Genetica

Laurea triennale in Scienze Biologiche

MODALITA’ DI ESAME E RISULTATI DELLE PROVE SCRITTE

Informazioni generali sul corso. Leggere attentamente quanto segue.

Il primo semestre prevede lezioni in presenza. Le registrazioni saranno rese disponibili su questa pagina alla fine del corso.

LABORATORI di GENETICA.

Prenotarsi su questo link.

I docenti di riferimento sono la Professoressa Federica Gemignani e la Dottoressa Monica Cipollini.

Vi prego di rivolgervi a loro per ogni richiesta: monica.cipollini@unipi.it

Non si accede all’esame se non si e’ frequentato compiutamente il laboratorio e se non si sono gia’ sostenute le propedeuticita’.

Alla prova scritta di esame troverete due domande che riguarderanno i laboratori:

una domanda vertera’ su quanto appreso in laboratorio (in presenza) e una vertera’ sul materiale di questa dispensa che invito a studiare bene.

1) Libri di testo consigliati: a)"Genetica. Principi di analisi formale", by Anthony Griffiths (Zanichelli)

b) Eserciziario di Genetica con guida alla soluzione. Daniela Ghisotti, Luca Ferrari. Ed. Piccin.

c) DISPENSA RELATIVA ALLA ESPERIENZA DI LABORATORIO. SCARICA QUI.

Questa dispensa costituisce il materiale utile da studiare per rispondere adeguatamente alla domanda di esame relativa all’esperienza di laboratorio.

2) Tipologia di lezioni: 7 crediti sono costituite da lezioni di tipo frontale.

1 credito e’ costituito da esercitazioni interattive con domande a risposta multipla e risoluzione di problemi numerici di genetica formale.

(68 ore complessive) 1 credito e’ costituito da 16 ore di laboratorio

3) Attivita’ aggiuntive Laboratorio di Biologia Sperimentale. Colture di linfociti di sangue periferico vengono trattate con sostanze mutagene/clastogene e si effettuera’ il riconoscimento e il conteggio delle aberrazioni cromosomiche indotte. Consultare il link e scrivere a monica.cipollini@unipi.it per essere messi in lista di attesa (si consiglia di prenotarsi con largo anticipo dato che non si possono accettare piu’ di 8 studenti a semestre).

Per le tesi di tipo triennale, seguire questi videotutorial: (a) e (b).

4) Il programma del corso: Calendario e programma degli argomenti trattati sono riportati di seguito. Gli appelli successivi al 30/05 saranno incentrati sul programma dell'a.a precedente. Quelli dal 01/06 si tengono sull’ultimo anno di corso. Si consiglia di comparare i programmi ed eventualmente aggiornare la preparazione. Le modifiche annuali sono molto contenute al fine di permettere a tutti gli studenti di procedere con l’esame anche avendo seguito il corso negli anni meno recenti.

5) I ricevimenti: Non esiste un orario specifico di ricevimento. Occorre prenotare un appuntamento col docente all'indirizzo: stefano.landi@unipi.it

NELLO SCRIVERE LE POSTE ELETTRONICHE AL DOCENTE SI RACCOMANDA DI NON UTILIZZARE PIU’ IL VECCHIO INDIRIZZO slandi……. POICHE’ VIENE CONSULTATO MOLTO RARAMENTE.

UTILIZZATE UNICAMENTE L’INDIRIZZO: stefano.landi@unipi.it

SCRIVETE SEMPRE UTILIZZANDO IL VOSTRO INDIRIZZO ISTITUZIONALE (….unipi.it). NON USARE e-mail PRIVATE CHE SONO FILTRATE DAL SISTEMA ANTI-SPAM.

Non utilizzare e-mail CON ….google.com …yahoo.com… ETC che vengono eliminate dall’anti-spam).

6) L’esame: Segui questo link per le modalita’ di esame, le esercitazioni di laboratorio, le verbalizzazioni le date degli appelli, L' ISCRIZIONE agli esami e i risultati delle prove scritte.

Si ricorda che non si accede all’esame se non si e’ frequentato compiutamente il laboratorio e non si sono gia’ sostenute le propedeuticita’.

