Universita’ DEGLI STUDI DELLA Tuscia

Facoltà di Scienze M.M.F.F.N.N.

Corso di Laurea in BIOTECNOLOGIE AGRARIE ED INDUSTRIALI

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BIOCHIMICA INDUSTRIALE (C.F.U 3+2)

A) TITOLARE: Prof. Anna Maria GARZILLO B) PROGRAMMA:

Corso di 5 crediti del terzo anno del Corso di Laurea in Biotecnologie (ind. Industriale). Principi dell’isolamento e dell’utilizzazione degli enzimi su scala industriale.

Aspetti generali della catalisi enzimatica: definizione di unità internazionale, Katal, attività specifica e numero di turnover. Saggi enzimatici diretti e indiretti, reazioni accoppiate, dosaggio di enzima o di metabolita.

Classificazione degli enzimi e relativi problemi ed eccezioni.

Fonti disponibili per l’estrazione di proteine. Estrazione e purificazione di enzimi e di alter proteine su scala industriale.

Cenni di enzimologia. L’equazione di Michaelis-Menten, inibizione enzimatica. Utilizzo degli inibitori nell’industria farmaceutica o nella biochimica di laboratorio.

Basi per l’utilizzo di enzimi solubili o immobilizzati in processi industriali. Enzimi e cellule immobilizzate. Tecniche di immobilizzazione enzimatica. Tipi di matrici solide e gruppi proteici implicati. Parametri chimico-fisici degli enzimi immobilizzati. Scale-up di un processo di immobilizzazione.

Biotecnologie e industria diagnostica. Enzimi nella chimica analitica clinica. Dosaggio di enzimi e di metaboliti di interesse clinico.

Elettodi enzimatici e biosensori. Settori applicativi industriali.

Cenni su regolamentazione e tutela brevettuale.

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BIOETICA

(C.F.U. 6)

A) TITOLARE: Dott. ssa Vincenza MELE

B) PROGRAMMA: ORIGINE E STORIA DELLA BIOETICA

A. LE DEFINEZIONI B. I MODELLI STORICO- ERMENEUTICI: BIOETICHE MEDICHE

(SGRECCIA, PELLEGRINO E THOMASMA, SPINSANTI) E LE BIOETICHE, ECOLOGISTE ( (POTTER, JONAS)

LO SVILUPPO DELLA COSCIENZA MORALE A. IL CASO DI HEINZ B. OGGETTIVITA’ E VERITA’ IN ETICA C. STRUTTURA E FACOLTA’ DELLA COSCIENZA MORALE

MODELLI FILOSOFICI IN BIOETICA A. ETICA DESCRITTIVA (VARIANTE SOCIO-STORICISTA, VARIANTE

BIOLOGICO-NATURALISTA, VARIANTE TECNOSCIENTISTA) B. DECISIONISMO ETICO C. UTILITARISMO D. MODELLI CULTURALI DELLA BIOETICA

CONOSCENZA E VERITA’ IN ETICA A. I PRENCIPI DELLA RAGIONE IN ETICA B. IL PRINCIPIO DI UNIVERSALITA’ ED IL PRENCIPIO ONTOLOGICO ETICA ARISTOTELICA A. IL PRENCIPIO TELEOLOGICO

B. LE VIRTU’ IN ARISTOTELE L’ANTROPOLOGIA A FONDAMENTO DELL’ETICA A. LE VISIONE FUNZIONALISTA-ATTUALISTA DELLA PERSONA B. LE VISIONE SOSTANZIALISTA DELLA PERSONA LA BIOETICA PERSONALISTA A. LA PERSONA COME UNITA’ SOSTANZIALE B. VALORI E PRINCIPI DELLA BIOETICA PERSONALISTA LA BIOETICA AMBIENTALE A. ECOCENTRISMI B. BIOCENTRISMI C. ANTROPOCENTRISMO FORTE D. ANTROPOCENTRISMI DEBOLI O MODERATI LA BIOTICA AMBIENTALE DEL PERSONALISMO A. VALORI E PRINCIPI DELLA BIOETICA AMBIENTALE PERSONALISTA B. LE VIRTU’ ECOLOGICHE

C. IL CONCETTO DI SVILUPPO SOSTENINIBILE NELLA BIOETICA PERSONALISTICA

GLI ORGANISMI ANIMALI GENETICAMENTE MODIFICATI A. APPLICAZIONE B. GLI O.G.M. COME MODELI DI MALATTIE UMANE E BIOREATTORI C. L’ETICA DELL’USO DEGLI ANIMALI GENETICAMENTE MODIFICATI D. GLI CRITERI DI ACCETTABILITA’ DEL RISCHIO E RISK MANAGEMENO O.G.M. E BIOETICA

A. PERCHE’ E COME SVILUPPARE LA RIFLESSIONE BIOETICA SUGLI ORGANISMI GENETICAMENTE MODIFICATI B. IL RISCHIO CONNESSO AGLI O.G.M. ED IL RAPPORTO SCIENZA/ETICA C. PROBLEMATICHE BIOETICHE EMERGENTI DALL’USO DELLE CELLILE

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STAMINALI TESTO DI RIFERIMENTO. ( DA INTEGRARE CON GLI APPUNTI DELLE LEZIONI)) → V. MELE: ORGANISMI GENETICAMENTE MODIFICATI E BIOETICA” Ed. CANTAGALLI, Siena, 2002

BIOINFORMATICA (CF.U 3+2)

A) TITOLARE: Prof. Carlo CAPORALE B) PROGRAMMA: I concetti fondamentali della comunicazione mediante computers. I fondamenti e le principali caratterstiche del linguaggio HTML. Il campo di applicazione e di sviluppo della Bioinformatica. Le banche dati scientifiche e loro interrogazione. Analisi della struttura primaria di proteine. L' algoritmo di Gray e suoi derivati. Predizione della struttura secondaria di proteine. Ricerca di omologia di sequenza nei data base e analisi dell’esistenza di domini conservati. I data base a modello gerarchico, reticolare e relazionale. Utilizzo di programmi di multi-allineamento. Gli algoritmi di Needelman-Wunsch e di Smith-Waterman. Consultazione di banche dati di struttura terziaria di proteine e loro utilizzo per la predizione di strutture secondarie e terziarie. Modelling molecolare. Le simulazioni Molecular Dinamics (MD), Langevin Dinamics (LD) e Monte Carlo (MC). Esercitazioni in aula informatica. Testo consigliato: Bioinformatica - Autore: Anna Tramontano - Ed. Zanichelli Materiale fornito dal docente messo a disposizione sul sito di Facolta'

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BIOLOGIA ANIMALE E VEGETALE

(C.F.U. 7+2)

BIOLOGIA ANIMALE

A) TITOLARE: Prof. Vezio COTTARELLI B) PROGRAMMA: Richiami su origine,struttura,funzioni e specializzazioni della cellula eucariota animale Nozioni di base su geni, acidi nucleici e cromosomi. Riproduzione cellulare: confronto tra mitosi e meiosi. : Assortimento indipendente dei cromosomi e ricombinazione. Struttura e replicazione degli acidi nucleici. Dal gene alla proteina: cenni sulla sintesi proteica, il codice genetico. Le mutazioni. I meccanismi dell'evoluzione Origine della vita: definizione e ipotesi. Evoluzione abiologica. Evoluzione biologica: creazionismo ed evoluzionismo. Storia delle teorie evolutive fino alle attuali in particolare. Darwin e la teoria della selezione naturale. La nuova sintesi e gli sviluppi successivi. Adattamenti. Micro e macroevoluzione. La genetica formale: le leggi di Mendel La genetica di popolazione: il pool genico, il teorema di Hardy-Weinberg. Cause della microevoluzione: la deriva genetica, il flusso genico, le mutazioni, l'accoppiamento non casuale, la selezione naturale. Fitness e modalità di azione della selezione naturale. Variazione ereditaria: genotipo e fenotipo. Le basi genetiche della variabilità: mutazione, ricombinazione, selezione. La selezione: selezione divergente, stabilizzante, direzionale.Selezione sessuale Radiazione adattativa. Adattamento. Coevoluzione. Mimetismo, criptismo; colorazioni aposematiche La specie Definizione di specie biologica e tipologica. Origine delle specie. Meccanismi di isolamento riproduttivo. Speciazione allopatrica, simpatrica e parapatrica. Origine dei taxa superiori (gradualismo filetico). Rapporti infra e interspecifici: predazione, parassitismo, competizione, simbiosi. L'organismo Riproduzione asessuata e sessuata, spermatogenesi, oogenesi e fecondazione. Respirazione. Circolazione. Escrezione e regolazione osmotica. Digestione. Movimento. Sistema nervoso e organi di senso. Sviluppo embrionale. Sviluppo diretto e indiretto, metamorfosi. Protisti Origine monofiletica e polifiletica.Cenni su. Rizopodi, Foraminiferi, Apicomplexa, Ciliati. I Protisti “coloniali” Ipotesi sull’origine della pluricellularità. Principali phyla animali (caratteristiche generali) Poriferi. Celenterati. Platelminti. Nematodi. Rotiferi. Anellidi. Molluschi. Artropodi. Echinodermi. Cordati. Biogeografia (cenni ) Areale ed evoluzione degli areali. Cause ecologiche e storiche della distribuzione degli organismi animali. TESTI CONSIGLIATI All’inizio del corso il Docente presenterà e discuterà con gli Studenti i testi consigliati

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BIOLOGIA VEGETALE A) TITOLARE: Manuela FREDIANI B) PROGRAMMA:

Gli esseri viventi. Procarioti ed Eucarioti. Organismi autotrofi e eterotrofi.

