Biotecnologie

Università degli Studi di Pisa
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  • Laurea
  • Pisa
Descrizione

Le Biotecnologie mostrano un costante sviluppo sia nel mondo della ricerca che della produzione di beni e di servizi facendo uso delle più recenti acquisizioni scientifiche delle Scienze della Vita. I campi di applicazione spaziano dalle biotecnologie di base a quelle più specifiche in agricoltura, medicina, farmacia, industria, ambiente e della comunicazione scientifica. Le Biotecnologie rappresentano una opportunità di crescita non solo per i paesi industrializzati, ma anche per quelli in via di sviluppo in quanto non necessitano, spesso, di attrezzature e/o impianti costosi, ma soprattutto di conoscenze biologiche ed ingegno.
Il Corso di Laurea triennale in Biotecnologie offre, quindi, una solida preparazione biologica di base per permettere un’interpretazione della realtà biologica in chiave prevalentemente molecolare e cellulare, senza tralasciare gli aspetti sistemici, sia in condizioni fisiologiche che patologiche. Per tenere il passo con le continue innovazioni e loro applicazioni biotecnologiche vengono sviluppate anche le basi della genomica di base e funzionale e le relative procedure bioinformatiche.
Contestualmente, attraverso un’adeguata attività pratico-sperimentale vengono forniti gli strumenti per mettere in pratica le acquisizioni teoriche per investigare, progettare e programmare iniziali attività di ricerca volte alla “soluzione dei problemi” anche tenendo conto delle normative e delle problematiche deontologiche e bioetiche. Questi vanno dalla induzione/manipolazione e selezione di organismi mono e/o pluricellulari atti alla ricerca scientifica oppure alla produzione di sostanze utili per l’industria, o per il recupero ambientale. Altro settore di grande interesse è quello relativo alle biotecnologie per lo sviluppo di strumenti diagnostici e terapeutici per l’uomo.
Questo Corso di laurea è...

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Pisa
Lungarno Antonio Pacinotti, 43 , 56122, Pisa, Italia
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Programma

  • Chimica Organica (6 cfu)

    • Struttura delle molecole organiche: legami semplici e multipli, isomeri costituzionali e stereoisomeri. Nomenclatura. Stereochimica. Acidità e basicità. Chiralità e potere ottico rotatorio. Principali classi di composti e loro reattività tipica. Meccanismi di reazione: stati di transizione e intermedi: reagenti elettrofili e nucleofili. Intermedi carbocationici e fattori che contribuiscono alla loro stabilizzazione. Composti insaturi e addizione elettrofilica. Sostituzioni ed eliminazioni in alogenuri alchilici e alcoli. Aromaticità e sue conseguenze sulla reattività. Composti carbonilici e derivati degli acidi carbossilici: addizione nucleofilica e sostituzione acilica. Ammine e derivati. Cenni di stereochimica e reattività dei carboidrati. Cenni sulle reazioni di condensazione.

  • Chimica Generale e Stechiometria (9 cfu)

    • Il corso fornirà gli elementi fondamentali della chimica e nozioni di chimica inorganica.
      Lo studente acquisirà modelli e concetti generali, quali mezzi di giustificazione e di previsione delle proprietà fisiche e chimiche di enti e sistemi a grado crescente di complessità :atomo isolato, molecole e ioni isolati, sostanze pure, sistemi non reattivi a più componenti (omogenei ed eterogenei), sistemi reattivi.
      Al termine del corso lo studente saprà anche utilizzare concetti e metodi per la previsione qualitativa e quantitativa delle variazioni delle grandezze, intensive ed estensive, di sistemi chimici in evoluzione. L’insieme delle conoscenze e delle abilità acquisite costituirà strumento necessario ad affrontare corsi curricolari sia di carattere biomolecolare che biotecnologico.
  • Fisica (9 cfu)

    • Lo studente apprenderà le basi dalla fisica per possedere conoscenze sulle grandezze fisiche e loro misura, sull’analisi dimensionale, conversione tra unità di misura, sulla meccanica dei fluidi, su termodinamica, elettricità e magnetismo. Apprenderà anche i basamenti dell’ottica con particolare riferimento ai fondamenti di ottica geometrica, lenti, microscopi. Apprenderà anche cenni di ottica elettronica, ondulatoria per le sue applicazioni in spettroscopia.
  • Abilità linguistiche (Inglese) (3 cfu)

    • L'obiettivo è di aver acquisito la conoscenza di base di una ulteriore lingua della comunità europea (Inglese)
  • Matematica (9 cfu)

    • Unità di misura, calcolo approssimato, percentuali, insiemi e logica,
      funzioni e loro grafici, limite, derivata, integrale, concavità e convessità,
      ordine di infiniti e di infinitesimi, successioni e modelli matematici,
      vettori, matrici, sistemi lineari, calcolo combinatorio, probabilità, probabilità condizionale, variabili aleatorie e principali distribuzioni, statistica descrittiva.
  • Principi di Bioeconomia (6 cfu)

    • Acquisire i principali strumenti teorici e metodologici della disciplina e la loro applicazione al settore delle biotecnologie.
      1. Principi di economia politica: Il sistema economico. L’azienda. La produzione. L’offerta. La domanda. La formazione dei prezzi. L’equilibrio di mercato. 2. Il concetto di bioeconomia. Definizione di bioeconomia. Le componenti della bioeconomia: alimentare, farmaceutico, bioplastiche, energia. Le controversie legate al concetto di bioeconomia. I principi di funzionamento della bioeconomia. 3. I soggetti della bioeconomia: L’Agribusiness. L’industria alimentare. La grande distribuzione. La ristorazione. I produttori. La società civile. I consumatori. I monopoli. 4. Il funzionamento della bioeconomia: Coordinazione orizzontale: le cooperative e i consorzi. Cooperazione verticale: la filiera. L’analisi di filiera. La gestione della filiera. Filiere globali, filiere locali, governance. 5. Flussi materiali e flussi immateriali nella bioeconomia. Il concetto di tracciabilità e i suoi impieghi. La trasparenza delle filiere e le sue implicazioni. Spazio pubblico e spazio di mercato. L’economia circolare. 6. La biosicurezza. Le definizioni di biosicurezza. I fattori che generano vulnerabilità. La gestione del rischio.
  • Biologia Cellulare ed Animale (12 cfu)

    • Modulo I - Biologia Cellulare. Attraverso l'analisi, condotta a livello morfo-funzionale e molecolare, delle cellule dei Procarioti e degli Eucarioti e lo studio delle caratteristiche morfologiche ed istofisiologiche dei tessuti animali e con riferimento alle principali tappe dello sviluppo embrionale, il Corso si propone di fornire agli studenti nozioni e concetti di base, indispensabili alla formazione culturale del Biotecnologo, nonché propedeutici allo studio di molteplici discipline previste dal curriculum accademico.

      Modulo II - Biologia Animale. L’obiettivo è quello di dotare i discenti di un metodo di studio del corpus scientifico inerente la gestione degli organismi di natura animale, al fine di utilizzare al meglio le loro potenzialità applicative. Tutto ciò comporta la corretta conoscenza di questo taxon nei suoi aspetti fondamentali di piano strutturale, fisiologico, genetico, comportamentale e riproduttivo, ma soprattutto delle relazioni evolutive tra i gruppi componenti il taxon e tra questi e gli altri gruppi di taxa di diversa natura: batteri, protisti, funghi e piante. Un tale inquadramento rappresenta il presupposto per acquisire la capacità interpretativa della struttura e funzione animale e, dunque, delle potenzialità del taxon finalizzate al progresso della conoscenza di base e tecnologica.
  • Metodologie Biochimiche (6 cfu)

    • Il corso si propone di fornire le conoscenze di base ed operative nelle metodiche biochimiche fondamentali quali: la centrifugazione, i sistemi di analisi cromatografia compresa la cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC), i sistemi di elettroforesi discontinua, bidimensionale e capillare, la spettrofotometria e spettrofotometria differenziale nell'UV e nel visibile. Inoltre verranno descritte e mostrate tecniche radiochimiche, tecniche immunochimiche e tecniche di purificazione delle proteine.
  • Istologia e Anatomia umana (9 cfu)

