Università degli studi dell'Insubria

CORSO INTEGRATO DI GENETICA

A.A. di erogazione 2016/2017
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in SCIENZE BIOLOGICHE
 (A.A. 2015/2016)
L'insegnamento è composto da diversi moduli, consultare il dettaglio nella sezione Moduli.
Anno di corso: 
2
Crediti: 
15
Ore di attivita' frontale: 
120

OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO

Presentazione
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. Nel secondo modulo (Tecnologie del DNA ricombinante) il corso fornisce allo studente la conoscenza delle basi teoriche delle principali tecnologie ricombinanti e degli approcci sperimentali basati sulle medesime.

Obiettivi formativi
Identificazione dei modelli di trasmissione ereditaria più comuni, capacità di fare previsioni circa la progenie di un incrocio, formulazione di semplici modelli circa i processi evolutivi e valutazione degli effetti della variazione a livello genetico sui processi biochimici, fisiologici e biologico molecolari.
Acquisizione di competenze teoriche e operative nell’ambito delle principali tecniche ricombinanti. 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.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI

Conoscenza e capacità di comprensione
Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio e di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione con riferimento a: meccanismi ereditari della trasmissione dei caratteri, funzionamento dei geni, processi evolutivi, basi teoriche e applicative delle principali tecnologie ricombinanti.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite in ambito teorico e pratico, con riferimento all’approccio professionale relativo alla disciplina impartita.
Dimostrare la capacità di comprensione necessaria per elaborare e sostenere argomentazioni nel campo di studi relativo all’insegnamento stesso, sotto forma di competenza e padronanza della materia di studio tali da effettuare un ragionamento critico e risolvere problematiche relative alla disciplina inerente il corso.

Prerequisiti: 

Si consiglia vivamente di accedere al corso con solide conoscenze di Biologia cellulare e di Chimica organica (corsi del I anno) per il modulo di Genetica e di Genetica per il modulo di Tecnologie del DNA ricombinante.

MODULO DI GENETICA (9 CFU):
Genetica classica - 3.5 CFU
• Richiami sulla struttura cellulare in animali e piante; cromosomi, mitosi e meiosi, importanza biologica e genetica della meiosi.
• Il metodo mendeliano. Incrocio di linee pure, F1 ed F2. La segregazione e l’assortimento indipendente. Geni ed alleli, fenotipo e genotipo. Incrocio di un monoibrido; Reincrocio. Incrocio di diibridi e triibridi. Alleli multipli. Analisi mendeliana nell’uomo: alberi genealogici. L’interazione tra geni.
• Cenni di calcolo delle probabilità. Il concetto di test statistico. Le distribuzioni di frequenza, la distribuzione binomiale. Il test del χ2.
• La teoria cromosomica dell’eredità. Gli esperimenti di Morgan, l’eredità legata al sesso. Concatenazione e ricombinazione tra geni. Reincrocio e mappatura. L’incrocio a tre punti.

Genetica di popolazioni - 1.5 CFU
• Popolazione mendeliana, pool genico, frequenze alleliche e genotipiche. La legge di Hardy-Weinberg.
• La diversità genetica. Effetti della mutazione, del flusso genico, della selezione e della deriva genetica sul pool genico delle popolazioni. L’inbreeding, le “F statistics” e il differenziamento tra popolazio-ni.

Variazioni dell’organizzazione genomica - 0.5 CFU
• Mutazioni cromosomiche: delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni. Effetti genetici.
• Mutazioni genomiche: variazioni del numero dei cromosomi, poliploidia.
La natura del materiale genetico - 1 CFU
• Identificazione del materiale genetico. Struttura del DNA. Cenni sulla replicazione e trascrizione del DNA.
• Meccanismi di scambio di tipo sessuale nei batteri, trasformazione, coniugazione e trasduzione.

Funzione e struttura del gene - 1.5 CFU
• L’ipotesi un gene-un enzima.
• Colinearità gene-proteina.
• Il codice genetico: caratteristiche e decifrazione. Universalità.
• Mutazioni geniche: base molecolare delle mutazioni e loro frequenza. Reversione e soppressione. I geni interrotti. Cenni sulla struttura fine del gene negli eucarioti.
Regolazione dell’espressione genica - 1 CFU
• I concetti generali della regolazione.
• La regolazione nei procarioti: l’operone lac e l’operone trp in E. coli.
• Cenni sulla regolazione negli eucarioti: i micro RNA.

MODULO DI TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE (6 CFU):
Modulo di lezioni frontali (5 CFU, 40 ore)
• Aspetti storici e teorici del clonaggio molecolare.
• Dai plasmidi naturali ai primi vettori di clonaggio.
• Gli enzimi di restrizione e modificazione.
• Procedure di clonaggio: digestione con enzimi di restrizione, ligazione e trasformazione.
• Preparazione ed analisi del DNA ricombinante.
• Vettori di clonaggio plasmidici di seconda e terza generazione. Vettori di espressione.
• Vettori di clonaggio ad alta capacità: vettori basati sul lambda e sul fago P1, cosmidi, vettori PAC, Yeast Artificial Chromosomes (YACs) e Bacterial Artificial Chromosomes (BACs).
• Aspetti teorici dei saggi di ibridazione molecolare.
• Applicazioni dei principi di ibridazione molecolare-1: Southern blot, northern blot e zoo blot. Ibridazione su colonie ricombinanti.
• Applicazioni dei principi di ibridazione molecolare-2: fluorescence in situ hybridization (FISH), RNA in situ hybridization (RNA ISH), comparative genomic hybridization (CGH), ibridazione su microarray.
• Introduzione alla Polymerase Chain Reaction (PCR).
• Applicazioni della PCR: Mutation screening e detection, screening di librerie genomiche o a cDNA, reverse transcription PCR, clonaggio mediante PCR, DOP-PCR, PCR in situ. Cenni sulla digital PCR.
• Real-time PCR e Digital PCR: aspetti teorici e principali approcci metodologici.
• Introduzione alle librerie genomiche. Modalità di costruzione, complessità di una libreria e calcolo dei genomi equivalenti. Librerie a cDNA.
• Approcci di m

Il corso prevede sia lezioni frontali (9 CFU per il modulo di Genetica e 5 CFU per il modulo di Tecnologie del DNA Ricombinante) che esercitazioni di laboratorio (modulo di Tecnologie del DNA Ricombinante 1 CFU).

Per il modulo di Genetica, le attività didattiche saranno sotto forma di lezione frontale. Sono previste alcune lezioni in cui, in presenza del docente, si svolgeranno esercizi sui principali argomenti svolti.
Per il modulo di Tecnologie del DNA Ricombinante, nelle ore di lezione frontale il trattamento degli argomenti è svolto con l’ausilio di presentazioni proiettate in aula, integrate dalla proiezione di filmati didattici. Il modulo di Laboratorio Didattico si terrà nel Laboratorio di Biologia Sperimentale situato al piano viola presso il Dipartimento di Biotecnologie e Scienze della Vita, in via JH Dunant 3 a Varese. Nel corso del modulo di laboratorio, ad ogni studente viene assegnata una postazione per lo svolgimento autonomo degli esperimenti. Viene inoltre fornito ad ogni studente un fascicolo per ogni singola esercitazione da svolgere. Nel corso del modulo di laboratorio è assicurata l’assistenza continua in aula da parte del docente e di uno o più esercitatori. Si ricorda agli studenti che la frequenza dei laboratori didattici è obbligatoria e che è consentita l’assenza solo per un numero di ore non superiori al 25% dello svolgimento del programma didattico di laboratorio. Gli studenti dovranno presentarsi alle lezioni di laboratorio didattico muniti di camice da laboratorio. Inoltre, gli studenti che presentino allergie o intolleranze a farmaci o altre molecole che possano essere presenti in un laboratorio di ricerca devono tassativamente informarne il docente prima dell’inizio del modulo didattico di laboratorio.

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Modulo di Genetica: 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: 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 potrà eventualmente essere richiesta allo studente la soluzione di un problema “brain training” scelto dal docente tra quelli inseriti nella piattaforma e-learning. In sede di esame orale è infine prevista la discussione di un esperimento svolto nel corso di Laboratorio didattico. 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%). La durata media di un esame è di 20-25 minuti e il voto è espresso in trentesimi: l’esame è superato con un punteggio almeno 18/30

– Modulo di Genetica: il docente segnalerà, a inizio corso, una rosa di testi di Genetica. Altro materiale didattico non è necessario e si consiglia vivamente la frequenza alle lezioni.

– Modulo di Tecnologie del DNA Ricombinante: Il testo consigliato è il Watson/Caudy/Myers/Witkowski “DNA ricombinante” – Zanichelli. Può essere prevista l’adozione di altri libri di testo per consultazione, la cui scelta è soggetta a variazione a seconda dell’introduzione di novità editoriali sul mercato dei testi universitari.
Il materiale didattico per le lezioni frontali di questo corso viene periodicamente aggiornato e consiste nelle slides che vengono presentate a lezione dal docente, nei supporti audiovisivi proiettati in aula e in articoli scientifici inerenti gli argomenti trattati a lezione.
Per il modulo di Tecnologie del DNA ricombinante, tutto il materiale didattico sopracitato viene messo a disposizione degli studenti sulla piattaforma e-learning e saranno inoltre inseriti sulla piattaforma e-learning esercizi di “brain training” inerenti un argomento trattato a lezione.
Per il modulo di laboratorio, vengono fornite schede tecniche e fascicoli con il programma sperimentale delle singole sessioni, eventualmente integrati da articoli scientifici.

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A.A. 2017/2018

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE