B5844 - GENETICA GENERALE

Conoscenze e abilità da conseguire

L'obiettivo generale è quello di fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio della genetica e delle sue applicazioni biotecnologiche. Al termine del corso, lo studente conoscerà i principi fondamentali della trasmissione dei caratteri e della natura e azione dei geni, comprenderà le basi della variabilità genetica, dal singolo nucleotide alle varianti cromosomiche, e la complessità delle relazioni genotipo-fenotipo. Lo studente sarà inoltre in grado di utilizzare le competenze acquisite per la risoluzione di problemi e l'interpretazione dei dati sperimentali.

Contenuti

Mendel: principi fondamentali dell'ereditarietà

Approccio sperimentale ed analitico degli esperimenti di Mendel; incrocio monoibrido e legge mendeliana della segregazione dei caratteri; concetti di gene e allele.

Incrocio diibrido e legge mendeliana dell'assortimento indipendente; metodi per calcolare i rapporti genotipici e fenotipici.

Analisi statistica dei dati genetici: calcolo delle probabilità e il test del chi-quadrato. Trasmissione di caratteri ereditari nell'uomo: analisi degli alberi genealogici

Divisione cellulare ed eredità dei cromosomi

Richiami sulle fasi del ciclo cellulare negli organismi eucarioti, sul concetto di cariotipo e della struttura e numero dei cromosomi eucariotici; concetti di linea somatica e linea germinale

Mitosi e meiosi: comportamento dei cromosomi nella formazione dei gameti; le leggi di Mendel come conseguenza della dinamica dei cromosomi alla meiosi.

Eredità legata al cromosoma X, compensazione del dosaggio genico e determinazione del sesso.

Ereditarietà di loci legati al cromosoma X in Drosophila (es. locus white); prove della teoria cromosomica del'eredità (esperimenti di Bridges sulla non-disgiunzione).

Determinazione cromosomica del sesso.

compensazione del dosaggio genico nei mammiferi.

Genetica mendeliana nell'uomo

Analisi del pedigree, modelli di segregazione mendeliana (eredità autosomica dominante, autosomica recessiva). legata al cromosoma X)

La funzione molecolare degli alleli

La natura molecolare degli alleli. Conseguenze funzionali delle mutazioni (perdita di funzione, guadagno di funzione). Concetti di aploinsufficienza, effetto dominante negativo.

Estensioni della genetica mendeliana

Modificazioni delle relazioni di dominanza (dominanza incompleta, codominanza); alleli multipli; il sistema di gruppi sanguigni ABO; geni letali.

Interazione tra geni e ambiente; penetranza ed espressività, caratteri influenzati dal sesso.

Diversi geni influenzano il fenotipo: l'interazione genica; epistasi e rapporti mendeliani modificati; analisi di complementazione; eterogeneità genetica.

Variazione continua ed ereditarietà multifattoriale. Spiegazione di come i principi Mendeliani possono spiegare la variazione continua. Teoria poligenica. Caratteri multifattoriali, caratteri multifattoriali a soglia.

Ricombinazione, Linkage, e costruzione di mappe genetiche.

Assortimento indipendente e geni concatenati (in linkage); ricombinazione come conseguenza del crossing-over; mappe genetiche basate sulla frequenza di ricombinazione; analisi di linkage tramite il test-cross.

Relazione tra crossing over e unità di mappa; effetto dei crossing-over multipli; costruzioni di mappe tramite incroci a tre punti; coefficiente di coincidenza e interferenza; funzioni di mappa; differenza tra mappe genetiche e mappe fisiche.

La variabilità genetica.

Mutazioni e variabilità genetica; tipi di mutazioni e loro conseguenze; mutazioni spontanee e indotte; esperimenti che dimostrano che le mutazioni spontanee sono casuali; esempi di agenti mutageni fisici e chimici e loro meccanismo d'azione.

Cenni sui principali meccanismi di riparo del DNA.

Mutazioni e funzione del gene.

Analisi di mutanti nutrizionali in Neurospora crassa e l'ipotesi "un gene-un enzima" di Beadle & Tatum.

Efffetti delle varianti genetiche sulla funzionalità genica e sul fenotipo.

Riarrangiamenti cromosomici e varianti strutturali

Variazioni nel numero e nella struttura dei cromosomi: visione d'insieme. Analisi del cariotipo, FISH, array-CGH.

Aneuploidie e patologie cromosomiche nell'uomo; conseguenze nella separazione dei cromosomi alla meiosi.

Varianti genomiche strutturali (delezioni, duplicazioni, traslocazioni): meccanismi di insorgenza e loro conseguenze.

Analisi molecolare di geni e genomi

Cenni sulle principali tecniche di analisi dei genomi; clonaggio e construzione di libraries genomiche; mappe fisiche e genetiche del genoma; il sequenziamento del DNA (metodo di Sanger); il sequenziamento dei genomi, Human Genome Project.

Analisi della variabilità genomica e identificazione di geni malattia

Analisi della variabilità tra genomi. Genotyping di SNPs e CNV tramite microarray.

Analisi di linkage in pedigree umani, calcolo del lod score.

Clonaggio posizionale di geni responsabili di malattie.

Analisi di linkage a scopo diagnostico o predittivo.

Genetica di popolazione

La variabilità genetica nelle popolazion; frequenze alleliche e genotipiche. L'equilibrio di Hardy-Weinberg.

Meccanismi evolutivi che alterano le frequenze alleliche e genotipiche nelle popolazioni (mutazione, selezione, deriva genetica, migrazione, incroci non casuali e inbreeding); equilibrio tra forze evolutive.

Introduzione alla genetica dei caratteri quantitativi e complessi.

Caratteri quantitativi, concetto di ereditabilità.

Mappatura per associazione per lo studio di caratteri complessi; linkage disequilibrium mapping e GWAS.

Testi/Bibliografia

Michael L. Goldberg, Janice A. Fisher, Leroy Hood, and Leland H. Hartwell GENETICA: Dall'analisi formale alla genomica. 3 ed. Mc Graw Hill

Benjamin Pierce "GENETICA" Zanichelli

Griffiths A,J.F. et al. "Genetica. Principi di analisi formale." Zanichelli

Metodi didattici

Il corso fornisce agli studenti Didattica Digitale Integrativa (DDI) a supporto delle attività di apprendimento e in preparazione alle prove d’esame. Sulla piattaforma moodle Virtuale gli studenti avranno accesso a:

- le slides delle lezioni, oltre a eventuali articoli e link a pagine web, resi disponibili prima della lezione e suddivisi per ciascun argomento del programma
- link a video e animazioni, come supporto extra per comprendere meglio i concetti illustrati a lezione.
- una serie di problemi con soluzioni, divisi per argomento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione dell'apprendimento avviene attraverso una prova che mira a valutare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

• Conoscenza approfondita degli argomenti trattati durante il corso e indicati nel Programma
• Capacità di impiegare queste conoscenze per:
- analizzare i meccanismi dell'eredità biologica a livello molecolare, di famiglie e di popolazioni,
- comprendere ed interpretare i dati sperimentali
- risolvere problemi di genetica di base

La prova consiste in una prova scritta composta da tre sezioni: 1) domande a risposta multipla 2) domande aperte 3) problemi.

Strumenti a supporto della didattica

- Presentazioni PPT

- Materiale didattico integrativo su Virtuale

L'accesso è riservato agli studenti iscritti al corso.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’Ufficio di Ateneo competente (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it). Sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con almeno 15 giorni di anticipo, all’approvazione del/della docente, il/la quale ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell’insegnamento.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Chemello