7) Consigli: All'esame ci si presenta con:

1) FOGLIO PER BRUTTA COPIA

2) CALCOLATRICE,

3) DOCUMENTO DI IDENTITA',

4) PENNA (BLU O NERA).

5) COMPUTER PORTATILE (in grado di rimanere carico per almeno 2 ore e in grado di collegarsi alla rete WiFi. L’esame scritto si svolge utilizzando Google Forms) o TABLET con (OBBLIGATORIO) schermo di almeno 10” e stand verticale (non e’ permesso lasciare il tablet in posizione orizzontale).

La consegna forzata della prova scritta al punto in cui essa si trova scatta nel momento in cui si e' sorpresi a copiare da compagno o da appunti o tramite utilizzo di altri mezzi di comunicazione.

8) Domande frequenti o di interesse generale ricevute tramite e-mail: le FAQ (frequently asked questions)

9) Informazioni utili sui laboratori di Genetica. Si invita a contattare direttamente le docenti resposnabili: Professoressa Federica Gemignani (federica.gemignani@unipi.it) e D.ssa Monica Cipollini (monica.cipollini@unipi.it)

CALENDARIO PIANIFICATO PER L’ANNO 2022-2023

Il programma ufficialmente svolto si trova nel Registro delle Lezioni al sito:

https://unimap.unipi.it/registri/registri.php?ri=9583&tmplt=principale.tpl

–Attenzione: i link video potrebbero non partire automaticamente e in certi casi parte solo il file audio.

Nel caso, si consiglia di clickare sul link col pulsante destro del mouse e salvare sul PC il file usando “Salva destinazione con nome”.

Usare poi un player per leggere il file MP4, consigliato VLC player.

I file di 90 minuti corrispondono a circa 2GB. I tempi di scaricamento variano in relazione alla rete.

Anno accademico 2022-2023, programma svolto.

Data					Genetica	TOT
Giorno	Mese	Anno	Giorno	Ora inizio	Ora fine	ore	Aula
29	Set	22	Gio	10h30	12h30	2	NobA

Diapositive: Set 1 e Set 2 scaricabile

Recording: Link

Introduzione al corso. Pillole di statistica. Il calcolo delle probabilita’ e il test del chi-quadro. Introduzione a Mendel. La vita di Mendel.

Le accortezze sperimentali, il disegno dello studio. Metodo scientifico. Il lavoro di Mendel: la prima legge (la dominanza).

Ott

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link

Riepilogo dei 7 fenotipi analizzati da Mendel. Gli esperimenti di Mendel che producono la seconda legge. Segregazione 3(2:1):1.

Il quadrato di Punnet. Il test-cross. Enunciazione della seconda legge di Mendel (segregazione allelica).

Riepilogo e esempio di applicazione del test del chi-quadro al test-cross.

Prima e seconda legge di Mendel e l’analisi degli alberi genealogici.

Caratteri autosomici recessivi, assegnazione dei genotipi nei pedigree e calcolo di probabilita’ dei portatori. Fenilchetonuria.

Ott

Gio

10h30

12h30

NobA

Recording: Link

Esercizi con inbreeding. Caratteri autosomici dominanti. Il nanismo acondroplasico. Pedigree e assegnazione dei genotipi. Esadattilia. Brachidattilia.

Piebaldismo. Penetranza incompleta, espressivita’ variabile. Penetranza incompleta e espressivita’ variabile. Sindrome di Marfan.

Corea di Huntignton: esempio di Penetranza variabile con l’eta’. Esempi di espressivita’ variabile: pelliccia di animali, neurofibromatosi.

Esercizi sulle prime due leggi di Mendel.

Ott

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link

Ancora esercizi sui pedigree e sulle prime due leggi di Mendel.

La terza legge di Mendel. Incrocio e autoimpollinazione di diibridi. Segregazione 9:3:3:1. Il quadrato di Punnet o il calcolo delle

Probabilita’ per predire la progenie. La segregazione indipendente degli alleli di due geni differenti.

Test cross e verifica della predizione basata sulla terza legge di Mendel mediante l’utilizzo del test del chi-quadro.

Esercizi sulla terza legge di Mendel.

Concetti di statistica con l’utilizzo di un programma simulante il lancio di un dado:

1) Scarica il file di Excel.

2) Nel campo giallo T15 inserisci se vuoi un dado truccato (indica la faccia che preferisci che esca. 0 equivale a dire che il dado non e’ truccato).

3) se hai deciso per una faccia preferenziale del dado truccato allora specifica nella cella gialla U15 ogni quanti lanci vuoi che esca la faccia del dado

(un numero basso indica che la faccia truccata esce spesso)

4) vai sul menu “Visualizza” o “View”. Poi sul tasto a destra “Macro”. Poi su “visualizza Macro”, poi su “Macro1”, poi clicca “Esegui”

Messaggio: se il numero di lancio e’ troppo basso il test del chi quadro non riuscira’ a identificare una differenza statisticamente significativa tra le attese (dado regolare) e i dati osservati.

Se immettete una intensita’ di trucco troppo bassa, non riuscirete a osservare una differenza statisticamente significativa. Allora dovrete aumentare il numero di lanci (osservazioni).

Se l’intensita’ del trucco e’ elevata, basteranno pochi lanci.

Ott

Gio

10h30

12h30

NobA

Diapositive: Set 3 ; scaricabile

Recording: Link

Ancora esercizi sulle leggi di Mendel, assegnazione dei genotipi, calcolo di probabilita’

Sintesi di linee pure. Calcolo della percentuale di ibridi in caso di libera autofecondazione.

Esempio del riso.

Virescenza degli ibridi.

Ott

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link1 e Link2

La struttura del DNA, diffrazione, luce e cistallizazione. Il lavoro di Rosalind Franklin, Maurice Wilkins, James Watson and Francis Crick.

Emieliche antiparallele, polarita’ 5’>3’, aromaticita’ delle basi del DNA, solco maggiore, solco minore. Gli esperimenti di Cairns e la bolla di replicazione.

Origine di replicazione procariota e eucariota. Meccanismo di inizio della replicazione del DNA.

Polimerizzazione, sintesi del DNA dal 5’ al 3’. Tipi di DNA polimerasi (procarioti: I, II, III; eucarioti: alfa, beta, gamma).

Attivita’ polimerasica ed esonucleasica 3’>5’ e 5’>3’.

Ott

Gio

10h30

12h30

NobA

Recording: Link1

Diapositive: Set 4 ; scaricabile

Attività polimerasica ed esonucleasica delle DNA polimerasi I (alpha) e III (gamma).

La tautomeria delle basi quale fonte di mismatch (mutazione spontanea durante la replicazione del DNA).

Forme imminiche e enoliche delle basi azotate.

Meccanica della polimerizzazione del DNA. Frammenti di Okazaki e attività delle DNA polimerasi.

Replicazione dei telomeri. Azione della telomerasi. Telomeri e senescenza cellulare, immortalizzazione cellulare, cancro e invecchiamento.

Elicasi di Werner.

Nucleosomi, cromatina e struttura dei cromosomi.

Proteine istoniche, dimensioni del DNA, dei nucleosomi, della cromatina ai vari livelli di condensazione.

Struttura a “collana di perle”. Fibra da 30nm. Scaffold e loops. Massima condensazione cromatinica (alla metafase), comparsa dei cromosomi visibili al microscopio ottico.

Cromatidi fratelli da 700nm cadauno.

Replicazione dell’ottamero. Segnali epigenetici (metilcitosine) e passaggio dell’informazione epigenetica alle cellule figlie. Istoni e mantenimento dell’informazione epigenetica.

Ott

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link1

Esercizio in aula di riepilogo della seconda legge di Mendel. Replicazione e segnali epigenetici.

Uno sguardo di insieme del genoma umano. DNA nucleare e DNA mitocondriale. Similarita’ e differenze.

Il cariotipo umano. Bandeggio G, bandeggio Q.

Il ciclo mitotico. G0, G1, Fase S, G2 e Fase M (mitosi).

Ott

Gio

10h30

12h30

NobA

Recording: Link1

Diapositive: Set 5 ; Set 6 ; Set 7 ; Set 8 ; scaricabile

Le fasi della mitosi. Le fasi della meiosi.

Teoria cromosomica dell’eredita’: le basi fisiche per le leggi di Mendel.

Oltre le leggi di Mendel: “Coupling” di Bateson e Punnett.

