dell'ovulazione negli animali domestici. Tecniche di inseminazione artificiale negli animali domestici. Superovulazione, prelievo e trasferimento embrionale negli animali da affezione. Fecondazione, sviluppo embrionale e placentazione nei mammiferi. Meccanismi epigenetici dello sviluppo embrionale. Mortalità embrionale e fetale. Riconoscimento materno e mantenimento della gravidanza. Diagnosi di gravidanza. Sessaggio fetale. Parto. Metodiche impiegate per l'assegnazione della paternità. Normative nazionali ed internazionali riguardanti la riproduzione assistita in ambito animale. Principi e tecniche di clonazione animale. Tecnologie per l'ingegneria genetica degli animali d'allevamento e ricadute applicative. Modelli animali di malattie umane, ingegnerizzazione degli animali per la produzione di proteine ad uso farmacologico, di organi e tessuti per lo xenotrapianto. Effetti sulla salute ed il benessere animale, aspetti normativi ed etici.

Hafez, B & Hafez ESE. Riproduzione negli animali d'allevamento, editore libreriauniversitaria.it, 2011

Spelta, R & Corbella, E. Tecniche di fecondazione artificiale. CittàStudiEdizioni / UTET Diffusione srl, 2003. ISBN 88-251-0118-X.

Brew M Noden, Alexander De Lahunta. Embriologia degli animali domestici. Edizione Italiana a cura di Piero Ceccarelli e Bruno Ferrandi. Edi-Ermes, 1991. ISBN 88-7051-083-2

Dispense fornite in aula dal docente

Il concetto ed il contesto di modello sperimentale nella ricerca scientifica. La validazione di un modello sperimentale. I modelliin silico. I modelliin vitro: le colture cellulari, normali, e tumorali; le cellule staminali normali e tumorali; le cellule iPS e la riprogrammazione cellulare. I modelliin vivo: gli animali da esperimento. I modelli della biologia dello sviluppo. L'uomo come modello sperimentale: gli studi clinici controllati. L’evoluzione ed il futuro della modellistica sperimentale. Embrioidi, organoidi, organ-on-chip, uso delle stampanti 3D. L’etica nella modellistica sperimentale. La modellistica sperimentale in neurobiologia e neuroscienze: dal normale alle patologie neurodegenerative (Malattia di Azheimer e morbo di Parkinson) ed agli approcci terapeutici sperimentali.

Non sono disponibili testi unitari di riferimento. Il materiale per lo studio (dispense, lavori scientifici e materiale didattico) viene fornito dal docente e messo a disposizione sulla piattaforma Studium(http://studium.unict.it/).

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.
E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci.

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali di fisiopatologia dell’aging, le indagini biochimico cliniche nei confronti delle alterazioni dei principali di organi e apparati e loro correlazione con gli eventi patologici. Fornire un approccio metodologico che attraverso un percorso anamnestico e diagnostico permetta di formulare un piano di trattamento personalizzato. Elementi di base degli strumenti analitici e diagnostici di laboratorio al fine di valutare correttamente i principali parametri di funzionalità o di lesione specifici utilizzati nelle indagini di laboratorio. Profili analitici per interpretare il significato dei risultati dei test diagnostici di laboratorio nelle caratterizzazione delle principali patologie umane. Analisi e valutazione critica nei procedimenti di screening, diagnosi e prognosi laboratoristica. Il fine del corso è quello di fornire gli strumenti adeguati, anche mediante il supporto di sostanze naturali per rendere più produttiva, serena e ricca di benessere la vita.

1) Handbook of the Biology of Aging. 9th Edition. N. Musi, P. J. Hornsby, Science Direct, Elsevier.

2) Aging and Aging-Related Diseases. Mechanisms and Interventions. Z. Wang Editor. Springer.

3) Aging Exploring Complex Phenomenon. S. I. Ahmad. CRC Press.

4) Inflammation, Aging, and Oxidative Stress. S.C. Bondy, A. Campbell Editors. Humana Press.

Principali modelli animali utilizzati nell’embriologia sperimentale. Approcci sperimentali innovativi per lo studio dello sviluppo embrionale. Definizione di sostanza tossica. Test di tossicità a breve, medio e lungo termine. Teratogenesi, mutagenesi e cancerogenesi. Concetto di dose tossica: dose minima tossica, dose massima tossica, dose letale 50 (DL50). Destino di uno xenobiotico in un organismo vivente: vie di esposizione e bioaccumulo. Fattori che influenzano la tossicità. Fattori di stress e risposta cellulare.

Manuale di Biologia dello Sviluppo Animale. Menegola et al., Edises, 2019

Biologia dello Sviluppo, Andreuccetti et al., Ed. McGraw-Hill, 2010-12-13.

Biologia dello Sviluppo, Gilbert, Ed. Zanichelli, 2008.

Browder, Biologia dello Sviluppo – Zanichelli

Wolpert, Biologia dello Sviluppo, Zanichelli

Autoimmunità: basi molecolari dell’autoimmunità, reazioni di ipersensibilità, inquadramento nosografico delle principali malattie autoimmuni

Immunofluorescenza: principi e applicazioni nella diagnosi delle malattie autoimmunitarie

Immunologia dei trapianti: basi molecolari e tecniche di studio

Basi molecolari delle neoplasie: alterazione dei meccanismi di mantenimento dell’integrità genomica; oncogeni e oncosoppressori

Studio della metilazione del DNA: studio del gene MLH1 e del gene MGMT

Citofluorimetria: principi e applicazioni in ambito biomedico e nella diagnostica delle malattie oncologiche del sangue

Microarray: principi, piattaforme, applicazioni in ambito biomedico

First e Next generation Sequencing: Sanger sequencing; Maxam-Gilbert sequencing; pyrosequencing; Illumina sequencing; nanopore sequencing

Applicazioni delle tecniche di patologia molecolare all'oncologia: instabilità dei microsatelliti, mutazioni BRCA1-2, mutazioni BRAFV600E

1. Abbas, Lichtman, Pillai.Immunologia cellulare e molecolare. Edra; 9° edizione 2018

2. McPherson. HENRY'S Diagnosi Clinica e Metodi di Laboratorio. Antonio Delfino Editore

3. Leonard. Molecular Pathology in Clinical Practice. Springer

5. Weinberg: La biologia del cancro. Zanichelli

6. Mauro Maccarrone. Metodologie Biochimiche e Biomolecolari. Zanichelli. 2019