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Oggetto:
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Biomolecole antiche

Oggetto:

Ancient Biomolecules

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
SVB0165
Docente
Prof.ssa Beatrice Demarchi (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Scienze dei Sistemi Naturali (SSN) D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
L-ANT/10 - metodologie della ricerca archeologica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Non vi sono prerequisiti: il programma proposto consentirà anche agli studenti che non hanno precedentemente maturato conoscenze disciplinari di raggiungere gli obiettivi formativi indicati.

No prior knowledge of the subject is required. By the end of the module, all students will be able to achieve the learning objectives.

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Sommario del corso

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'insegnamento contribuisce all'acquisizione di una solida preparazione culturale e scientifica nell'analisi sistemica dell'ambiente naturale, specificatamente per quanto riguarda l'interazione tra gli uomini e i sistemi naturali, esaminata nella sua dimensione storico-evoluzionistica. L'obiettivo principale è quello di fornire agli studenti gli strumenti concettuali e critici per conoscere gli ambiti di applicazione delle tecnologie biomolecolari nello studio degli organismi del passato. Dato il carattere metodologico dei contenuti, l'insegnamento è rivolto sia alla formazione di esperti in ambito bioarcheologico (valorizzazione di beni paleontologici, antropologici e zooarcheologici) sia in vista della continuazione degli studi in un percorso di terzo livello.


This module will contribute to the main objective of the course, i.e. students will acquire expertise in the systemic analysis of the natural environment, particularly with regard to human-environment interactions and how these have evolved in time. They will develop a conceptual framework, which will enable them to understand and critically evaluate the role of novel biomolecular technologies in the study of past organisms. The module focuses on the methodological aspects of the discipline; as such it is aimed at students who wish to pursue a career in the field of bioarchaeology (including anthropology, zooarchaeology and paleontology) as well as those wishing to continue their studies at doctoral level.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell'insegnamento gli studenti avranno acquisito competenze di tipo teorico-pratico che permetteranno loro di pianificare e/o condurre indagini scientifiche su reperti archeologici, antropologici e paleontologici.  

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

  1. Descrivere la principali classi di biomolecole "antiche": DNA, proteine, lipidi, carboidrati

  2. Comprendere i principali meccanismi di preservazione e degradazione delle stesse in substrati archeologici e/o paleontologici

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

  1. Riconoscere i principali ambiti di applicazione delle metodologie di archeologia biomolecolare / paleobiogeochimica (es. paleoantropologia, zooarcheologia, scienze del Quaternario).

  2. Individuare le metodologie adeguate per lo studio di reperti archeologici e paleontologici per investigare aspetti di sussistenza, mobilità/migrazione, salute/malattia, cambiamenti ambientali e loro impatto sulle popolazioni umane/animali nel passato.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

  1. Comprendere ed esaminare criticamente la letteratura scientifica disciplinare (in inglese)

  2. Valutare il ruolo delle ricerche sulle biomolecole antiche per lo studio delle interazioni uomo-ambiente nel passato

ABILITÀ COMUNICATIVE

  1. Esporre in maniera accurata e sintetica i risultati di articoli scientifici, anche tramite presentazioni power-point.

  2. Contestualizzare i risultati di studi specifici all'interno del panorama attuale di ricerca dei sistemi naturali ed antropici nel passato.

By the end of the module, all students will have acquired theoretical and practical skills, which will enable them to plan and/or conduct scientific analyses on archaeological, anthropological and palaeontological material.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

  1. To be able to describe the main classes of ancient biomolecules: DNA, proteins, lipids, carbohydrates

  2. To understand the main mechanisms of preservation and degradation of organic molecules in a variety of archaeological/paleontological substrates

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

  1. To be familiar with the main fields of application of biomolecular techniques and paleobiogeochemistry (e.g. paleoanthropology, zooarchaeology, Quaternary sciences)

  2. To identify the most appropriate methodologies for studying ancient materials in order to clarify questions regarding subsistence, mobility and migration, health and disease, environmental changes and their impact on human and animal populations in the past.  

DECISION-MAKING

  1. To understand and critically evaluate discipline-specific scientific literature (in english)

  2. To evaluate the role of ancient biomolecules research for clarifying the dynamics of human-environment interactions in the past.