La cellula vegetale.

I plastidi. I cloroplasti: struttura, composizione chimica ed organizzazione del sistema lamellare . I leucoplasti . I

cromoplasti. Cenni sulla fotosintesi.

Il vacuolo. Struttura e funzione.

La parete cellulare: origine, struttura e composizione chimica.

I tessuti meristematici. Dalla cellula meristematica alla cellula adulta.

I tessuti definitivi: le loro caratteristiche e la loro funzione.

Organismi a tallo e a cormo.

Il cormo: radice, fusto e foglie. Funzione e morfologia.

Il fusto. Struttura del germoglio. Zona di differenziazione e zona di struttura primaria. Il cambio cribro-vascolare:

composizione e funzionamento. Struttura secondaria. Legno omoxilo. Legno eteroxilo a porosità anulare e

diffusa.

Il cambio subero-fellodermico e i tessuti derivati.

La radice. Struttura dell’apice e centro quiescente. Zona di differenziazione e zona di struttura primaria. Le radici

laterali. Passaggio alla struttura secondaria. Zona di struttura secondaria.

La foglia: morfologia e anatomia. Anatomie fogliari particolari.

Assorbimento e trasporto nelle piante. La traspirazione.

Le modificazioni di radice, fusto e foglia.

La riproduzione vegetativa: modalità e finalità.

La riproduzione sessuale. La meiosi.

I cicli biologici.

Tassonomia e sistematica nei vegetali. I procarioti: struttura cellulare. I cianobatteri.

I funghi e i licheni.

Le alghe: ecologia e riproduzione. Alghe rosse; alghe brune e alghe verdi: caratteristiche generali.

Le briofite. Caratteristiche generali, ecologia e ciclo biologico.

Le crittogame vascolari. Caratteristiche generali, ecologia, ciclo biologico. Isosporia ed eterosporia.

Le spermatofite e il loro ciclo biologico. Gimnosperme ed Angiosperme. Il fiore e il seme: il loro significato dal

punto di vista evolutivo.

Cycadophyta, Gingkophyta, Coniferophyta e Gnetophyta. Caratteristiche e modalità della riproduzione.

Angiosperme. Caratteristiche e modalità della riproduzione. Struttura del fiore e delle sue parti. Evoluzione della

morfologia fiorale. Meccanismi di impollinazione. Le infiorescenze. Il seme. Il frutto. Vari tipi di frutti. Modalità di

dispersione di semi e frutti.

Dicotiledonopsida. Magnoliidae: Magnoliaceae. Rosidae: Fabaceae. Dilleniidae: Brassicaceae. Lamiidae:

Solanaceae, Lamiaceae. Asteridae: Asteraceae, Cichoriaceae.

Monocotiledonopsida. Liliaceae, Poaceae, Orchidaceae.

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TESTI DI RIFERIMENTO Raven, Evert, Eichorn - Biologia delle piante.

Venturelli, Virli – Invito alla Botanica.

Speranza, Calzoni- Struttura delle piante in immagini.

Per consultazione Arrigoni- Elementi di biologia vegetale

Strasburger – Trattato di Botanica vol. I e II

Cappelletti – Botanica vol. I e II

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BIOLOGIA MOLECOLARE E PRINCIPI DI BIOLOGIA MOLECOLARE APPLICATA

C.F.U. 7+2 A) TITOLARi: Prof. Lello ZOLLA - Dott. ssaAnna Maria TIMPERIO B) PROGRAMMA: BASE Cos’è un genoma?

Ilgenoma umano Genomi di altri organismi Genomi eucariotici e procariotici L’importanza dei progetti genomici

Interpretazione di una sequenza genomica Localizzazione dei geni in una sequenza di DNA Determinazione della funzione di un gene Analisi comparata dei genomi Dal genoma alla cellula Profili di espressione genica

REPLICAZIONE ED EVOLUZIONE DEI GENOMI

I concetti fondamentali nella replicazione del genoma Il problema topologico Le DNA topoisomerasi forniscono una soluzione al problema topologico Il processo di replicazione Le diverse funzioni delle DNA topoisomerasi Inizio della replicazione del genoma Fase di allungamento della replicazione Terminazione della replicazione Regolazione della replicazione del genoma eucariotico Coordinazione tra la replicazione del genoma e la divisione cellulare

Le basi molecolari dell’evoluzione del genoma Le mutazioni Le cause ed effetti delle mutazioni

Riparazione del DNA Trasposizione

Modelli di evoluzione del genoma Le origini dei genomi L’acquisizione di nuovi geni L’acquisizione di nuovi geni mediante duplicazione genica L’acquisizione di nuovi geni da altre specie Le origini dei microsatelliti Il DNA non codiflcante e l’evoluzione del genoma Gli elementi trasponibili e l’evoluzione del genoma Le origini degli introni Il ruolo del DNA non codificante

Anatomia dei genomi Anatomia del genoma eucariotico Genomi nucleari eucariotici

Impacchettamento del DNA nei cromosomi Caratteristiche speciali dei cromosomi metafasici Dove sono localizzati i geni nel genoma?

Esempi di organizzazioni insolite di geni L’organizzazione genetica del genoma procariotico

Gli operoni sono una caratteristica dei genomi procariotici

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Contenuto di DNA ripetitivo dei genomi L’organizzazione del genoma umano DNA ripetuto, disperso in tutto il genoma

Trasposoni a DNA - DNA ripetitivo e architettura del cromosoma eucariotico

Il ruolo delle proteine che legano il DNA La struttura del DNA Le proteine: i quattro livelli di struttura proteica Metodi per lo studio delle proteine di legame al DNA Localizzazione del sito di legame di una proteina all’interno di una molecola di DNA Purificazione di una proteina di legame al DNA Interazioni tra il DNA e le proteine di legame al DNA Il DNA come partner nell’interazione La proteina come partner di legame al DNA

L’inizio della trascrizione: il primo passo nell’espressione genica Effetti dell’impacchettamento della cromatina sull’espressione genica negli eucarioti

Eterocromatina, eucromatina e anse di cromatina Domini strutturali e funzionali La posizione dei nucleosomi nella modulazione dell’espressione genica

La metilazione del DNA e l’espressione genica Assemblaggio dei complessi di inizio della trascrizione nei procarioti e negli eucarioti Le RNA polimerasi Le RNA polimerasi dei mitocondri e dei cloroplasti Sequenze di riconoscimento per l’inizio della trascrizione L’assemblaggio del complesso di inizio della trascrizione Regolazione dell’inizio da parte dell’RNA polimerasi I

Attivatori dell’inizio della trascrizione eucariotica Il contatto tra fattori di trascrizione e il complesso di pre-inzio Identificazione di alcuni repressori dell’inizio della trascrizione negli eucarioti Il controllo dell’attività dei fattori di trascrizione

Sintesi e maturazione dell’RNA Il contenuto di RNA in una cellula RNA codificante e non codificante Sintesi e maturazione degli mRNA La sintesi degli mRNA eucariotici tramite la RNA polimerasi 11 Lo splicing degli introni L’editing dell’RNA

Cenni sulla maturazione del proteoma

Controllo espressione genoma procariotici Controllo espressione genoma eucariotici Modificazioni transienti dell’attività del genoma Trasmissione del segnale mediante importazione di un composto-segnale extracellulare Trasmissione del segnale mediata da recettori cellulari di superficie Modificazioni permanenti e semipermanenti dell’attività del genoma

Modificazioni nella struttura della cromatina Regolazione del genoma mediante circuiti autoregolativi Regolazione dell’attività del genoma durante lo sviluppo

Cenni sulla segnalazione cellulare GENOMICA:

1. Definizione di genomica • Il clonaggio del DNA ricombinante

• Introduzione alla tecnologia del DNA ricombinante • Vettori di clonaggio • Endonucleasi di restrizione • L’uso delle endonucleasi di restrizione: nozioni pratiche • Ligasielettroforesi su gel • Colorazione del DNA nel gel con etidio bromuro • Trasformazioneil clonaggio del DNA ricombinante.

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2. La mappatura di genomi mediante tecniche genetiche • Polimorfismi di lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP) • Polimorfismi di lunghezza di sequenze semplici (SSLP) • Polimorfismi di singoli nucleotidi (SNP).

PROTEOMICA:

1. Definizione di proteomica

2. Strumentazione per gli studi di proteomica

• Elettroforesi su gel di policrilammide monodimensionale e bidimensionale • Elettroforesi capillare (CE) • Elettroforesi capillare con focalizzazione isoelettrica (CIEF) • Cromatografia ad alta pressione (HPLC)

3. Tecniche di identificazione • Spettrometria di massa

TESTI CONSIGLIATI

1. Alberts B. et. Al., Biologia molecolare della cellula, Ed. Zanichelli. Brown T.A. Genomi , Ed

2. Karcher Susan, Laboratorio di biologia Molecolare Ed. Zanichelli 3. Brown Genomi EdiSES

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BIOTECNOLOGIE ANIMALI E VEGETALI

BIOTECNOLOGIE ANIMALI A) TITOLARE: Prof. Giuseppe SCAPIGLIATI B) PROGRAMMA: Storia delle biotecnologie. Taxa animali di interesse biologico. Specie animali come fabbriche biotecnologiche e sostanze prodotte. Principi qualitativi e quantitativi che regolano la crescita di una specie. Studio degli adattamenti delle specie come produzione di prodotti genetici e me/o metaboliti di importanza biotecnologia. Variazione sperimentale della biodiversità. Modificazione naturale ed artificaiale dei genomi. Biotecnologie animali attualmente in uso. Specie transgenetiche. Animali chimerici. Animali clonati. Isolamento ed impiego di cellule staminali. Problematiche connesse alla produzione di animali transgenetici. Analisi dei genomi delle specie sequenziale. Problematiche connesse ala sperimentazione animale. Protezione delle scoperte. Accesso ed acquisizione di dati tecnici e sperimentali presenti in internet. TESTI CONSIGLIATI Basic Biotecnoly, Second edition, edited By Colin Ratledge and Bjorn Kristiansen, Cambridge university Press. (presente in biblioteca e dispense fornite dal docente). BIOTECNOLOGIE VEGETALI A) TITOLARE Prof. Antonio TIEZZI B) PROGRAMMA: Le biotecnologie: concetti generali. Vecchie e nuove biotecnologie. I substrati per le biotecnologie: le biomasse, le materie prìme naturali e di sintesi, i sottoprodotti. Genetica e biotecnologie: concetti generali di genetica industriale, tecniche di cultura di cellule vegetali, metodiche di fusione di protoplasti, la reazione a catena della polimerasi. La produzione di biocombustibili: la fotosintesi come fonte primaria di energia; le fonti di biomassa, etanolo da biomasse, metano da biomasse. Biotecnologie vegetali e biofarmaci. Le biotecnologie applicare all’agricoltura: biotecnologie delle piante, silvicoltura, diagnostica per l’agricoltura. La biotecnologia degli alimenti: concetti generali. Biotecnologia ambientale: concetti generali TESTI CONSIGLIATI: J.E. Smith Biotecnologie Casa editrice Zanichelli Bologna M Buiatti Le Biotecnologie Casa editrice Il Mulino Il corso sarà inoltre integrato con dispense fornite dal Docente

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CHIMICA BIOLOGICA E PRINCIPI DI METODOLOGIE BIOCHIMICHE

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A) TITOLARI: Proff. Vincenzo BUONOCORE – Carlo CAPORALE

B ) PROGRAMMA:

PROTEINE ED ACIDI NUCLEICI

Gli elementi chimici della materia vivente; il ruolo dell’acqua nei processi biologici; il legame di idrogeno.

Struttura e proprietà degli amminoacidi proteici. Formazione e geometria del legame peptidico; le strutture secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Funzioni delle molecole proteiche. Esempi di correlazione tra struttura e funzione di proteine; mioglobina ed emoglobina; collagene.

Ruolo e classificazione degli enzimi. Cinetica e termodinamica delle reazioni catalizzate. L’equazione di Michaelis e Menten; significato e determinazione di Km e Vmax. Funzione dei principali coenzimi e loro rapporto con le vitamine.

Struttura e funzione dei nucleotidi. Struttura e proprietà del DNA; il principio della complementarità; la doppia elica. Struttura e funzione di RNA messaggero, ribosomale e di trasferimento. I processi di replicazione e trascrizione; il codice genetico; fasi, direzione e regolazione della sintesi proteica. METODOLOGIE DI BASE NELL'INDAGINE BIOCHIMICA

I principi generali dell' indagine biochimica. Trattazione dell' errore. I tamponi. Punti isoelettrici di amminoacidi e proteine.

Spettrofotometria:

Spettrofotometria di assorbimento e di emissione. Legge di Lambert-Beer e sue applicazioni. Assorbimento dei gruppi cromofori di proteine, DNA, coenzimi. Fattori che influenzano l' assorbimento. Titolazione spettrofotometrica di amminoacidi e proteine. Impiego dei metodi di spettrofotometria differenziale e perturbazione del solvente.

Metodi di separazione di proteine ed acidi nucleici: La sedimentazione: teoria ed applicazioni. Sedimentazione differenziale ed in gradiente di densità. Ultracentrifuga analitica. Elettroforesi ed elettrofocalizzazione di proteine ed acidi nucleici con applicazioni. Southern, Northern, Western blotting. Dialisi ed ultrafiltrazione. La teoria nelle cromatografie di adsorbimento e ripartizione. Teoria ed applicazioni delle cromatografie di gel filtrazione, scambio ionico, interazione idrofobica, affinità. HPLC.

METABOLISMO Struttura dei principali carboidrati naturali. La glicolisi; le vie fermentative del piruvato. La via del

fosfogluconato.. Anabolismo dei carboidrati; gluconeogenesi. Metabolismo di disaccaridi e polisaccaridi; degradazione e sintesi del glicogeno.

Struttura dei principali lipidi semplici e complessi. La degradazione dei triacilgliceroli; ß-ossidazione degli acidi grassi. Destino del propionato. Formazione dei corpi chetonici. Biosintesi degli acidi grassi; complesso dell'acido grasso sintetasi.

Il catabolismo delle proteine. Enzimi proteolitici. Generalità sul destino dello scheletro carbonioso degli

amminoacidi. Destino dell'azoto α-amminico degli amminoacidi; ciclo dell'urea.

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La produzione di energia nel metabolismo centrale; il ciclo degli acidi tricarbossilici. La catena di trasporto degli elettroni; fosforilazione ossidativa; la teoria chemioosmotica.

TESTI CONSIGLIATI (in alternativa)

LEHNINGER, NELSON, COX: Principi di Biochimica (Zanichelli) GARRETT, GRISHAM: Biochimica (Zanichelli). VOET, VOET, PRATT: Fondamenti di biochimica (Zanichelli) 2001.

Testi consigliati per la parte metodologica NNFA, BALLOU: Metodologie di base per la biochimica e la biotecnologia (Zanichelli) REED, HOLMES, WEYERS, JONES: Metodologie di base per le scienze biomolecolari (Zanichelli) WILSON, WALKER: Metodologia biochimica (Raffaello Cortina)

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CHIMICA GENERALE

(C.F.U. 6+1)

A ) T I T O L A R E : D o t t . P a t r i z i o C E C C H I

B ) P R O G R A M M A :

A) Primo Modulo

Inquadramento della Chimica nell’ambito delle discipline scientifiche e definizione del suo campo di indagine e dei suoi obiettivi.

Brevi richiami di concetti essenziali di Matematica e Fisica. Concetto di Grandezza e Dimensionalità Misure, Errore e Cifre significative.

Stati di aggregazione della materia. Sistemi omogenei ed eterogenei. Fasi. Sostanze ed Elementi Chimici. Molecola. Struttura atomica della materia: Teoria Atomica e relative leggi. Proprietà dell’atomo: massa e dimensioni. Isotopi e Isobari. Numero di Avogadro, concetto di Mole, Massa Atomica e Molecolare, Massa Molare. Esercitazioni numeriche.

Il Sistema Periodico e periodicità delle principali proprietà degli elementi. Modello Generale per la formazione di Composti Binari Semplici. Formazione di Ossidi e Idrossidi Metallici. Formazione di Ossidi Non-Metallici (Anidridi) e Idrossiacidi. Formazione di Sali. Reazioni Chimiche e loro significato quantitativo. Reagente limitante. Numero di ossidazione. Reazioni Redox. Esercitazioni numeriche.

Il Legame Chimico. Separazione di carica. Carica discreta. Legame ionico puro. Legame Covalente. Formalismo delle strutture a punto-elettrone. Conteggi di elettroni. Criteri di similitudine delle specie chimiche: isoelettronicità. Cenni alla teoria del Legame di Valenza. Requisiti per la sovrapposizione di orbitali. Polarità nei legami covalenti. Elettronegatività. Ibridazione nella teoria del Legame di Valenza. Altri tipi di ibridazione. Importanti differenze tra legami sigma e legami p-greco. Angoli di legame. Esempi.

Rassegna di strutture molecolari e concetto di Risonanza. Risonanza ionico-covalente. Dipendenza dell’elettronegatività dall’ibridizzazione di un atomo. Cenni sulla teoria VSEPR. Legame Dativo. Legame chimico secondo la teoria degli Orbitali Molecolari. Approssimazione LCAO. Legame Metallico. Legami Intermolecolari. Legame Idrogeno. Momento Dipolare. Forze dipolari. Esempi.