    • Istologia: modulo I
      Il corso affronta lo studio della derivazione embriologica, del differenziamento e della organizzazione strutturale, ultrastrutturale e molecolare delle cellule e dei tessuti dell’organismo umano . Sono posti in risalto i meccanismi di interazione tra le cellule e i loro correlati funzionali. Sono affrontate le tematiche inerenti i meccanismi del ricambio normale dei tessuti e della loro riparazione. In particolare lo studio è rivolto ai seguenti argomenti: epiteli di rivestimento e specializzazioni delle cellule epiteliali. Epiteli ghiandolari. Il neurone, la fibra nervosa e il processo di mielinizzazione. Le cellule della nevroglia. Il tessuto muscolare scheletrico, la fibra muscolare, il sarcomero e i filamenti contrattili. Il muscolo liscio e il muscolo cardiaco. Il tessuto connettivo propriamente detto, le fibre e i costituenti della matrice extracellulare, le cellule fisse e mobili, i vari tipi di connettivo propriamente detto. Il sangue e l’emopoiesi. Il tessuto cartilagineo, il tessuto osseo.

      Anatomia: modulo II
      Il corso fornisce gli elementi essenziali della nomenclatura anatomica necessari all’orientamento del discente nelle materie biomediche. In fase successiva vengono svolti aspetti fondamentali dell’anatomia macroscopica dei principali apparati: apparato tegumentario, cardiovascolare, digerente, respiratorio, genito-urinario, endocrino, vengono poi forniti dati essenziali sull’apparato locomotore (osteo-arto-muscolare) e conoscenze fondamentali sull’apparato nervoso centrale e periferico. In questo contesto si svolgono approfondimenti dedicati in maniera selettiva ad organi specifici, particolarmente adatti a sviluppare approfondimenti di carattere anatomo-funzionale che consentano di comprendere i principi fondamentali che, nell’organismo vengono utilizzati per adattare la forma e la struttura allo svolgimento di funzioni specifiche. Questo aspetto dovrà poi essere correlato alle applicazioni specifiche delle scienze morfologiche nel campo delle biotecnologie
  • Biologia e Fisiologia vegetale (12 cfu)

    • Modulio I. Lo studente apprenderà le basi della struttura, anatomia e biologia degli organismi vegetali tramite lo studio dei seguenti argomenti: L’organizzazione della cellula vegetale: parete, plastidi, vacuolo. La riproduzione gamica e vegetativa. La differenziazione di tessuti ed organi definitivi. L’anatomia di radici, fusto, foglia. La riproduzione. Il fiore angiospermico. L’embriogenesi. Seme e frutto.
      Modulo II. Lo scopo del corso è quello di fornire le nozioni indispensabili per la comprensione delle principali funzioni delle piante. Alcuni processi che contraddistinguono il mondo vegetale, quali la fotosintesi, il metabolismo dell'azoto, gli aspetti relativi alla crescita e sviluppo delle piante ed alla loro regolazione saranno trattati in maggiore dettaglio.
  • Genetica e Genomica (12 cfu)

    • Genetica.
      La finalità del corso è quella di fornire allo studente le conoscenze fondamentali sulla natura del materiale genetico sulle modalità di trasmissione mitotica e segregazione meiotica , espressione regolazione e modificazione del materiale ereditario, a livello molecolare, di organismi, famiglie e popolazioni con costante riferimento alle possibili applicazioni biotecnologiche con un'estesa pratica di laboratorio.
      Genomica.
      Il Corso si propone di guidare gli studenti alla comprensione delle principali strategie e tecniche molecolari utilizzate per studiare interi genomi. Il corso prevede approfondimenti teorico-pratici sulle avanzate metodologie di sequenziamento, annotazione, analisi in silico per lo studio del ruolo di geni attraverso la bioinformatica e la biologia computazionale.
  • Biochimica (9 cfu)

    • Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze per la comprensione delle basi molecolari dei sistemi biologici e dei meccanismi che regolano le attività metaboliche cellulari. In particolare saranno sviluppati i seguenti aspetti: proprietà generali di aminoacidi e proteine, mioglobina ed emoglobina, enzimi e cinetica enzimatica, lipidi e membrane biologiche, metabolismo intermedio, glicolisi e gluconeogenesi, il ciclo degli acidi tricarbossilici, metabolismo del glicogeno, la via del pentoso fosfato, fosforilazione ossidativa.
  • Biologia molecolare e Microbiologia (12 cfu)

    • Modulo I: Biologia molecolare
      Costituenti e proprietà chimico-fisiche degli acidi nucleici. Struttura delle macromolecole biologiche informazionali e metodi per il loro studio. Meccanismi di replicazione del DNA, di trascrizione e maturazione degli RNA e di sintesi delle proteine.
      Regolazione dell’espressione genica. Metodologie di analisi e manipolazione delle molecole informazionali; DNA ricombinante: enzimi di restrizione, clonazione molecolare (vettori, genoteche, metodi di screening delle genoteche), PCR, sequenziamento del DNA; metodi di analisi della trascrizione.