COMMUNICATION SKILLS

  1. To summarise and present to an audience the key points from a range of scientific papers, also with the aid of powerpoint presentations.

  2. To be able to place the findings of selected studies in the wider context of cutting-edge research on natural and anthropic systems in the past.

 

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Programma

Durante la prima parte del programma, tramite lezioni frontali e lettura critica di articoli scientifici, verranno affrontati i seguenti temi: 1. Le principali classi di molecole "fossili" (DNA, proteine, lipidi, carboidrati), incluse le loro caratteristiche chimiche, preservazione in diversi ambienti e substrati (resti umani/animali e vegetali, sedimenti), criteri di autenticità.  2. Metodologie di analisi -omics  per il DNA e le proteine antiche (dalla PCR al Next Generation Sequencing; Spettrometria di massa). 3. Analisi geochimiche (isotopi negli ecosistemi, applicazioni per la paleodieta, paleoecologia, migrazione e geolocalizzazione). 4. Applicazioni per studi di filogenetica, evoluzione, migrazioni, domesticazione, ricostruzione di paleoambienti ed ecosistemi, mobilità e dieta. Il ruolo scientifico delle collezioni naturalistiche e, in parallelo, il ruolo delle analisi scientifiche per la loro tutela e valorizzazione. 

La seconda parte del programma ha carattere pratico-applicativo e si focalizzerà sulle tecniche di preparazione di campioni antichi per le analisi biomolecolari e sull'interpretazione critica dei dati risultanti, inclusi cenni di bioinformatica. Nello specifico, gli studenti e le studentesse acquisiranno esperienza pratica nella preparazione di campioni antichi per le analisi di proteine e lipidi, inclusi protocolli di estrazione nel laboratorio di archeologia biomolecolare, e nell' interpretazione dei dati generati tramite tecniche analitiche quali MALDI-TOF, LC-MS/MS, GC-FID, e GC-MS. 

The first part of the programme will include both frontal lecturing and seminars dealing with the critical analysis of scientific papers in the classroom. The main themes will be: 1. Main classes of ancient biomolecules (DNA, proteins, lipids, carbohydrates), including an introduction to their chemistry and their preservation potential in different environments and substrates (human/animal/plant remains and sediments) and criteria for testing their authenticity.  2. -omics technologies for ancient DNA and protein analysis (PCR, Next Gen Sequencing, Mass Spectrometry). 3. Stable isotope geochemistry (isotopes applications for palaeodiet, palaeoecology, migration and provenancing). 4. Applications for phylogenetics, evolution, migration, domestication, palaeoenvironmental reconstructions, mobility and diet. 5. The scientific role of natural history collections and the potential of biomolecular analyses for their safeguard and valorization. 

This theoretical part will be followed by a second section, which will include a series of practical activities with a focus on sample preparation for molecular analyses, data interpretation (including elements of bioinformatics) and critical evaluation of the results. More specifically, students will acquire experience in good laboratory practice, familiarity with targeted extraction protocols for proteins and lipids, skills in the data analysis and interpretation of mass spec data (generated by different instruments, including high-resolution LC-MS/MS). 

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento è strutturato in 48 ore di attività. La didattica frontale si costituisce di lezioni teoriche inframmezzate a seminari durante i quali gli studenti, in gruppo, analizzeranno articoli scientifici in inglese e ne esporranno i contenuti tramite presentazioni power-point. Gli articoli verranno forniti dalle docenti. Le esercitazioni prevedono attività di tipo pratico-applicativo (laboratorio paleoproteomica, analisi di dati).

La frequenza è caldamente consigliata, soprattutto per le attività pratiche. 

