Università degli studi dell'Insubria

MODULO DI TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE

A.A. di erogazione 2014/2015

 (A.A. 2013/2014)
Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Settore disciplinare: 
GENETICA (BIO/18)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
88
Dettaglio ore: 
Lezione (40 ore), Esercitazione (32 ore), Laboratorio (16 ore)

Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi:

Il Corso Integrato di Genetica, strutturato su due moduli in semestri consecutivi, è volto nel primo modulo (Genetica) a rendere familiare lo studente con i meccanismi ereditari della trasmissione dei caratteri, comprendere i meccanismi di base del funzionamento dei geni, con particolare riguardo alla relazione tra tipo di mutazione e fenotipo, infine apprendere i modelli e le tecniche alla base dello studio dei processi evolutivi. Inoltre nel secondo modulo (Tecnologie del DNA ricombinante) lo studente acquisirà la conoscenza delle basi teoriche delle principali tecnologie ricombinanti e degli approcci sperimentali basati sulle medesime. Al termine del corso integrato lo studente sarà in grado di identificare i modelli di trasmissione ereditaria più comuni, di fare previsioni circa la progenie di un incrocio, di formulare semplici modelli circa i processi evolutivi e, in generale, di valutare gli effetti della variazione a livello genetico sui processi biochimici, fisiologici e biologico molecolari. Avrà inoltre la capacità di elaborare un piano sperimentale nell’ambito della moderna ricerca in campo genetico e biologico-molecolare sulla base della conoscenza delle tecniche del DNA ricombinante.

MODULO DI GENETICA
Modalità di verifica dell’apprendimento:
La verifica delle conoscenze apprese avviene mediante una prova d’esame orale al termine del corso. Durante la prova, allo studente viene fatto volgere un semplice esercizio volto a verificare la conoscenza della genetica mendeliana e vengono poste domande che ne verifichino le competenze specifiche e gli strumenti logici e metodologici acquisiti nei campi della genetica molecolare, della genetica dei microrganismi e della genetica di popolazioni, oltre alla capacità dello studente di sintetizzare e comunicare le informazioni utilizzando un linguaggio corretto per la materia. La durata media di un esame è di 25-30 minuti e il voto è espresso in trentesimi: l’esame è superato con un punteggio almeno 18/30.

MODULO DI TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE:
Modalità di verifica dell’apprendimento

L’apprendimento viene verificato mediante un approfondito colloquio orale, finalizzato all’accertamento dell’acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità attese.
Nel corso della prova di esame orale, è previsto l’accertamento della capacità di analisi critica e di autonomia di giudizio degli studenti sugli argomenti principali del corso (non meno di 3 domande). Inoltre sarà richiesta la conoscenza degli argomenti trattati a lezione, riassunti nel materiale didattico disponibile sul sito e-learning (non meno di 3 domande). In sede di esame sarà infine chiesta ad ogni studente la soluzione di un problema “brain training” scelto dal docente tra quelli inseriti nella piattaforma e-learning.
Il giudizio finale comporta l’attribuzione di un voto finale espresso in trentesimi e terrà conto dell’esattezza e della qualità delle risposte (70%), della capacità di motivare adeguatamente affermazioni, analisi e giudizi (20%) e dell’abilità comunicativa mostrata durante il colloquio (10%).

Non sono previste propedeuticità, ma si consiglia vivamente di arrivare al corso con conoscenze di Biologia cellulare e di Chimica organica (corsi del I anno) per il modulo di Genetica e con le conoscenze di base di Genetica per il modulo di Tecnologie del DNA ricombinante.

MODULO DI GENETICA:
Genetica classica - 3.5 cfu
o Richiami sulla struttura cellulare in animali e piante; cromosomi, mitosi e meiosi, importanza biologica e genetica della meiosi.
o Il metodo mendeliano. Incrocio di linee pure, F1 ed F2.
o Cenni di calcolo delle probabilità. Il concetto di test statistico. Le distribuzioni di frequenza, la distribuzione binomiale. Il test del χ2.
o La teoria cromosomica dell’eredità.

Genetica di popolazioni - 1.5 cfu
o Popolazione mendeliana, pool genico, frequenze alleliche e genotipiche. La legge di Hardy-Weinberg.
o La diversità genetica.

Variazioni dell’organizzazione genomica - 0.5 cfu
o Mutazioni cromosomiche: delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni. Effetti genetici.
o Mutazioni genomiche: variazioni del numero dei cromosomi, poliploidia.

La natura del materiale genetico - 1 cfu
o Identificazione del materiale genetico. Struttura del DNA. Cenni sulla replicazione e trascrizione del DNA.
o Meccanismi di scambio di tipo sessuale nei batteri, trasformazione, coniugazione e trasduzione.

Funzione e struttura del gene - 1.5 cfu
o L’ipotesi un gene-un enzima.
o Colinearità gene-proteina.
o Il codice genetico: caratteristiche e decifrazione. Universalità.
o Mutazioni geniche.

Regolazione dell’espressione genica - 1 cfu
o I concetti generali della regolazione.
o La regolazione nei procarioti: l’operone lac e l’operone trp in E. coli.
o Cenni sulla regolazione negli eucarioti: i micro RNA.

MODULO DI TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE:

MODULO DI TECNOLOGIE RICOMBINANTI (40 ore, 5 CFU)
o Aspetti storici e teorici del clonaggio molecolare.
o Dai plasmidi naturali ai primi vettori di clonaggio.
o Gli enzimi di restrizione e modificazione.
o Procedure di clonaggio: digestione con enzimi di restrizione, ligazione e trasformazione.
o Preparazione ed analisi del DNA ricombinante.
o Vettori di clonaggio plasmidici di seconda e terza generazione.
o Vettori di clonaggio ad alta capacità.
o Aspetti teorici dei saggi di ibridazione molecolare.
o Applicazioni dei principi di ibridazione molecolare-1.
o Applicazioni dei principi di ibridazione molecolare-2.
o Introduzione alla Polymerase Chain Reaction (PCR).
o Applicazioni della PCR.
o Real-time PCR.
o Tecniche di sequenziamento del DNA.
o Introduzione alle librerie genomiche.
o Approcci di mutagenesi: Overlap-extension PCR, Metodo di Kunkel, mutagenesi a cassetta, error-prone PCR. Recombineering in cloni ricombinanti batterici.
o Teoria ed applicazione dell’RNA interference.
o Saggi di trasferimento genico in cellule eucariotiche: trasfezione con calcio fosfato, lipofezione, elettroporazione, infezione con vettori virali.
o Metodi per la definizione delle regioni regolative di un gene: Siti di ipersensibilità alla DNAsi, saggi di trasferimento genico con geni reporter, DNA footprinting, Electrophoretic Mobility Shift Assay(EMSA).
o Introduzione agli organismi transgenici. Sistemi modello per la transgenesi. Metodi per la produzione e l’analisi di organismi transgenici murini.
o Sistemi transgenici ad espressione regolata.
o Approcci di gene targeting. Gene “knock-out” e “knock-in” in sistemi modello murini. Analisi del fenotipo e metodi per il gene “knock-out” condizionale.
o Mappe genetiche e marcatori molecolari.
o Cenni sulla costruzione di mappe fisiche di un genoma.

MODULO DI LABORATORIO DI TECNOLOGIE RICOMBINANTI (1 CFU)

MODULO DI GENETICA:
Il docente segnala, a inizio corso, una rosa di testi di Genetica.

MODULO DI TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE:
- Slides
- Watson – Caudy – Myers - Witkowski “DNA ricombinante” - Zanichelli