      Modulo II “Microbiologia generale e analitica”. Apprendimento delle basi della microbiologia e delle principali tecniche di analisi microbiologica. Struttura della cellula procariotica, criteri classificativi dei batteri, metabolismo batterico, caratteristiche della cellula fungina e modalità riproduttive, crescita microbica e meccanismi di controllo, analisi del rischio. Tecniche microbiologiche classiche (procedure ISO) e rapide per le analisi di materie prime, prodotti, ambienti naturali e ambienti di lavoro, diagnostica di batteri patogeni e funghi tossigeni.
  • Informatica per le Biotecnologie (6 cfu)

    • Analisi e generazione di sequenze. DNA Computing. Lo studente acquisirà la capacità di pensare alla soluzione di problemi biologici in modo algoritmico, dall’analisi del problema alla loro soluzione mediante programmazione (mediante ricorsione e iterazione). Il corso fornirà tecniche per la progettazione di algoritmi complessi su strutture e dati di origine biologica. e per la ricerca biologica.
  • Farmacologia generale e fondamenti di chimica farmaceutica (6 cfu)

    • Farmacologia generale.
      Il corso è finalizzato a fornire conoscenze di farmacologia generale con una introduzione alle principali tipologie di nuovi farmaci consentite dalle biotecnologie e alle loro caratteristiche distintive rispetto ai farmaci classici.
      Fondamenti di chimica farmaceutica
      Il corso fornisce conoscenze di base sui principi che governano la scoperta e lo sviluppo dei farmaci, nonché lo studio delle loro proprietà chimiche, chimico-fisiche, farmacocinetiche e farmacodinamiche.
  • Prova finale (6 cfu)

    • Preparazione di un elaborato scritro relativo ad attività sperimentali svolte un Laboratorio, scelto dallo studente tra le discipline insegnate nel Corso di Studio.
  • Immunologia (6 cfu)

    • XXXX
  • Virologia generale e molecolare (6 cfu)

    • XXXX
  • Fisiologia Cellulare e dei Sistemi (9 cfu)

    • Fisiologia Cellulare. Il corso si propone di fornire le nozioni generali ed i principi chimico-fisici del funzionamento della cellula animale. Principali argomenti: Organismi viventi come sistemi di effettori. Membrane biologiche. Omeostasi. Comunicazione intercellulare. Modalità di comunicazione nervosa ed endocrina. Potenziale di membrana. Biofisica dei canali ionici. Tecniche di biologia molecolare e biofisiche dirette allo studio delle relazioni struttura-funzione delle proteine funzionali di membrana. Pompe ioniche e meccanismi di mantenimento dei gradienti ionici transmembranari. Proprieta' elettriche delle membrane. Potenziale di azione. Recettori. Meccanismi di trasduzione dei segnali. Trasmissione sinaptica. Proprieta' dinamiche del citoscheletro. Fisiologia dei sistemi. Nel corso verra’ studiata l’organizzazione morfo-funzionale del sistema nervoso e dei principali organi ed apparati che governano l’omeostasi osmotica. Ci si propone, in particolare, di fornire le conoscenze fondamentali sulla morfologia e sulle funzioni integrate degli organismi animali, evidenziando le relazioni fra struttura e funzione. Verranno illustrati e discussi quegli aspetti anatomici e fisiologici che sono alla base delle funzioni sensoriali, del movimento e delle funzioni superiori. Saranno inoltre affrontati aspetti anatomici e fisiologici del sistema cardiovascolare, del sistema renale, del sistema respiratorio e del sistema endocrino.
  • Biotecnologie per il Miglioramento genetico (9 cfu)

