BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI
Anno accademico 2020/2021 - 1° annoCrediti: 8
Lingua di insegnamento: Italiano
Organizzazione didattica: 200 ore d'impegno totale, 130 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 28 di esercitazione
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Fornire agli studenti conoscenze teoriche e pratiche delle principali tecniche utilizzate per l’analisi della struttura e la funzione delle biomolecole, dando particolare rilievo alle metodologie che hanno condotto allo sviluppo di nuove discipline come la genomica, la transcrittomica e la proteomica.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L'insegnamento (6CFU) prevede 42 ore di lezione frontale e 28 ore di esercitazioni in laboratorio. Per le lezioni frontali il docente si avvarrà di presentazioni in power point e di filmati, anche in inglese. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato al fine di rispettare il programma qui riportato.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di Chimica generale, Chimica organica, Biochimica e Genetica agraria
Frequenza lezioni
Fortemente consigliata
Contenuti del corso
La manipolazione degli acidi nucleici. Southern e Northern blots. Marcatori molecolari ed analisi genomica. PCR qualitativa e quantitativa. Tecniche e vettori di clonaggio. La trasformazione genetica dei procarioti. Preparazione e analisi di genoteche. La tecnologia del DNA microarray e Ibridizzazione sottrattiva. Metodi di sequenziamento degli acidi nucleici. RNAseq. La trasformazione genetica degli eucarioti. Cisgenesis e Intragenesis. Genome editing. Vettori di espressione e proteine di fusione. Il DNA ricombinante nell’industria agroalimentare.
Testi di riferimento
1) Biochimica e biologia molecolare: Principi e Tecniche, Wilson K., Walker J., ed. Raffaello Cortina (ottava edizione).
2) Rao R., Leone A., Biotecnologie e genomica delle piante, Idelson-Gnocchi ed.
3) Articoli scientifici forniti dal docente
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Presentazione del corso e genetica molecolare: identificazione del materiale ereditario: esperimenti di Griffith, Avery, Mcload e McCarty | Testo 1: cap 1-4 Testo 2: cap 1 Testo 3: cap 1 |
| 2 | Struttura e funzione del materiale genico: DNA e RNA. Organizzazione del DNA nei cromosomi. (i cromosomi, il cariotipo, mitosi, meiosi, cicli vitali) | Testo 1: cap 1-4-6 Testo 2: cap 1-3 Testo 3: cap 2-4 |
| 3 | Replicazione del DNA. La teoria classica del gene. Organizzazione e trasmissione del materiale ereditario | Testo 1: cap 1-4-6 Testo 2: cap 1 Testo 3: cap 2-4 |
| 4 | Il processo di trascrizione: l’espressione del gene. Le molecole di RNA. Natura del codice genetico. Traduzione del messaggio genetico | Testo 1: cap. 1-5 Testo 2: cap 2 Testo 3: cap 3 |
| 5 | Genotipo e fenotipo. Variabilità genetica e ambientale. I principali fattori di variazione genetica | Testo 1: cap 1-2-9 Testo 2: cap 4-11 Testo 3: cap 1-10 |
| 6 | Riproduzione e trasmissione dei caratteri. L’importanza dell’incrocio intra ed interspecifico nella genetica e nell’agricoltura | Testo 1: cap. 11 Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 13 |
| 7 | Tipi e origine delle mutazioni. Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Auto e allo-poliploidia. | Testo 1: cap. 7 Testo 2: cap 5 Testo 3: cap 8 |
| 8 | Gli esperimenti e i principi di Mendel | Testo 1: cap. 1-2 Testo 2: cap 4 Testo 3: cap 5 |
| 9 | Autofecondazione e re-incrocio. Riduzione dell’eterozigosi e implicazioni per il breeding | Testo 1: cap 1-2-11 Testo 2: cap 4-11 Testo 3: cap 5-11 |
| 10 | Analisi statistica della segregazione genica: il test del chi quadrato. La teoria cromosomica dell’ereditarietà | Testo 1: cap 1-2 Testo 2: cap 4 Testo 3: cap 5 |
| 11 | Caratteri associati al sesso. Allelismo multiplo e incompatibilità in specie vegetali. Interazioni intra ed inter-alleliche | Testo 1: cap. 2-10 Testo 2: cap 4-5 Testo 3: cap 5-7 |
| 12 | Cenni su l’ambiente e l’espressione genica. Cenni sulla genetica non mendeliana: l’eredità extranucleare. | Testo 1: cap 2 Testo 2: cap 4 Testo 3: cap 4-5 |
| 13 | Associazione dei geni. Crossing over e ricombinazione genica | Testo 1: cap 3 Testo 2: cap 5 Testo 3: cap 6 |
| 14 | Mappatura dei geni mediante test a due e a tre punti. Mappe genetiche | Testo 1: cap 3 Testo 2: cap 5 Testo 3: cap 6 |
| 15 | Caratteri qualitativi e quantitativi. Basi genetiche della variabilità continua. Concetti elementari di statistica | Testo 1: cap 1-8-9 Testo 2: cap 11 Testo 3: cap 10 |
| 16 | Scopi dell'analisi della variabilità continua. Il concetto di ereditabilità | Testo 1: cap 1-9 Testo 2: cap 11 Testo 3: 10 |
| 17 | Popolazione mendeliana in equilibrio. La legge di Hardy e Weinberg e fattori di disturbo. Cenni sulla depressione da inbreeding e sull’eterosi | Testo 1: cap 1-11 Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 11 |
| 18 | Variabilità nelle popolazioni naturali di specie vegetali prevalentemente autogame, allogame. | Testo 1: cap. 1-11 Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 11 |
| 19 | Evoluzione e speciazione | Testo 1: cap 10-12; Testo 3: cap 10 |
| 20 | Elementi di genetica applicata al miglioramento delle piante | Testo 1: cap 13-14-15; Testo 3: cap.13 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame è scritto da svolgersi in due ore di tempo e comprende sei quesiti di cui due a risposta aperta, due con risposte a multiscelta, e due problemi o esercizi sugli argomenti trattati. A ciascun esercizio verrà attribuito un punteggio stabilito, per un totale di 31/30 punti. Il raggiungimento del punteggio 31/30 si traduce con il conferimento della lode. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni legate al persistere dell'emergenza epidemiologica Covid-19 lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
1. Descrivere una delle tecniche riportate in programma; 2. Disegnare i primers che consentono l'amplificazione di un DNA target; 3. Identificare i frammenti di DNA derivanti da un esperimento di digestione enzimatica con enzimi di restrizione.