BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI

Anno accademico 2020/2021 - 1° anno
Docente: Angela Roberta Lo Piero
Crediti: 8
Lingua di insegnamento: Italiano
Organizzazione didattica: 200 ore d'impegno totale, 130 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 28 di esercitazione
Semestre:

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

 ArgomentiRiferimenti testi
1Presentazione del corso e genetica molecolare: identificazione del materiale ereditario: esperimenti di Griffith, Avery, Mcload e McCartyTesto 1: cap 1-4 Testo 2: cap 1 Testo 3: cap 1  
2Struttura 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  
3Replicazione del DNA. La teoria classica del gene. Organizzazione e trasmissione del materiale ereditarioTesto 1: cap 1-4-6 Testo 2: cap 1 Testo 3: cap 2-4  
4Il processo di trascrizione: l’espressione del gene. Le molecole di RNA. Natura del codice genetico. Traduzione del messaggio geneticoTesto 1: cap. 1-5 Testo 2: cap 2 Testo 3: cap 3  
5Genotipo e fenotipo. Variabilità genetica e ambientale. I principali fattori di variazione geneticaTesto 1: cap 1-2-9 Testo 2: cap 4-11 Testo 3: cap 1-10  
6Riproduzione e trasmissione dei caratteri. L’importanza dell’incrocio intra ed interspecifico nella genetica e nell’agricolturaTesto 1: cap. 11 Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 13  
7Tipi e origine delle mutazioni. Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Auto e allo-poliploidia.Testo 1: cap. 7 Testo 2: cap 5 Testo 3: cap 8  
8Gli esperimenti e i principi di MendelTesto 1: cap. 1-2 Testo 2: cap 4 Testo 3: cap 5  
9Autofecondazione e re-incrocio. Riduzione dell’eterozigosi e implicazioni per il breedingTesto 1: cap 1-2-11 Testo 2: cap 4-11 Testo 3: cap 5-11  
10Analisi statistica della segregazione genica: il test del chi quadrato. La teoria cromosomica dell’ereditarietàTesto 1: cap 1-2 Testo 2: cap 4 Testo 3: cap 5 
11Caratteri associati al sesso. Allelismo multiplo e incompatibilità in specie vegetali. Interazioni intra ed inter-allelicheTesto 1: cap. 2-10 Testo 2: cap 4-5 Testo 3: cap 5-7  
12Cenni 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  
13Associazione dei geni. Crossing over e ricombinazione genicaTesto 1: cap 3 Testo 2: cap 5 Testo 3: cap 6  
14Mappatura dei geni mediante test a due e a tre punti. Mappe geneticheTesto 1: cap 3 Testo 2: cap 5 Testo 3: cap 6  
15Caratteri qualitativi e quantitativi. Basi genetiche della variabilità continua. Concetti elementari di statisticaTesto 1: cap 1-8-9 Testo 2: cap 11 Testo 3: cap 10  
16Scopi dell'analisi della variabilità continua. Il concetto di ereditabilitàTesto 1: cap 1-9 Testo 2: cap 11 Testo 3: 10  
17Popolazione mendeliana in equilibrio. La legge di Hardy e Weinberg e fattori di disturbo. Cenni sulla depressione da inbreeding e sull’eterosiTesto 1: cap 1-11 Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 11  
18Variabilità nelle popolazioni naturali di specie vegetali prevalentemente autogame, allogame.Testo 1: cap. 1-11 Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 11  
19Evoluzione e speciazioneTesto 1: cap 10-12; Testo 3: cap 10 
20Elementi di genetica applicata al miglioramento delle pianteTesto 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.