    • Il corso è mirato all’apprendimento delle biotecnologie applicate al miglioramento genetico delle piante, con l’uso complementare di metodologie di genetica molecolare (isolamento e trasferimento di geni, uso dei marcatori molecolari, ecc.) e genomiche.
      Prima parte: Miglioramento Genetico. Genetica classica e molecolare dei caratteri quantitativi, ereditabilità, risposta alla selezione. Marcatori molecolari e identificazione di Quantitative Trait Loci. Principali metodi di miglioramento genetico delle specie autogame, allogame e a propagazione vegetativa. Aspetti molecolari dei metodi di miglioramento genetico. Induzione di variabilità genetica nelle piante mediante incrocio, induzione di poliploidia e mutagenesi indotta.
      Seconda parte: Genomica vegetale. Caratteristiche dei genomi e dei trascrittomi vegetali. Il sequenziamento del genoma delle piante. Tecniche di trasformazione delle specie coltivate.
  • 12 cfu a scelta nel gruppo GR1

    • Attivita' consigliate per la scelta libera
    • Biochimica Sperimentale 2 (3 cfu)

      • Il corso è in continuazione con Biochimica sperimentale 1 ed è da intendersi personalizzato per ciascun studente al quale verrà assegnato, previo colloquio con il responsabile del corso, un problema sperimentale che prevede una fase di indagine bibliografica, una fase di acquisizione metodologica ed infine una fase di soluzione o tentativo di soluzione dell’obiettivo sperimentale. Gli studenti svolgeranno il proprio lavoro definendo essi stessi giorni e orari di attività, purché gli stessi si identifichino con il normale orario di attività della struttura dipartimentale e che comunque verranno concordati con il personale docente e ricercatore della struttura
    • Biochimica sperimentale 1 (3 cfu)

      • Il corso di Biochimica sperimentale 1 è da intendersi personalizzato per ciascun studente al quale verrà assegnato, previo colloquio con il responsabile del corso, un problema sperimentale che prevede una fase di indagine bibliografica, una fase di acquisizione metodologica ed infine una fase di soluzione o tentativo di soluzione dell’obiettivo sperimentale. Gli studenti svolgeranno il proprio lavoro definendo essi stessi giorni e orari di attività, purché gli stessi si identifichino con il normale orario di attività della struttura dipartimentale e che comunque verranno concordati con il personale docente e ricercatore della struttura
    • Microbiologia analitica (6 cfu)

      • Familiarizzare lo studente con l’importanza dei microrganismi e dei loro prodotti nei processi alimentari. Apprendimento delle principali tecniche di analisi microbiologiche quali campionamenti, preparazione all’analisi, conte microbiche, isolamenti su terreni differenziali, caratterizzazioni biochimiche e molecolari
    • Osservazione microscopica di tessuti umani (3 cfu)

      • Fissazione di campioni biologici. Tecniche di inclusione. Sezioni criostatiche. Colorazioni di base in istologia. I principi della istochimica: colorazione dei principali costituenti dei tessuti: il metodo del PAS, la metacromasia, i coloranti liposolubili e coloranti vitali. Principi e principali applicazioni di istochimica enzimatica, immunoistochimica, immunofluorescenza, immunocitochimica. Gli anticorpi monoclonali e loro applicazioni in istologia. Ibridazione in situ, PCR in situ: principi e principali applicazioni negli studi morfologici. Cenni sulle tecniche Istoautoradiografiche. I principali tipi di microscopio ottico: potere di risoluzione, misure in istologia. Applicazione della istochimica e della immunoistochimica a preparati di microscopia elettronica. La microscopia elettronica a trasmissione ed a scansione: cenni sulle tecniche di preparazione dei campioni e loro impiego negli studi morfologici. Applicazione della istochimica e della immunoistochimica a cellule e tessuti coltivati in vitro. Il laboratorio di colture cellulari; apparecchiature, uso delle colture di cellule negli studi morfologici. Laboratorio: Osservazione al microscopio ottico e riconoscimento di preparati istologici di tessuti umani trattati con metodi istologici e istochimici (epiteli di rivestimento, epiteli ghiandolari, tessuto connettivo propriamente detto, tessuto cartilagineo, tessuto osseo, sangue, tessuto nervoso, tessuto muscolare). Visita ai laboratori di microscopia elettronica e descrizione degli strumenti.
    • Metodologie...


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