Gli Aeriformi. Gas Ideale e sue Leggi. Definizione della temperatura assoluta. Principio di Avogadro. Equazione di stato dei gas ideali. Determinazione della massa molare di un gas ideale. Miscele di gas e Legge di Dalton. Gas reali. Liquefazione di Aeriformi, Fenomeni Critici e distinzione tra Gas e Vapori. Teoria Cinetica dei Gas: principali risultati. Distribuzione delle velocità molecolari. Esercitazioni numeriche.

Termodinamica ed Equilibrio. Reversibilità, spontaneità ed equilibrio. Lavoro Meccanico. Calore. Temperatura. Principio Zero della Termodinamica. Energia Interna. Primo Principio della Termodinamica. Trasformazioni basilari. Applicazioni del Primo Principio. Entalpia. Entropia e Secondo Principio. Stabilità energetica e stabilità probabilistica. Casi particolarmente illustrativi. Esercitazioni numeriche.

Capacità termica (Calore specifico). Terzo Principio. Energia Libera. Approfondimenti facoltativi.

Lo Stato solido. Lo stato liquido. Soluzioni. Espressioni principali della Concentrazione. Stati di Riferimento ed Attività. Equilibrio Chimico. Relazione quantitativa tra DeltaG e Costante di equilibrio. Dipendenza di K dalla temperatura. Equilibri eterogenei. [Equilibri tra le fasi nei sistemi ad un componente. Diagrammi di stato.] Aspetti numerici connessi al calcolo delle costanti di equilibrio. Esercitazioni numeriche.

Idealità di una soluzione. Pressione di Vapore. Propietà Colligative. Esercitazioni numeriche.

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B) Secondo Modulo

Equilibri Ionici In Soluzione. Equilibri di solubilità. Solubilità e Costante di solubilità. Effetto dello ione comune. Equilibri Acido - Base. Definizioni di acido e base. Grado di dissociazione. Costante di autoprotolisi dell’acqua. Condizione di neutralità. Forza di acidi e basi. pH di Acidi o Basi Forti. pH di Acidi o Basi Deboli. [pH di elettroliti anfiprotici.] [Sali poco solubili e pH.] [Equilibri di Complessazione.] [Dipendenza del pH dalla concentrazione.] Approfondimenti facoltativi. Influenza della dissociazione dell’acqua sugli equilibri acido-base. Come riconoscere gli acidi e le basi nelle soluzioni di sali. Acidi Poliprotici (Basi poliprotiche).

Soluzioni contenenti (analiticamente) 2 specie. Acido Forte + acido Debole (Base Forte + Base Debole). 2 Acidi Deboli (2 Basi Deboli). Acido Debole + Sua Base Coniugata (Base Deb. + suo Ac. Coniugato). Miscela di sali di acidi (basi) poliprotici. Potere tamponante di una soluzione. Soluzioni Tampone. [Solubilità di Idrossidi Metallici in funzione del pH.] Esercitazioni numeriche.

Titolazioni. Indicatori di pH. [Normalità.] Titolazioni Acido Forte - Base Forte o viceversa. Titolazioni Acido Debole - Base Forte o viceversa. Esercitazioni numeriche.

[Elettochimica (cenni). Nozioni basilari sulle grandezze elettriche. Conduttività di soluzioni. Pile o Celle Galvaniche. Equazione di Nernst. Condizione di Equilibrio e Forza Elettromotrice. Potenziale relativo ad una semicella. Pile a concentrazione. Misura potenziometrica del pH. Approfondimenti facoltativi. Calcoli sulle situazioni di equilibrio nelle pile.]

Cenni di Cinetica Chimica. Principali proprietà e composti degli elementi fino al II periodo. Cenni alla chimica dei processi di complessazione metallica di importanza biologica.

TESTI CONSIGLIATI:

Dispense e Appunti dalle Lezioni del Docente

Il Programma qui esposto è un sommario di ciò che lo studente può trovare ampiamente svolto nelle Dispense e Appunti dalle Lezioni del Docente. Tali Dispense sono divise in una Parte teorica (contenente anche diversi esempi ed esercitazioni numeriche svolti) e una Parte di Esercitazioni svolte (riguardanti, per lo più la Stechiometria). Ciò premesso, si consiglia di consultare:

Teoria: F. Cacace, U. Croatto, Istituzioni di Chimica, Bulzoni Editore, Roma

Esercizi: F. Cacace, M. Schiavello, Stechiometria, Bulzoni Editore, Roma

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CHIMICA ORGANICA

(C.F.U. 6+1)

A) TITOLARE: Dott. Roberta BERNINI B) PROGRAMMA: I composti organici e le loro proprietà. Alcani e cicloalcani. Struttura. Ibridazione sp3. Nomenclatura. Isomeria. Analisi conformazionale. Proprietà fisiche. Alcheni e cicloalcheni. Struttura. Ibridazione sp2. Nomenclatura. Isomeria cis-trans. Proprietà fisiche. Alchini. Struttura. Ibridazione sp. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Alogenuri alchilici, alcoli, eteri. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Chiralità. Stereoisomeria. Enantiomeri e molecole chirali. Rappresentazione grafica. Nomenclatura (R), (S). Attività ottica (potere rotatorio specifico, purezza ottica). Diastereoisomeri. Miscele racemiche. Composti meso. Molecole chirali senza carboni chirali. Benzene e suoi derivati. Struttura del benzene. Concetto di aromaticità. Nomenclatura dei composti aromatici monosostituiti, disostituiti e polisostituiti. Effetto dei sostituenti (induttivo e di risonanza). Fenoli. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidità. Ammine. Struttura e classificazione. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Basicità. Aldeidi e chetoni. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidi carbossilici. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidità. Derivati funzionali degli acidi carbossilici. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Carboidrati. Monosaccaridi. Struttura ciclica dei monosaccaridi. Proprietà fisiche. Disaccaridi. Polisaccaridi. Lipidi. Trigliceridi, acidi grassi, cere, steroidi. Struttura. Proprietà fisiche. Amminoacidi e proteine. Struttura degli amminoacidi. Nomenclatura. Proprietà e struttura del legame peptidico. Polipeptidi e proteine. Acidi nucleici. Basi nucleiche puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi e nucleotidi. La reattività dei composti organici. Reazioni di alcani e cicloalcani. Clorurazione del metano. Radicali liberi. Stabilità e struttura. Termodinamica e cinetica. Alogenazione degli alcani superiori. Reazioni ioniche di sostituzione ed eliminazione. Formazione di carbocationi. Stabilità e struttura. Reazioni di sostituzione nucleofila. Reazione SN2. Reazione SN1. Meccanismi ed andamenti stereochimici. Effetti del solvente e del gruppo uscente. Reazioni di eliminazione. Reazione E1. Reazione E2. Competizione tra sostituzione ed eliminazione. Reazioni del doppio legame C=C. Reazione di addizione. Addizione di acidi alogenidrici. Regola di Markovnikov. Reazioni regioselettive. Addizione di acqua. Idroborazione. Addizione degli alogeni. Epossidi. Ossidazione degli alcheni. Addizione di radicali. Reazioni dei composti aromatici. Sostituzione elettrofila aromatica. Meccanismo. Alogenazione del benzene. Nitrazione. Solfonazione. Alchilazione ed acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti. Sostituzione nucleofila aromatica. Reazione dei composti carbonilici e carbossilici. Acidità. Ioni enolato. Tautomeria. Condensazione aldolica. Condensazione di claisen. Sintesi acetacetica. Sintesi m+alonica. Addizioni di Michael. Reazione di Mannich. Reazioni di ossidazione e riduzione.

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COLLOQUIO DI INFORMATICA

(C.F.U. 4) A) TITOLARE: Dott. Paolo SENSINI B) PROGRAMMA: Scopo del corso Permettere un utilizzo del computer che sia cosciente della struttura della macchina, senza doverne peraltro conoscere i dettagli tecnologici. L’ introduzione analizza il riquadro che storicamente porta alla realizzazione degli attuali computer, in modo da chiarire i concetti alla base del calcolo automatico e rendere maggiormente comprensibili gli attuali orientamenti dell’ informatica. Successivamente si introducono i concetti di modello e algoritmo. Si inizia quindi ad individuare tutte le componenti logiche di un computer, le loro funzioni e le loro interazioni, anche in relazione ai sistemi operativi. Un breve cenno ai linguaggi di programmazione alle basi dati precede la trattazione delle interfacce uomo macchina, per giungere all’ utilizzo pratico di alcuni pacchetti software standard. 1 – Breve storia del computer - Pascal - Von Neuman - � n inc - Eniac 2 – Algoritmi e modelli - Concetto di modello - Parametri di un modello - Flussi procedurali - Algoritmi - Alcuni esempi 3 – Le componenti logiche del computer - Unità centrale - Memoria centrale - Memoria di massa - Periferiche: stampanti, scanner, modem etc. 4 – Il sistema operativo - Funzione dei sistemi operativi - Principali sistemi operativi: DOS, Linux, MS Windows, etc. 5 – I linguaggi di programmazione - Cosa è un linguaggio di programmazione - Codice macchina - I principali linguaggi: - Basic - C

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- Fortran - Cenni su altre famiglie di linguaggi 6 – Le basi dati - La memorizzazione dei dati - Il file system e a sua organizzazione - File sequenziali - Basi di dati gerarchiche e relazionali - Ipertesti e ipermedia 7 –Le Interfacce utente - Le interfacce alfanumeriche: interazioni tramite comandi - Le interfacce grafiche: interazione tramite mouse 8 – Uso di pacchetti standard - Utilizzo di MS-Word - Utilizzo di Excel - Utilizzo di Powerpoint 9 – I computer in rete - Cosa è una rete di computer Esercitazioni (1 o 2 da definire) Avranno lo scopo di verificare l’ effettivo apprendimento delle parti di corso squisitamente più pratiche. Verteranno quindi sull’ utilizzo dell’ interfaccia e sulla padronanza dei pacchetti standard. Materiale didattico Parte del materiale verrà reso disponibile durante il corso in forma di dispense. Per resto si utilizzerà il testo: “Il testo e il computer” di Giuseppe Gigliozzi, Bruno Mondatori, Milano 1997

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COLLOQUIO DI INGLESE APPLICATA

(C.F.U. 2+2)

A) TITOLARE: Dott. MARVIN OXENHAM B) PROGRAMMA .

Obiettivi del corso: • Introdurre un vocabolario inglese scientifico di base. • Esercitare nella comprensione di materiale scientifico sia in forma scritta sia parlata. • Affrontare alcune questioni legate alla stesura di testi scientifici in lingua inglese.

Testi • Dispensa del Prof Oxenham: Lingua Inglese Applicata • Matthews, Bowen e Matthews: Successful Scientific Writing (second edition), Cambridge University

Press, 2000 (non è necessario l’acquisto – appunti verranno dati in aula) • Video: Unlocking the Mystery of Life, Illustra Media

Livello del corso e svolgimento delle lezioni • Il corso presuppone un livello soglia B1 (lower-intermediate). • Le lezioni verranno svolte interamente in lingua inglese e consisteranno nella lettura di testi con relativi

esercizi di comprensione e di vocabolario, nella partecipazione a discussioni pilotate, nella visione e disamina di un video scientifico e in esercizi di scrittura.

Schema del corso (32 ORE) Lesson 1: ABC’S IN SCIENCE Lesson 2: ECOLOGY Lesson 3: DESIGN ORIGIN THEORIES (VIDEO) Lesson 4: BIOTECHNOLOGY Lesson 5: ENGLISH AS A SECOND LANGUAGE IN SCIENTIFIC WRITING Lesson 6: WORLD VIEWS

Esame L’esame sarà orale e si articolerà sul contenuto delle lezioni di cui si raccomanda la frequenza.

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DIRITTO INTERNAZIONALE DELLE BIOTECNOLOGIE (C.F.U. 5)

A) TITOLARE: Prof. Maria Pia RAGIONIERI B) PROGRAMMA:

Descrizione del corso Lo sviluppo delle biotecnologie avanzate oltre ad offrire enormi possibilità di progresso solleva anche una serie di interrogativi che il diritto è chiamato a sciogliere e la cui soluzione giocherà un ruolo di primo piano sul futuro di queste applicazioni tecnologiche. Partendo da questo presupposto il corso si propone di offrire agli studenti gli strumenti di base necessari per l’analisi giuridica di settore, attraverso la ricostruzione analitica della normativa, della dottrina e della giurisprudenza. Tale obiettivo verrà perseguito seguendo le differenti previsioni disciplinari lungo le varie fasi che caratterizzano il prodotto biotecnologico dalla sua sperimentazione fino all’immissione in commercio. Trattandosi, inoltre, di un diritto per molti versi ancora in formazione il corso affronterà le questioni sollevate sotto la visione dei differenti modelli giuridici oggi presenti nel panorama mondiale, affiancando allo studio della disciplina europea quello di altri sistemi, nonché l’analisi dei principali dispositivi giuridici di diritto internazionale. Nel dettaglio il percorso si articolerà come descritto di seguito.

Programma delle lezioni

Parte introduttiva

1) Introduzione al diritto: la struttura delle autorità normative competenti nel settore tra diritto interno, comunitario ed internazionale

2) Biotecnologie e diritto: le questione giuridiche sollevate dall’evoluzione biotecnologia 3) Concetti base nella disciplina normativa delle biotecnologie

Prima parte: il sistema brevettuale 4) Il sistema brevettuale in Europa 5) Il sistema brevettuale negli Stati Uniti ed in Canada

Seconda parte: regolamentazione della sperimentazione e dell’immissione in commercio

6) Evoluzione del sistema comunitario: • la fase della reazione: le direttive 90/219 e 90/220 • la fase della definizione delle categorie di fondo: i regolamenti del 1997 • la direttiva 2001/18 e la prima organizzazione del quadro giuridico comunitario • i due regolamenti del 2003

7) Il sistema statunitense di regolamentazione delle biotecnologie 8) Altri modelli di regolamentazione. 9) Il quadro del diritto internazionale:

• Le norme della WTO • Il protocollo di Cartagena sulla biodiversità e le altre disposizioni rilevanti

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Parte conclusiva: le biotecnologie e la società

10) La tutela del vicino coltivatore 11) La tutela dell’ambiente 12) La tutela della salute della popolazione 13) La tutela del sapere tradizionale e del patrimonio indigeno 14) La tutela dell’esclusiva dell’inventore 15) Conclusioni: quale futuro per la regolamentazione delle biotecnologie

Testi di riferimento

Gli strumenti fondamentali per la preparazione dell’esame sono rappresentati dalle dispense, dagli articoli e dai testi normativi distribuiti nel corso della lezione. Questo materiale va poi integrato con i seguenti testi RAGIONIERI, Diritto rurale comunitario, Milano, 1999, parte introduttiva, pagg. 1–41 GERMANò (a cura di), La disciplina giuridica dell’agricoltura biotecnologica, Giuffré, 2002 – rappresentando questo volume un ottimo strumento di approfondimento, le parti più rilevanti ai fini della preparazione dell’esame verranno indicate nel corso delle lezioni. BENOZZO – BRUNO, Normativa ambientale, Giuffrè, 2003, , capitolo VIII

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FISICA (C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Dott. Daniele MAROCCO B) PROGRAMMA:

MECCANICA DEL PUNTO MATERIALE LE MISURE Misura delle grandezze fisiche. Il sistema internazionale delle unità di misura ed i campioni di tempo lunghezza e massa. Dimensioni delle grandezze fisiche. CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE Elementi di Calcolo vettoriale: definizione di vettore, somma e prodotto di vettori. Spostamento, velocità ed accelerazione. Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato e circolare uniforme. DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE Definizione di forza. Le tre leggi della dinamica. Le forze di attrito, di resistenza del mezzo e le reazioni vincolari. CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA MECCANICA Definizione di lavoro. Definizione di potenza. Lavoro ed energia cinetica. Le forze conservative: definizione di funzione di stato ed energia potenziale; conservazione dell’energia meccanica. Lavoro svolto da forze non conservative. GLI URTI Definizione di impulso. Definizione di quantità di moto. Conservazione della quantità di moto. Urti elestici ed anelastici.

MECCANICA DEI FLUIDI Fluido perfetto. Definizione di pressione. La presssione atmosferica. Legge di Stevino. Legge di Pascal e torchio idraulico. Principio di Archimede. Teorema di Bernoulli.

CALORIMETRIA E TERMODINAMICA TEMPERATURA E TEORIA CINETICA DEI GAS La scala di temperatura Celsius. La scala di temperatura assoluta (Kelvin). L’equazione di stato dei gas perfetti. L’equazione di Van Der Waals. Interpretazione molecolare della temperatura. IL CALORE ED IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Capacità termica e calore specifico. Il primo principio della termodinamica. Lavoro e diagramma PV per un gas. Teorema di equipartizione dell’energia. PROCESSI TERMICI Dilatazione termica. Cambiameti di fase e calore latente. La trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento. CALORE E LAVORO Le macchine termiche. Il secondo principio della termodinamica (enunciati di Kelvin e Clausius). Trasformazioni isoterme, isobare, isocore ed adiabatiche. Il ciclo di Carnot. L’entropia.

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ELETTROMAGNETISMO CAMPO ELETTRICO Cariche e forze. Il campo elettrico. Linee di forza del campo elettrico. Campo elettrico generato da una carica puntiforme. Campo elettrico generato da una superficie carica. Il teorema di Gauss. POTENZIALE ELETTRICO Energia potenziale e potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Potenziale dovuto ad una carica puntiforme e ad un piano carico. CORRENTE ELETTRICA Corrente e densità di corrente. Resistenza e resistività. Legge di Ohm e sua interpretazione microscopica. Legge di Joule. Forza elettromotrice. CAMPO MAGNETICO Definizione di B. Campi magnetici e correnti. Forza di Lorentz. Spettrografo di massa. OTTICA GEOMETRICA Velocità della luce nel vuoto ed in un mezzo. Indice di rifrazione. La riflessione e la rifrazione. Specchi piani e specchi sferici. Lenti sottili e formazione delle immagini. TESTI CONSIGLIATI P.A. Tipler “INVITO ALLA FISICA” Ed. Zanichelli J.P. Hurley, C. Garrod “PRINCIPI DI FISICA” Ed. Zanichelli

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GENETICA (6 CFU) E PRINCIPI DI GENETICA MICROBICA (3 CFU)

GENETICA (6 CFU) A) TITOLARE: Prof. Giorgio PRANTERA B) PROGRAMMA:

L’analisi genetica di Mendel: variabilità genetica; la legge della segregazione; la legge dell’assortimento indipendente. Estensioni dell’analisi mendeliana: relazioni di dominanza; allelia multipla; pleiotropia; eredità multifattoriale. Teoria cromosomica dell’eredità: mitosi e meiosi; eredità legata al sesso;

meiosi e mendelismo.

Associazione e ricombinazione: segregazione di geni localizzati sullo stesso cromosoma; il crossing over-over il test del � � � mappe genetiche; saggio a tre punti. Le basi fisiche dell’eredità, il DNA:

struttura; replicazione; ricombinazione.

Le mutazioni: geniche; cromosomiche:

di struttura; di numero.

Principi di Genetica Microbica (3 CFU)

A) TITOLARE: Prof. Giampiero GUALANDI B) PROGRAMMA: L’analisi genetica di Mendel: variabilità genetica; la legge della segregazione; la legge dell’assortimento indipendente. Estensioni dell’analisi mendeliana:

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relazioni di dominanza; allelia multipla; pleiotropia; eredità multifattoriale. Teoria cromosomica dell’eredità: mitosi e meiosi; eredità legata al sesso;

meiosi e mendelismo. Genetica microbica

• Isolamento mutanti: Terreni selettivi ed isolamento mutanti batterici (induzione, arricchimento)

- Scambio del materiale genetico: Trasformazione naturale ed artificiale; Coniugazione, mappe.

- Fattori responsabili della coniugazione, di resistenze, plasmidi naturali. - Accenni di tecniche genetiche e molecolari per lo studio e modifcazione dei plasmidi - Trasposizione - Caratteristiche dei batteriofagi : ciclo vitale, mutanti, complementazione e ricombinazione. - Vettori derivati da fagi per il clonaggio e trasferimento genico (trasduzione) - Mutazioni geniche e catene metaboliche

La funzione del gene:

l’ipotesi un gene un enzima; la complementazione; il codice genetico; la trascrizione; la traduzione.

Regolazione genica nei procarioti: regolazione negativa e positiva; l’operone lac; l’operone del triptofano;

l’attenuazione.

Regolazione genica negli eucarioti: regolazione della trascrizione;

regolazione post-trascrizionale; analisi genetica dello sviluppo eredità epigenetica.

L’analisi genomica: il clonaggio di geni; ibridazione di acidi nucleici; la PCR; il sequenziamento del DNA; analisi dei polimorfismi del DNA: SNP; Microsatelliti. clonaggio posizionale. La genetica di popolazioni: l’equilibrio di Hardy-Weinberg; caratteri quantitativi; evoluzione delle popolazioni e delle specie; evoluzione molecolare. Il modulo di Genetica prevede un’esercitazione di laboratorio (16 ore) che consisterà nel clonaggio di un gene eucariotico in un ospite batterico.

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Testi consigliati: -Hartwell, Hood, Goldberg, Reynolds, Silver, Veres:

Genetica: dall’analisi formale alla genomica McGraw-Hill editore Stanier, Il Mondo dei Microrganismi,Zanichelli. Cap 10 e 11. - Articoli forniti dal docente

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IMPATTO AMBIENTALE E BIOSICUREZZA (5 CFU)

A) TITOLARE: Dott. ssa Paola ARDUINO

B) PROGRAMMA:

Biotecnologie: definizioni, esempi; inquadramento storico; loro ruolo nei vari settori (produzione di farmaci, enzimi, biomasse, biocombustibili, SCP [single cell proteins], agraria e zootecnia, alimenti, ambientale); sostenibilità ambientale; Biotecnologie "tradizionali" e "moderne": implicazioni ecologiche e sulla tipicità e qualità degli alimenti/prodotti agricoli; biodiversità (livelli, definizione, quantificazione; relazione tra biodiversità e stabilità; resistenza e resilienza; connettanza; catene e reti alimentari; capacità tampone-omeostasi); agroecosistemi e ecosistemi selvicolturali; invasioni biologiche: rilevanza, teorie e modelli descrittivi; casi reali. Biotecnologie e paesi in via di sviluppo Impatto: definizione; impatti positivi e negativi; impatto degli OGM sui sistemi agrari e altri ecosistemi: diffusione nell'ambiente di geni introdotti nelle piante coltivate; possibili effetti del rilascio accidentale e deliberato nell'ambiente di organismi modificati; valutazione dell'impatto; Rischio: definizione; componenti: rischio percepito, rischio calcolato; valutazione del rischio: metodi; efficacia di misure atte a prevenire o limitare danni eventuali (principio di precauzione, principio di sostanziale equivalenza o familiarità); bilancio danni/benefici; rischi legati all'introduzione di OGM nell'ambiente (modelli e casi reali). Sicurezza: sicurezza ambientale e alimentare; prevenzione del rischio ambientale e alimentare; individuazione di materiale geneticamente modificato e problemi connessi alla sua espressione. Domesticazione di piante e animali: origini dell'agricoltura: datazione; precondizioni; passaggio da società di foragers (cacciatori e raccoglitori) a società agricole; perché si è originata l'agricoltura: diverse teorie; cambiamenti da pianta selvatica a coltivata; varie ipotesi sulla/e origine/i geografica/he; teoria convenzionale e opinione corrente; Rivoluzione Agricola: cos'è, durata; modelli di diffusione delle pratiche agricole; Centri di diversità: centri di origine di Vavilov; gli 8 centri di origine secondo Vavilov (alcuni esempi per ogni centro); Zhukovsky (1968): "megacentri"; Harlan (1971): 3 sistemi indipendenti, ciascuno con un centro e un "noncentro". Teoria più recente di Harlan (1992); nuovi approcci di studio: modificazioni delle teorie precedenti. Domesticazione animale: domesticazione: definizione; datazione; modalità; cambiamenti genetici (selezione) che rendono l'animale più facile da controllare da parte dell'uomo; animali domestici e loro progenitori. Caratteri non adatti alla domesticazione, caratteri adatti alla domesticazione. Località e date stimate della domesticazione; le 14 specie erbivore di grossa taglia domesticate nell'antichità (progenitori, epoca di domesticazione, area, diffusione odierna); cane domestico, bovini, pollame (tacchino, gallina), cavallo: origini, progenitori, data di domesticazione e area; vecchie teorie sulla domesticazione degli animali sostituite da dati acquisiti con nuove tecniche. Elementi di valutazione del rischio: rischio: definizioni, significati diversi, componenti, quantificazione; rischio stimato e rischio percepito; caso di studio: OGM impiegati in agricoltura; 1) principio di precauzione: definizioni, ambiguità, controversie, pregi e difetti, rovesciamento dell'onere della prova, strumento scientifico?; 2) principio di sostanziale equivalenza (o familiarità): definizioni, ambiguità, controversie, pregi e difetti, strumento scientifico?; analogia tra OGM e l'introduzione di organismi esotici: quanto sono "esotiche" le piante GM? competizione delle esotiche/GM con le specie selvatiche; capacità di dispersione; Rischi e benefici (diretti e indiretti) delle coltivazioni GM per l'ambiente. Trasferimento orizzontale di geni: probabilità di trasferimento orizzontale del DNA transgenico da coltivazioni GM ai microrganismi del suolo: importanza e prevalenza in natura del trasferimento orizzontale; presenza di DNA nel suolo; eventuali effetti ecologici, prevedibilità; frequenza; accordo generale tra scienziati?; mancanza di conoscenza e/o incertezze scientifiche; probabili sviluppi futuri; ricerca; approcci tecnologici; approccio normativo. Trasferimento e ricombinazione di transgeni vegetali derivati da virus a e con virus: possibilità, probabilità di formazione di “nuovi” virus, eventuali danni all'ecosistema e/o alle coltivazioni; probabilità; interazioni tra virus e transgeni; qualità dei dati a disposizione; accordo scientifico generale?; mancanza di conoscenza e/o incertezze scientifiche; probabili sviluppi futuri, ricerca; approcci tecnologici e normativi. Cenni di Ecologia: definizioni: ecologia (di base, teorica, sperimentale): cosa studia, finalità; ecologia applicata: cosa studia, finalità; accezioni improprie o arbitrarie di ecologia (ecologismo, movimenti verdi, ecc.); definizioni di ambiente, habitat, areale, mezzo (definizioni diverse e esempi);definizioni di environmental impact

