Università degli Studi di Perugia

• Modulo 1: Principi di Genetica
• Modulo 2: Genetica molecolare

I MODULO:
Introduzione alla Genetica, definizione di genotipo e fenotipo.
Richiami della struttura cromosomica e del codice genetico, concetti di genoma e di numero cromosomico somatico e gametico.
DNA come materiale ereditario; meiosi, mitosi e loro conseguenze. Concetti di segregazione e ricombinazione. Contenuto C di DNA.
Cromosomi ed eredità. Le leggi di Mendel. Estensioni ed eccezioni alle leggi di Mendel. Gli esperimenti di Morgan e la teoria cromosomica dell'eredità; l'eredità recessiva legata all'X nella specie umana.
Codominanza; brevi cenni alle azioni geniche complementari; penetranza e espressività dei caratteri; alberi genealogici; poliallelismo, gruppi sanguigni ABO e fattore Rh; associazione, mappe e cM.

Il test del Chi-quadro; Bateson e Punnet e l'associazione. La costruzione delle mappe genetiche: attribuzione dei geni ad un gruppo di associazione (mappe di concatenazione). Test di complementazione.

Le mutazioni geniche: cambi di base, inserzioni e delezioni, le cause (spontanee, agenti fisici e chimici). La frequenza di mutazione in avanti e di retromutazione. Il test di fluttuazione e il test di Ames. Cenni sulla riparazione del DNA.

Le mutazioni cromosomiche: inserzioni e delezioni, inversioni, traslocazioni.

Le mutazioni genomiche: aneuploidie e poliploidie.

La genetica batterica e fagica (coniugazione, trasduzione e trasformazione; ciclo litico e lisogeno, incroci nei fagi).

La regolazione dell'espressione genica nei batteri (operone del lattosio). La totipotenza dei nuclei, la clonazione negli animali. Cenni di Genetica dei tumori e di Genetica dello sviluppo.

Introduzione alla Genetica di Popolazioni. Frequenze geniche e frequenze genotipiche. La legge dell'equilibrio di Hardy-Weinberg (H-W). Uso della legge di H-W per stimare le frequenze geniche e per ottenere le frequenze genotipiche all'equilibrio. Valutazione dell'equilibrio di H-W mediante il test del Chi-quadro.
La legge di H-W in presenza di allelismo multiplo. La legge di H-W ed i caratteri legati al sesso. Fattori di disturbo della di H-W: mutazione, selezione, migrazione, unioni non casuali, popolazione poco numerosa ed effetto deriva.
Cenni alla micro ed alla macroevoluzione.

La mappatura negli eucarioti. Test a due punti e test a tre punti. Mappatura dei geni umani. Il metodo del LOD score.
Introduzione alla genomica. Genomi, trascrittomi e proteomi. Anatomia dei Genomi. Caratteristiche genetiche e molecolari dei genomi nucleari eucariotici. DNA ripetitivo e non ripetitivo.
Origine ed evoluzione dei genomi. L'acquisizione di nuovi geni. Famiglie geniche e pseudogeni. Duplicazione genica. Il genoma procariotico e il trasferimento genico laterale. Il DNA non codificante e l'evoluzione del genoma.
L'eredità citoplasmatica e le particolarità genetiche e molecolari dei genomi degli organuli citoplasmatici. Il genoma cloroplastico (cpDNA). Il genoma mitocondriale animale con particolare riguardo a quello umano. Metodi di studio della variabilità molecolare dell'mtDNA umano: dall'analisi degli RFLP al sequenziamento dell'intero genoma.
Modelli Evolutivi e filogenesi molecolare. Metodi per la creazione degli alberi filogenetici. L'orologio molecolare: dalla divergenza molecolare alla stima temporale. Esempi di analisi filogeografica applicata allo studio di origine ed evoluzione dell'Uomo moderno.
Il sequenziamento del DNA con i sistemi di nuova generazione (next generation sequencing e third generation seqeuncing). Il sequenziamento dei genomi: assemblaggio di contigui tramite approccio gerarchico e/o shotgun.
Analisi delle sequenze genomiche. Individuazione delle open reading frame (ORF). Analisi della funzione di un gene: analisi al computer e assegnazione sperimentale della funzione (forward genetics e reverse genetics).RNA interference.
Marcatori molecolari. Classificazione e classi più importanti basate sulla PCR, sull'ibridazione e sul sequenziamento. Diversità della vita. Studio della variabilità delle popolazioni con tecniche molecolari.
Costruzione di mappe genetiche, di associazione con marcatori molecolari e mappe fisiche (concatenazione o linkare). Mappatura fisica (mappe di restrizione, mappe citogenetiche e mappatura con STS). Correlazione tra mappatura genetica e fisica.

Il secondo modulo sarà incentrato sui recenti progressi nella genetica molecolare e la sua applicazione nell'analisi di genomi nucleari e citoplasmatici e nello studio dei meccanismi di base di processi evolutivi e biologici. Le lezioni spesso comporteranno la discussione di pubblicazioni scientifiche recenti.

Lezioni frontali, esercitazioni in laboratorio e seminari didattici.

Brown TA - Genomi 3. Edises.
NB: La studio e la conoscenza delle diapositive delle lezioni sono fondamentali per il superamento dell'esame.

Il corso si propone di ampliare le conoscenze della Genetica facendo acquisire agli studenti nozioni e competenze di Genetica Molecolare spendibili in diversi ambiti dalla genomica all'evoluzione, alla biodiversità, alla genetica medica, etc. Al termine del corso gli studenti dovranno saper applicare una metodologia scientifica per risolvere problemi di genetica molecolare, nonché saper partecipare alla discussione di gruppo su un argomento di ricerca.

http://biotecnologie.unipg.it

http://biotecnologie.unipg.it

Video proiezioni delle lezioni e altro materiale didattico distribuito dal docente.
Esercitazioni: Come analizzare il proprio DNA mitocondriale. Estrazione, analisi RFLP, analisi di sequenze in silico, analisi filogenetica.
Per lo svolgimento della suddetta attività di supporto alla didattica è stata già richiesta la collaborazione a titolo gratuito della Dott.ssa Lancioni Hovirag, mentre il luogo e l'orario di svolgimento saranno comunicati durante il corso.

Frequenza facoltativa delle lezioni. Frequenza obbligatoria delle esercitazioni.

Via del Giochetto, Perugia (aula B, da confermare)