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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
MOLECULAR BIOLOGY
Insegnamento
MICROBIAL METAGENOMICS
SCP9087942, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
MOLECULAR BIOLOGY
SC2445, ordinamento 2018/19, A.A. 2019/20
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Curriculum MOLECULAR BIOLOGY [005PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese MICROBIAL METAGENOMICS
Sito della struttura didattica http://biologiamolecolare.scienze.unipd.it/2019/laurea_magistrale_molecularbiology
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Biologia
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile STEFANO CAMPANARO BIO/11

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Discipline del settore biomolecolare BIO/11 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LABORATORIO 1.0 16 9.0
LEZIONE 5.0 40 85.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2018

Syllabus
Prerequisiti: Il corso richiede conoscenze di base relative alla biologia molecolare, alla microbiologia e alla bioinformatica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso di metagenomica microbica intende fornire agli studenti conoscenze relative alla struttura e funzione delle comunità microbiche con particolare enfasi sui procarioti. In particolare verrà affrontato lo studio delle specie non coltivabili e di come queste concorrono a costituire le comunità microbiche. Particolare enfasi verrà posta alle metodologie bioinformatiche utilizzate in questa particolare disciplina.
Modalita' di esame: La verifica delle conoscenze acquisite avviene attraverso una prova scritta a domande aperte, volta ad evidenziare le conoscenze, la capacità di sintesi e di discussione critica acquisite durante il corso. Questa prova è basata sui temi trattati e discussi a lezione.
Criteri di valutazione: I criteri con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e abilità acquisite sono:
1) comprensione degli argomenti trattati;
2) capacità critica di collegamento delle conoscenze acquisite;
3) capacità di sintesi;
4) proprietà delle terminologia utilizzata
Contenuti: Introduzione: la metagenomica come nuovo approccio allo studio delle comunità microbiche.
PARTE 1: Background.
Diversità dei geni dell'rRNA tra i genomi microbici.
Utilizzo dell'operone dell'RNA ribosomale e delle sequenze genomiche ripetute per l'identificazione dei batteri.
Utilizzo di differenti strategie basate sulla PCR per la caraterizzazione delle comunità microbiche.
Il trasferimento genico orizzontale e la ricombinazione plasmano le comunità microbiche.
PARTE 2: Il concetto di specie.
La genomica di popolazione conforma la nostra concezione del concetto di specie microbica.
Gli approcci metagenomici per l'identificazione delle specie microbiche.
PARTE 3: metagenomica.
L'ecologia microbica nell'era della metagenomica.
Accuratezza e qualità del sequenziamento di DNA massivo.
Shotgun sequencing di campioni ambientali: il suo potenziale e le sfide imposte nello studio del mondo microbico.
Librerie metagenomiche per lo screening funzionale.
Verso un'inferenza filogenomica automatizzata.
Metagenomica ad alta risoluzione: rilevazione di specifiche tipologie funzionali in comunità microbiche complesse.
PARTE 4: Consorzi e banche dati.
Esplorazione metagenomica della biosfera “rara” del suolo.
Il consorzio BIOSPAS: Biologia del suolo e produzione agricola.
Il progetto del microbioma umano.
I progetti del microbioma marino.
Il microbioma della digestione anaerobica.
Il Ribosomal Database Project: sequenze e software per analisi dell’rRNA ad alto throughput.
Il server “Metagenomics RAST”.
L'archivio metagenomico dell’EBI.
PARTE 5: analisi assistita da computer.
Analisi comparativa del metagenoma usando MEGAN.
Binning filogenetico di sequenze metagenomiche.
L’ “Iterative Read Mapping and Assembly” consente l'uso di un riferimento molto differente nell'assemblaggio del metagenoma.
Identificazione dell'RNA ribosomale in dataset di dati metagenomici e metatrascriptomici.
SILVA: Un database completo per analisi dei dati di sequenza dell'RNA ribosomale.
ARB: un ambiente software per l’analisi dei dati di sequenza.
Il progetto Phyloware: una struttura software per l’analisi filogenenomica.
MetaGene: Predizione di geni procariotici e fagici in sequenze metagenomiche.
Primers4clades: un server Web per progettare primer PCR specifici per ogni lineage per "Gene‐Targeted Metagenomics".
ESPRIT: stima della ricchezza delle specie mediante l'uso di ampie raccolte di dati rRNA 16S.
PARTE 6: Approcci complementari.
Metagenomic Approaches in Systems Biology.
Verso la metagenomica "focalizzata": un caso di studio che combina l'analisi di isotopi stabili del DNA, "Multiple Displacement Amplification" e metagenomica.
La Suppressive Subtractive Hybridization rivela un ampio trasferimento orizzontale nel metagenoma del rumine.
PARTE 6A: Metatranscriptomica.
Isolamento di mRNA da comunità microbiche ambientali per analisi metatrascrittomiche.
PARTE 6B: Metaproteomica.
La proteomica per l'analisi delle risposte allo stress nei procarioti.
Proteomica delle comunità microbiche.
Sincronicità tra struttura della popolazione e profili proteici.
PARTE 6D: Metabolomica.
“The Small‐Molecule Dimension”: metabolomica basata su spettrometria di massa, saggi enzimatici e analisi dell'immagine.
Metabolomica: strumenti ad alta risoluzione permettono di seguire la crescita batterica a livello molecolare.
PARTE 6E: analisi “single cell”.
Applicazione della citometria per separare le comunità microbiche naturali.
Catturare popolazioni microbiche per la genomica ambientale.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso è organizzato in lezioni frontali i cui contenuti sono presentati in "powerpoint" con ausilio di immagini, schemi e video. L'insegnamento è interattivo, con domande e presentazione di casi di studio, per promuovere la discussione e la riflessione critica in aula.
Al termine di ogni argomento viene proposto agli studenti un breve test di feedback online.
Test periodici di autovalutazione vengono resi disponibili agli studenti tramite "moduli google".
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutto il materiale didattico utilizzato per le lezioni frontali (ppt lezioni, articoli su casi di studio, review di aggiornamento) è reso disponibile agli studenti nella
piattaforma e-learning.
Testi di riferimento:

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Laboratory
  • Working in group
  • Questioning
  • Problem solving
  • Quiz o test a correzione automatica per feedback periodico o per esami
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Acqua pulita e igiene Energia pulita e accessibile La vita sott'acqua La vita sulla Terra