Ateneo - UPO

Il corso si compone di due moduli. Il modulo di Elementi di biochimica integra attività sperimentali di biochimica e approcci di biologia strutturale applicati alla ricerca biomedica. La parte pratica sarà dedicata alla purificazione di una proteina ricombinante mediante tecniche cromatografiche e alla valutazione della sua purezza. La seconda parte introdurrà gli studenti all’analisi tridimensionale delle proteine mediante il software PyMOL, con particolare attenzione all’identificazione e alla caratterizzazione dei siti attivi, delle interazioni proteina-ligando e dei principi fondamentali del drug discovery basato sulla struttura. Il modulo di Elementi di radiochimica fornisce le conoscenze base sulla chimica nucleare e sulla radiochimica, con particolare attenzione alle applicazioni in ambito medico.

Per il modulo di biochimica non sono previsti testi di riferimento obbligatori. Il materiale didattico (dispense, articoli scientifici, protocolli di laboratorio e materiale per le esercitazioni) sarà fornito dal docente durante il corso.
Per il modulo di radiochimica il materiale presentato a lezione verrà messo a disposizione sulla piattaforma DIR. Può essere utile consultare i seguenti testi:capitolo di "Chimica nucleare" dei testi consigliati per il corso di Chimica generale;Paolo E. Volpe, Le radiazioni. Conoscerle per difendersi, Aracne;Gregory Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg, Christian Ekberg, Radiochemistry and Nuclear Chemistry, Academic Press.

Il corso si propone di fornire agli studenti una formazione pratica nell'ambito della biochimica sperimentale e della biologia strutturale, integrando attività di laboratorio con strumenti di analisi computazionale. Attraverso la purificazione di una proteina ricombinante e l'utilizzo del software PyMOL, gli studenti acquisiranno una visione integrata del rapporto tra struttura e funzione delle proteine e comprenderanno come tali conoscenze siano applicate nella ricerca biomedica e nello sviluppo razionale di nuovi farmaci.
Inoltre, il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze fondamentali sulla stabilità del nucleo atomico, il decadimento radioattivo, l'interazione delle radiazioni con la materia e le principali applicazioni della radiochimica, con particolare attenzione alla medicina.

È richiesta la frequenza del corso di Biochimica; è inoltre fortemente raccomandato aver superato il relativo esame prima dell'inizio delle attività. È richiesta la conoscenza dei contenuti del corso di Chimica generale e inorganica (in particolare la struttura dell'atomo e la cinetica di reazione).

Radiochimica: lezioni frontali in aula e discussione collegiale.
Biochimica: Il corso è organizzato in attività di laboratorio ed esercitazioni pratiche, integrate da brevi lezioni introduttive. Gli studenti svolgeranno esperienze di purificazione di proteine ricombinanti e utilizzeranno il software PyMOL per l'analisi strutturale di proteine, dei siti attivi e delle interazioni proteina-ligando. Le attività saranno svolte con un approccio "learning by doing", favorendo la partecipazione attiva e la discussione dei risultati ottenuti.

Per le esercitazioni di analisi strutturale è richiesto l'utilizzo di un computer portatile personale (PC o Mac). Le studentesse e gli studenti dovranno avere la possibilità di installare il software gratuito PyMOL (o la versione indicata dal docente) prima dell'inizio delle attività. Gli studenti che non dispongono di un computer personale potranno utilizzare una postazione informatica messa a disposizione dall'Università.
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Per "Elementi di biochimica" la valutazione sarà effettuata in itinere durante lo svolgimento delle attività pratiche del corso. Saranno presi in considerazione la partecipazione attiva, l'acquisizione delle competenze tecnico-pratiche, la capacità di interpretare e discutere i risultati ottenuti e il corretto utilizzo degli strumenti e dei software impiegati durante le esercitazioni.
L'esame del modulo di Elementi di radiochimica prevede una prova scritta della durata di un’ora (2 problemi sul bilanciamento di reazioni nucleari o sulla cinetica di decadimento e 4 domande a risposta multipla, a rotazione sull’intero programma del corso; max 18 punti). Se la prova scritta viene superata (min 10/18 punti), essa è seguita dall’esposizione orale, con supporto di slides, di un approfondimento personale su uno degli argomenti del corso (max 12 punti), per il quale verranno poste 2 domande di chiarimento. La sufficienza è raggiunta dimostrando una conoscenza base delle reazioni di decadimento radioattivo e delle loro principali applicazioni. L’eccellenza è raggiunta dimostrando un’ottima padronanza di tutti gli argomenti del programma, la capacità di orientarsi autonomamente nell’approfondire tali argomenti e l'uso di un corretto linguaggio scientifico.
La votazione finale dell’intero corso sarà frutto di una valutazione collegiale dei docenti che terrà conto dell'esito delle prove di entrambi i moduli del corso.

Biochimica: Modulo 1 – Purificazione di una proteina ricombinante. Richiami teorici sull'espressione di proteine ricombinanti. Lisi cellulare e preparazione dell'estratto proteico. Principi della cromatografia di affinità. Purificazione di una proteina ricombinante mediante cromatografia. Valutazione della purezza proteica mediante SDS-PAGE. Discussione dei risultati sperimentali e delle principali problematiche tecniche. Modulo 2 – Introduzione alla biologia strutturale e al drug discovery. Introduzione alla struttura tridimensionale delle proteine e alle banche dati strutturali (Protein Data Bank). Introduzione al software PyMOL. Visualizzazione e analisi di strutture proteiche. Identificazione e caratterizzazione dei siti attivi. Analisi delle interazioni proteina–ligando. Principi di structure-based drug discovery e utilizzo delle informazioni strutturali per la progettazione razionale di nuovi farmaci. Esercitazioni pratiche guidate con PyMOL.
Radiochimica: Radioattività e stabilità dei nuclei. Reazioni di decadimento nucleare e famiglie nucleari. Bilanciamento delle reazioni nucleari. Cenni di fissione e fusione nucleare. Velocità di decadimento. Datazione radiometrica. Attivazione neutronica. Traccianti radioattivi nelle reazioni chimiche. Interazione delle radiazioni con la materia. Radioisotopi per radioterapia e radiodiagnostica.

Conoscenza e comprensione: Comprendere i principi teorici alla base della purificazione di proteine ricombinanti. Comprendere il ruolo della biologia strutturale nella progettazione razionale di farmaci (structure-based drug discovery). Comprendere la struttura del nucleo atomico, la sua stabilità e le diverse modalità di decadimento radioattivo. Conoscere i principi fisici alla base dell'interazione delle radiazioni con la materia. Apprendere gli effetti biologici delle radiazioni.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper bilanciare una reazione nucleare e fare calcoli sulla cinetica di decadimento. Utilizzare il software PyMOL per visualizzare e analizzare strutture tridimensionali di proteine. Identificare e caratterizzare siti attivi e interazioni proteina–ligando. Saper bilanciare una reazione nucleare e fare calcoli sulla cinetica di decadimento.
Autonomia di giudizio: Interpretare criticamente i dati ottenuti durante le attività pratiche e discuterne i risultati. Saper valutare rischi e benefici nell'uso dei radionuclidi, in particolare nel settore medico e industriale. Sviluppare una coscienza critica sulla gestione dei rifiuti radioattivi e sulle problematiche ambientali.
Abilità comunicative: Saper comunicare con un corretto linguaggio scientifico chiaro e conciso le tematiche del corso e i risultati di un approfondimento personale.
Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato; capacità di approfondire autonomamente un argomento connesso a quelli del corso e di analizzare dati (anche non acquisiti personalmente), interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite.