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Metabolomica nel contesto della biologia dei sistemi e delle scienze omiche. Approccio metabolomico e principali tecniche analitiche e di analisi dati. Applicazioni della metabolomica in campo biologico, biomedico, alimentare, ambientale.

Appunti delle Lezioni e materiale didattico consegnato dal docente.
Per specifiche tematiche e su indicazione del docente, gli studenti potranno consultare i seguenti testi disponibili in biblioteca:
- Dewick “Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali” Ed. Piccin
- D’Ischia “La chimica organica in laboratorio” Ed. Piccin
-Hesse "Metodi Spettroscopici in Chimica Organica"

L’insegnamento si prefigge di fornire allo studente una conoscenza di base della metabolomica, come approccio innovativo allo studio dei sistemi biologici.
Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze teoriche sulla metabolomica, sia per quanto concerne l’approccio e i dettagli sperimentali, sia per quanto riguarda possibili applicazioni e utilizzi.
In particolare, lo studente avrà acquisito consapevolezza delle potenzialità dell’approccio e conoscenze relative a disegno sperimentale, preparazione del campione, acquisizione dei dati, analisi dati e loro interpretazione critica.
Lo studente sarà inoltre in grado di interpretare fenomeni biologici sulla base dei fenomeni chimici e metabolici che li determinano.

Conoscenze di base dei principali aspetti relativi alla chimica e alla biologia (già acquisiti nei corsi di studio triennali).

Il corso è articolato in 40 ore di lezioni frontali svolte dal docente associate alla discussione di specifici casi studio estrapolati dalla più recente letteratura scientifica del settore.

L’esame orale sarà volto alla verifica dell’apprendimento dei concetti presentati durante il corso e la capacità di applicare l’approccio a casi studio. La valutazione finale sarà espressa in trentesimi.

Il materiale didattico sarà disponibile anche sul blog: http://chimorg-sun.blogspot.com/

Biologia dei Sistemi e Scienze omiche: Introduzione alla Biologia dei Sistemi. Scienze omiche. Definizione del concetto di metaboloma e metabolomica. Cenni sul metabolismo e peculiarità relative ai diversi Regni. Interazione del metaboloma con genoma, trascrittoma, proteoma e ambiente.

Metabolomica: presentazione dei diversi approcci (target e untarget), classificazione dei diversi approcci. Presentazione del workflow relativo all’applicazione dell’approccio metabolomico.

Dettagli dell’approccio metabolomico: Disegno sperimentale, campionamento e preparazione del campione. Cenni sulle principali tecniche analitiche. Tecniche cromatografiche e dettagli sull’applicazione in metabolomica della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare e spettrometria di massa. Introduzione all’analisi statistica multivariata con approfondimenti su PCA. Approcci utili alla identificazione dei metaboliti. Software, piattaforme online e database per l’analisi dei dati.

Campi di applicazione della metabolomica: Casi studio delle principali applicazioni in campo alimentare, biologico, biomedico e ambientale.

Ulteriori approfondimenti: Cenni sugli approcci multiomici e sulla flussomica.

Italian

Metabolomics in the context of systems biology and omics sciences. Metabolomics approach and main analytical and data analysis techniques. Use of metabolomics in biological, biomedical, food and environmental sciences.

Lecture notes along with learning material provided by the professor.
For specific topics, and upon professor directions, it will be possible to refer to the following books, available at the library:
- Dewick “Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali” Ed. Piccin
- D’Ischia “La chimica organica in laboratorio” Ed. Piccin
--Hesse "Metodi Spettroscopici in Chimica Organica"

The course aims to provide the student with a basic knowledge of metabolomics, as an innovative approach to the study of biological systems.
At the end of the course, the student will have acquired theoretical knowledge on metabolomics, both concerning the experimental approach and details, and concerning the possible applications and uses.
In particular, the student will be aware of the potential of the approach and will have acquired knowledge related to experimental design, sample preparation, data acquisition, data analysis and their critical interpretation.
The student will also be able to interpret biological phenomena on the basis of the chemical and metabolic phenomena that determine them.

Basic knowledge of the main aspects of chemistry and biology (previously acquired in the three-year degree courses).

The course is divided into 40 hours of lectures held by the professor, associated with the discussion of specific case studies extrapolated from the most recent scientific literature.

The oral exam will be aimed at verifying the learning of the concepts presented during the course and the ability to apply the approach to case studies. The final evaluation will be expressed as a fraction of thirty.

The course material will also be available at: http://chimorg-sun.blogspot.com/

Systems Biology and Omics Sciences: Introduction to Systems Biology. Omics sciences. Definition of metabolome and metabolomics. Notes on metabolism and peculiarities related to the different Kingdoms. Interaction of the metabolome with the genome, transcriptome, proteome and environment.

Metabolomics: presentation of the different approaches (target and untarget), classification of the different approaches. Presentation of the metabolomics workflow.

Details of the metabolomic approach: Experimental design, sampling and sample preparation. Introduction to the main analytical techniques. Chromatographic techniques and details on the application in metabolomics of nuclear magnetic resonance spectroscopy and mass spectrometry. Introduction to multivariate data analysis and insights into PCA. Useful approaches to the identification of metabolites. Software, online platforms and databases for data analysis.

Fields of application of metabolomics: Case studies of the main applications in the food, biological, biomedical and environmental sciences.

Further information: Introduction to multiomic approaches and on fluxomics.