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(impatto ambientale), environmental impact assessment (EIA) [valutazione impatto ambientale (VIA)]. Ecologia di popolazioni: demografia: Accrescimento esponenziale (o geometrico o logaritmico): modelli di accrescimento di popolazione nei casi di riproduzione sessuale e generazioni discrete; riproduzione sessuale e generazioni continue); assunzioni del modello; applicazioni del modello esponenziale; Accrescimento logistico (o sigmoide): punti di equilibrio; modello, assunzioni. Accrescimento della popolazione umana: esempio di crescita esponenziale; tempi di raddoppiamento; tre ere distinte di crescita della popolazione: transizioni demografiche; accrescimento della popolazione umana e tempi di raddoppiamento per regioni; accrescimento della popolazione umana, paesi sviluppati e in via di sviluppo, attesa di vita alla nascita; accrescimento della popolazione umana, tasso di nascita e di morte; accrescimento della popolazione umana e risorse; diverse stime: Weiss (1984), Coale (1974). Ecologia ecosistemica e di comunità: bioma: definizione; potenzialità dei biomi per l'agricoltura (tundra, taiga, praterie temperate, steppe temperate, foresta pluviale tropicale, deserti, foreste temperate, altipiani tropicali, ambienti costieri, boschi mediterranei & savana tropicale, savana). Biodiversità a livello di comunità: comunità: definizione; proprietà; misure di diversità: abbondanza relativa: definizione; diversità di specie: definizione, come si quantifica; indici di diversità: diversità di Shannon-Wiener e Simpson: equazioni, loro significato, esempi; equiripartizione (equitability, eveness) di Shannon e di Simpson: equazioni, loro significato, esempi. Cenni di genetica di popolazione ed evolutiva: Definizioni: popolazione; popolazione mendeliana; fenotipo; genotipo; variabilità del fenotipo: variabilità morfologica (esempi, basi genetiche, quantificazione); variabilità fisiologica (esempi, basi genetiche, quantificazione); variabilità biochimica (esempi, basi genetiche, quantificazione); variabilità a livello molecolare (esempi, basi genetiche, quantificazione); caratteri quantitativi e qualitativi (esempi); variazione dei caratteri continua e discontinua (esempi); modello semplice: carattere con variazione legata ad un singolo locus, con due alleli codominanti: popolazione polimorfica. Come varia nel tempo? La variazione a quali forze è dovuta? Descrizione della struttura genetica di una popolazione mediante frequenze genetipiche e alleliche (o geniche); equilibrio di Hardy-Weinberg (o legge di Hardy-Weinberg): assunzioni del modello; procedimento per verificare mediante l'uso del test del chi-quadro la significatività degli scostamenti tra osservato e atteso. Forze evolutive: selezione: Selezione naturale: teoria dell’evoluzione per selezione naturale: premesse; fitness: definizione e stima (entro la stessa generazione e da una generazione all'altra) della sopravvivenza all’evento selettivo e del tasso corretto di accrescimento (R), della fitness relativa e del coefficiente di selezione; cause delle differenze di fitness dei diversi fenotipi; ereditabilità: definizione, esempi. Tipi di selezione ed effetti sulle popolazioni: selezione bilanciante (o stabilizzante): come agisce, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), esempi; selezione direzionale: come agisce, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), esempi; selezione disruptiva (o diversificante): come agisce, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), esempi. Resistenza agli antibiotici, ai pesticidi. Forze evolutive: deriva genetica, flusso genico, mutazione, incroci non casuali: Deriva genetica: come agisce, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze, esempi; effetto collo di bottiglia (bottleneck): come agisce, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze, esempi; effetto del fondatore (founder effect): come agisce, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze, esempi. Flusso genico: come agisce, da cosa dipende, come si quantifica, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze, esempi. Mutazione: come agisce, da cosa dipende, come si quantifica, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze, esempi; tassi di mutazioni in organismi diversi. Incrocio non casuale: inbreeding (inincrocio): come agisce, da cosa dipende, come si quantifica (coefficiente di inbreeding, F), cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze (depressione da inbreeding, genetic load), esempi, autofecondazione, eterosi; incrocio assortativo (assortative mating) positivo e negativo: come agisce, da cosa dipende, come si quantifica, cosa modifica (frequenze alleliche, frequenze genotipiche, curva di distribuzione), conseguenze, esempi). -------------------------------------------------------------------------------- Testi: Smith J.E. (1998). Biotecnologie. Zanichelli. Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A. (1998). Ecologia generale. UTET. --------------------------------------------------------------------------------- Ogni studente è tenuto alla presentazione/relazione in classe di articoli scientifici sui vari argomenti studiati: la valutazione di tale presentazione inciderà per 1/3 sulla valutazione finale. Gli studenti che non seguono il corso presenteranno la loro relazione in sede di esame (rivolgersi al docente per gli articoli e altro materiale). Per quanto riguarda il resto dell'esame, verrà fatta una domanda sui principi generali di ecologia e di genetica di popolazioni e evolutiva a cui si fa cenno nelle lezioni (1/3 della valutazione), e una sui benefici e rischi delle coltivazioni GM (1/3 della valutazione).

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IMMUNOLOGIA (C.F.U. 4+1)

A) TITOLARE : Prof. Francesca Romana VELOTTI B) PROGRAMMA:

Introduzione all’immunologia - Cenni di ematopoiesi; le cellule ematopoietiche; organizzazione tissutale del sistema immunitario,

circolazione leucocitaria - L’antigene ed il riconoscimento antigenico da parte dei linfociti B e T - Il Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC): organizzazione genica, struttura molecolare, funzioni. Il

rigetto dei trapianti - Le Cellule che Presentano l’Antigene (APC). La captazione, la processazione e la presentazione

dell’antigene - Il recettore dell’antigene dei linfociti T (TCR): geni, riarrangiamento genico e generazione della diversità,

struttura molecolare - La maturazione dei linfociti T ed il timo: riarrangiamento genico, selezione timica positiva e negativa - L’ attivazione dei linfociti T e la trasduzione del segnale - Le funzioni dei linfociti T Helper (TH): TH di tipo 1 e TH di tipo 2 - Le citochine e i fattori chemiotattici - Le funzioni dei linfociti T Citotossici (CTL) - Il recettore dell’antigene dei linfociti B (BcR): geni, riarrangiamento genico e generazione della diversità,

struttura molecolare - Lo sviluppo dei linfociti B: selezione ed eterogeneità - L’ attivazione dei linfociti B e la trasduzione del segnale - Le funzioni dei linfociti B. - Gli anticorpi (Ab) o immunoglobuline (Ig): struttura molecolare, funzioni - Linfociti “naive” e “memory” - Le cellule Natural Killer (NK): sviluppo, riconoscimento dell’antigene, attivazione, funzioni - La fagocitosi e i sistemi antimicrobici ossigeno-dipendenti ed ossigeno-indipendenti - Il complemento Testi consigliati: - Abbas AK, Lichtman AH, Pober JS, Immunologia Cellulare e Molecolare, Piccin. - Roitt I, Brostoff J, Male D, Immunologia, Zanichelli. - Kuby J, Immunologia, Utet. - Janeway CA, Travers P, Immunobiologia, Piccin.

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LINGUA INGLESE APPLICATA

(C.F.U. 2+2)

A) TITOLARE: DOTT. MARVIN OXENHAM B) PROGRAMMA:

Obiettivi del corso: • Introdurre un vocabolario inglese scientifico di base. • Esercitare nella comprensione di materiale scientifico sia in forma scritta sia parlata. • Affrontare alcune questioni legate alla stesura di testi scientifici in lingua inglese.

Testi • Dispensa del Prof Oxenham: Lingua Inglese Applicata • Matthews, Bowen e Matthews: Successful Scientific Writing (second edition), Cambridge University

Press, 2000 (non è necessario l’acquisto – appunti verranno dati in aula) • Video: Unlocking the Mystery of Life, Illustra Media

Livello del corso e svolgimento delle lezioni • Il corso presuppone un livello soglia B1 (lower-intermediate). • Le lezioni verranno svolte interamente in lingua inglese e consisteranno nella lettura di testi con relativi

esercizi di comprensione e di vocabolario, nella partecipazione a discussioni pilotate, nella visione e disamina di un video scientifico e in esercizi di scrittura.

Schema del corso (32 ORE) Lesson 1: ABC’S IN SCIENCE Lesson 2: ECOLOGY Lesson 3: DESIGN ORIGIN THEORIES (VIDEO) Lesson 4: BIOTECHNOLOGY Lesson 5: ENGLISH AS A SECOND LANGUAGE IN SCIENTIFIC WRITING Lesson 6: WORLD VIEWS

Esame L’esame sarà orale e si articolerà sul contenuto delle lezioni di cui si raccomanda la frequenza.