A causa dell'emergenza sanitaria dovuta a COVID 19 non è possibile ora definire le modalità di insegnamento che potranno essere adottate. Tuttavia, se la situazione sanitaria lo permetterà, le lezioni verranno effettuate in presenza. Se, invece, l'emergenza COVID dovesse non consentire (in tutto o in parte) le lezioni in presenza, sarà comunque possibile seguire l'insegnamento da remoto, accedendo alla virtual room WebEx della docente durante l'orario di lezione.

https://unito.webex.com/meet/beatrice.demarchi

Le lezioni verranno registrate e rese disponibili sulla piattaforma Moodle dei moduli al fine di garantire la fruizione asincrona. Su Moodle saranno altresì messe a disposizione le slides delle lezioni e tutti i materiali di approfondimento. Si consiglia l'iscrizione tempestiva alla pagina, in quanto le comunicazioni relative all'insegnamento verranno effettuate preferenzialmente tramite questo canale.

The module will include 48 hours of teaching. The lectures will comprise a mix of frontal teaching and seminars during which groups of students will analyse scientific papers and will learn to present the key points, also using Powerpoint presentations. The articles will be provided by the teachers. During the second part of the module, the students will engage in some practical activities related to sample preparation and data interpretation.  

Attendance is highly recommended, especially for practicals. 

Due to the ongoing COVID-19 pandemic, it is not possible to be sure of the teaching methods that can be adopted. If the health situation will allow it, the lessons will be held in the classroom. If, on the other hand, the COVID emergency will prevent lessons to be held face-to face (completely or partially), students will be able to attend online classes by accessing the teacher' WebEx virtual room during timetabled teaching hours
  • https://unito.webex.com/meet/beatrice.demarchi

Lessons will be recorded and made available on the Moodle platform in order to guarantee asynchronous use. The slides of the lessons and all support materials will also be available on Moodle. Registration on the course's Moodle webpage is recommended, as communications relating to teaching will preferentially take place through this channel.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà tramite presentazione Powerpoint di un articolo scientifico a scelta dello studente tra quelli messi a disposizione dalla docente. La presentazione (15-20 minuti) verrà seguita da un esame orale (15-20 minuti) sull'intero programma. Entrambe le prove sono volte a verificare la padronanza concettuale, la proprietà di linguaggio (incluso l'utilizzo della terminologia tecnica) e le capacità critiche dello studente. La presentazione verrà valutata con un punteggio compreso tra da 0 a 26 punti, a cui si potranno aggiungere fino a 6 punti per l'esame orale.

EMERGENZA COVID-19: Se possibile, l'esame si terrà in presenza. In caso contrario, si utilizzerà la modalità telematica (collegamento Webex) secondo le modalità sopra descritte. Gli studenti non frequentanti sono pregati di contattare la docente al fine di concordare l'articolo scientifico da analizzare in vista dell'esame. 

The assessment will include two parts: a 15-20-minute Powerpoint presentation of a scientific article chosen by the student from a list of papers given by the teacher. This will be followed by an oral exam (also 15-20 minutes) on the rest of the programme. Both are aimed at assessing the knowledge of key concepts as well as the student's communication skills (including the correct use of technical language). Between 0 and 26 points will be assigned to the presentation, and up to 6 points will be added for the oral exam.

COVID-19 EMERGENCY: The exam will take place in the classroom if at all possible. If not, we will use the Webex platform, according to what described above. Students who will not attend the course are invited to contact the teacher in order to discuss the scientific paper which they will need to analyse for the exam. 

Oggetto:

Attività di supporto

Non previste, ma la docente è a disposizione degli studenti che richiedano chiarimenti nel corso delle lezioni.


These are not scheduled, but the teacher will be available for extra clarification during the module.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Non esistono testi di riferimento per questo insegnamento. La docente fornirà le presentazioni Powerpoint e gli articoli scientifici (in inglese) che verranno discussi in aula. 

La lettura del testo seguente è consigliata per la parte di paleoproteomica:

  • Demarchi, B., 2020. Amino acids and proteins in fossil biominerals. Wiley & Sons. ISBN 978-1119089445


There are no key reference books for this module. The teacher will provide the slides used during the lessons as well as the scientific articles (in English) for the seminars.

The following textbook is suggested for the ancient proteins part of the programme.

  • Demarchi, B., 2020. Amino acids and proteins in fossil biominerals. Wiley & Sons. ISBN 978-1119089445


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Note

 

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Corsi che mutuano questo insegnamento

Registrazione
  • Aperta
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 12/07/2021 08:57
    Location: https://naturali.campusnet.unito.it/robots.html
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