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METODOLOGIE DI CHIMICA ANALITICA (C.F.U. 4+2)

A) TITOLARE: Prof. Aldo NAPOLI B) PROGRAMMA: L’acqua come solvente. Solvatazione. Concetto di acido e base secondo Broensted. Forza dei protoliti. L’equilibrio chimico. Cinetica di reazione. Stabilità e instabilità. Inerzia e labilità. Unità di misura. Sistema SI. Espressioni della concentrazione. La bilancia. Burette e matracci tarati. Pipette. Equilibri acido-base. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e di basi. Anfoliti. Condizione di titolabilità. Analisi volumetrica. Indicatori acido-base. La preparazione di soluzioni a titolo approssimato e a titolo noto. Sostanze madri. Standardizzazione delle soluzioni. Errori sistematici ed errori casuali. Cifre significative. Precisione e accuratezza. Media e scarto quadratico medio. Equilibri di formazione di complessi. Complessi e chelati. Gli ioni poliamminocarbossilici come leganti. Titolazioni con EDTA. Indicatori metallocromici. Titolazioni di ossidoriduzione. Permanganometria. Indicatori redox. Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione a comune. Potenziometria. Pile. Elettrodi di prima e di seconda specie. Elettrodi indicatori ed elettrodi di riferimento. Elettrodo a idrogeno. Elettrodo di vetro. Misura del pH di una soluzione. Titolazioni potenziometriche. Spettrofotometria per assorbimento UV-visibile. Determinazioni analitiche. Fotometria di fiamma e di assorbimento atomico. Principi di cromatografia. TESTI CONSIGIATI: LIBERTI A., NAPOLI A. Lezioni di Chimica Analitica Euroma Ed., Roma SKOOG, WEST, HOLLER Chimica Analitica – Una introduzione EdiSES, Napoli HARRIS D. C. Chimica Analitica Quantitativa Zanichelli

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METODI MATEMATICI E STATISTICI

(C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Prof. Antonino SCARELLI B) PROGRAMMA:

Statistica descrittiva. Frequenze assolute, relative e cumulate. Distribuzioni e

rappresentazione grafica. Indici statistici di posizione e di variabilità. Quantile qα di ordine α. Spazio degli eventi. Eventi elementari ed eventi composti. Probabilità; definizione oggettiva ed assiomatica. Eventi dipendenti e probabilità condizionata. Probabilità totale e probabilità composta.

Teorema di Bayes. Variabili aleatorie e distribuzioni di probabilità. Leggi di Bernoulli, binomiale, uniforme discreta e di Poisson. Speranza matematica e varianza di variabili aleatorie. Variabili aleatorie continue. Funzione di densità e di ripartizione. Legge uniforme, normale e normale standardizzata. Legge geometrica e legge esponenziale. Legge dei grandi numeri. Modelli con e senza reinserimento. Covarianza e correlazione.

Campionamento. Stimatori media e proporzione campionaria, differenza fra medie e proporzioni campionarie. Intervalli di confidenza. Ipotesi statistiche. Test statistico su una media e su una proporzione. Ipotesi su due medie e su due proporzioni. Test del χ2 su un carattere a due valori e su un carattere a k valori. Indipendenza di due caratteri. Test T di Student per dati appaiati. Retta di regressione. Analisi della varianza. Test U di Mann-Whiney. Algebra delle matrici. Matrice di correlazione. Il modello di Bernadelli. Cenno al modello di Leslie.

TESTI DI RIFERIMENTO E DI CONSULTAZIONE: Invernizzi S., M. Rinaldi, A. Sgarro: Moduli di matematica e statistica, Zanichelli Antonino Scarelli: Appunti di probabilità e statistica (Dispense) Ed. Sette Città, Viterbo.

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MICROBIOLOGIA E PRINCIPI DI MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE (CFU 9)

MICROBIOLOGIA (6 CFU) A) TITOLARE: Prof. Federico FEDERICI B) PROGRAMMA: 1. Storia della Microbiologia: la scoperta del mondo dei microrganismi; la controversia sulla generazione

spontanea; i microrganismi come agenti di malattia e loro ruolo nella trasformazione della sostanza organica. 2. Basi tecniche del laboratorio di microbiologia: il microscopio, richiami di fisica ottica; preparati a fresco e

colorati; microscopia elettronica (a trasmissione ed a scansione), cenni; la coltura pura ed il suo ottenimento; principi generali di nutrizione microbica; preparazione dei terreni colturali; teoria e pratica della sterilizzazione; controlli di sterilità

3. Citologia: cellula procariote ed eucariote: generalità; struttura ed ultrastruttura della cellula batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; la parete cellulare, composizione chimica e caratteristiche; la parete dei batteri Gram+ e Gram-; la parete degli archebatteri e degli eucarioti; la capsula e la virulenza ad essa legata; il movimento e gli organi di movimento; la chemiotassi; l’endospora batterica, struttura, funzione ed importanaza; cenni alle spore degli eucarioti ed alla alternanza di generazione; il mitocondrio e la funzione respiratoria; cenni all’arrangiamento del DNA ed alla divisione cellulare;

4. Fisiologia cellulare: richiami di chimica e biochimica cellulare (energia di attivazione; catalisi ed enzimi; le reazioni biologiche di ossidoriduzione; trasportatori di idrogeno e di elettroni; i composti fosfato con legami ricchi di energia); produzione di energia nei sistemi biologici; la glicolisi e le vie simili; riossidazione del NAD ridotto: fermentazione e respirazione; la fermentazione alcolica e lattica; la respirazione aerobia; il ciclo degli acidi tricarbossilici; il sistema di trasporto degli elettroni; bilancio energetico della respirazione; cenni alla respirazione anaerobia; biosintesi e ricambio del materiale cellulare;

5. Sviluppo microbico: di una singola cellula e di una popolazione microbica; misura dello sviluppo e curva di crescita; repressione catabolica e diauxia; effetto delle condizioni colturali sullo sviluppo microbico;

6. Principi di genetica molecolare e genetica batterica: richiami alla struttura del DNA; azione degli enzimi di restrizione; replicazione del DNA; elementi genetici; riarrangiamento dei geni; trasposoni; il processo di trascrizione; struttura e funzione di mRNA e tRNA; il processo di traduzione e la sintesi proteica; il codice genetico; agenti mutageni e mutazioni; la ricombinazione nei batteri; trasformazione, trasduzione e coniugazione; plasmidi e loro significato biologico;

PRINCIPI DI ECONOMIA INDUSTRIALE ( 3CFU) A) TOTOLARE: Prof. Massimiliano FENICE B) PROGRAMMA:

1. Isolamento, selezione e conservazione dei ceppi di interesse industriale; miglioramento dei ceppi mediante tecniche classiche o tramite tecniche di ingegneria genetica. 2. Tecnologia delle fermentazioni: ceppi, materie prime, la sterilizzazione., recupero dei prodotti. 3. Tecnologia delle fermentazioni: impianti di fermentazione, caratteristiche costruttive dei bioreattori e delle parti accessorie (agitatori, aeratori, sensori, sistemi di controllo). 4. Tecnologia delle fermentazioni: recupero dei prodotti. 5. Esercitazioni: Conservazione di microrganismi di interesse industriale, caratteristiche costruttive degli impianti di fermentazione, controllo dei parametri chimico fisici della fermentazione, aerazione ed agitazione di bioreattori, determinazione della Kla.

Testi consigliati Brock, Biologia dei Microrganismi, volume I II , editrice ambrosiana 2003 Perry Staliey Lori Zanichelli Microbiologia, volume II

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PRINCIPI DI ECONOMIA DELLE BIOTECNOLOGIE

(C.F.U. 5) A) TITOLARE: Prof. Alessandro SORRENTINO

B) PROGRAMMA: Finalità:

Il corso di principi di economia industriale si propone di valutare sulla base di una conoscenza essenziale dei

meccanismi dell’economia di un mercato, lo sviluppo ed i problemi di un settore industriale, quello delle

biotecnologie, in cui la ricerca e l’innovazione giocano un ruolo centrale e decisivo. Il corso si pone pertanto la

finalità di fornire agli studenti alcuni strumenti di base del ragionamento economico che possono aiutare a

comprendere come gli sviluppi del sistema della ricerca ed il suo assetto istituzionale possono guidare le

strategie delle imprese e lo sviluppo di un settore caratterizzato da un forte contenuto innovativo.

Organizzazione e contenuti del corso.

Prima parte: concetti di base della microeconomia

- Aspetti definitori.

- Impresa e costi di produzione.

- Determinazione del prezzo ed equilibrio di un mercato concorrenziale.

- Mercati non concorrenziali: il monopolio.

- Equilibrio del mercato ed efficienza allocativa.

- Fallimenti del mercato: esternalità e beni pubblici.

Seconda parte: cenni di economia dell’innovazione

- Definizioni introduttive: scienza e tecnologia.

- La conoscenza come bene pubblico.

- Le politiche per l’innovazione tra regolamentazione e sostegno.

- Brevetti ed innovazione tecnologia.

Terza parte: economia e politica delle biotecnologie

- Applicazione dell’innovazione biotecnologica: farmaceutica ed agro-alimentare.

- Problemi sollevati dagli OGM e domanda di regolamentazione.

- Protezione della proprietà intellettuale e brevettabilità degli OGM.

- La commerciabilità degli OGM tra principio di precauzione ed equivalenza sostanziale.

- Il contenzioso USA-UE negli accordi multilaterali: WTO e convezione sulla biodiversità.

- TESTI CONSIGLIATI: • Mankiw N.G., Microeconomia, Zanichelli, 2003

• Carlton D.W., Perloff J.M., Organizzazione Industriale, McGraw Hill Italia, 1977

• Malerba F. ( a cura di: ), Economia dell’innovazione, Carocci editore, 2002. • Sorrentino A., “ Il Sistema della Ricerca in Agricoltura e le Politiche per l’Innovazione”, in SIDEA,

Innovazione e Ricerca nell’Agricoltura Italiana, Ed Avenue Media, Bologna

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