Morgan e la teorica cromosomica dell’eredita’: le basi fisiche per il “coupling” (linkage, associazione).

Geni associati, geni in linkage.

Le fasi della meiosi e le sottofasi della profase I.

Formazione del complesso sinaptonemale. Fluorescent In Situ Hybridization per lo studio dei domini cromosomici all’interfase.

Ploidia (n) e quantita di DNA (C) durante le fasi della meiosi.

Il crossing-over.

Cicli vitali di organismi diversi. Alcuni aplonti, alcuni diplonti, alcuni aplo/diplonti.

Lo studio della meiosi usando Neurospora crassa (fungo ascomicete) come organismo modello.

Ciclo vitale di N. crassa e le ascospore.

Visualizzazione della segregazione indipendente (III legge di Mendel) nelle ascospore.

Ott

Lun

Lezione non svolta

Nov

Mar

Festa accademica

Nov

Gio

10h30

12h30

NobA

Recording: Link1

Illustrazione del modello di ascospore (N. crassa) per la visualizzazione delle segregazioni di I e II divisione meiotica.

Descrizione di possibili modelli che spiegano come avviene la ricombinazione omologa. I modelli prevedono la formazione dei “nick” sul DNA, uno scambio di emieliche (esiste il modello reciproco-simmetrico e un modello con “ansa a D” asimmetrico), la formazione del DNA eteroduplex e la formazione dell’ “intermedio di Holliday”.

DNA eteroduplex e la conversione genica.

Geni associati (linkage) e distanza di mappa. Caso di mutazioni in “cis” e in “trans”. Identificazione dei gameti ricombinanti in F2 e dei gameti parentali. Calcolo della distanza di mappa genetica.

Esercizi relativi alla distanza di mappa (in centiMorgan, cM) tra due geni.

Nov

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link1

Riepilogo della mappatura a due punti.

Alfred Sturtevant e l’’incrocio a tre punti. Mappatura di 3 geni. Esercizi.

Eredità sessuale.

Determinazione del sesso in uomo e in Drosophila melanogaster.

Descrizione dei cromosomi X e Y.

Nov

Gio

10h30

12h30

NobA

Recording: Link1

Esempi di incrocio D. melanogaster: occhio bianco x occhio rosso quando il fenotipo recessivo è nella linea pura paterna o in quella materna. Risultato degli incroci della F1 e della F2.

Esempi di caratteri recessivi legati all’X (Daltonismo e Distrofia Muscolare di Duchenne).

Esercizi sull’eredità legata al sesso.

Nov

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link1

Più esercizi sull’eredità Mendeliana e legata al sesso.

Condizioni legate al cromosoma X di tipo dominante.

Inattivazione del cromosoma X (Lyonizzazione).

Eredità legata al cromosoma Y.

Altri esercizi sull’eredità legata al sesso.

La mappatura di più geni legati al cromosoma X. Distanza di mappa e ordine dei geni.

Nov

Gio

10h30

12h30

NobA

Recording: Link1

Diapositive: Set 9 ; scaricabile

Ancora esercizi sull’eredità e mappatura di geni legati al cromosoma X

Eredità citoplasmatica.

Evoluzione dell’uomo e aplotipi mitocondriali.

Eteroplasmia e malattie mitocondriali.

Esercizi sull’eredità citoplasmatica.

Interazioni geniche. Due alleli dello stesso locus. Condizioni di dominanza e recessività.

Il lavoro di Beadle e Tatum, i mutanti nutrizionali auxotrofi per l’arginina, un gene = un enzima.

Complementazione negli aploidi.

Un fenotipo= un locus o più loci?

Test di complementazione.

Nov

Lun

13h30

15h30

NobA

Recording: Link1

Un locus, interazioni tra alleli: la dominanza nei sistemi enzimatici. Malattie metaboliche. Garrod e gli “errori congeniti del metabolismo”.

La dominanza per aploinsufficienza (Sindrome di Alagille).

Dominanza negativa (Osteogenesis imperfecta).

Dominanza per guadagno di funzione (nanismo acondroplastico).

Sindrome di Li Fraumeni: dominanza negativa e con guadagno di funzione.

Dominanza incompleta (o intermedia).

Serie alleliche. (Esempio di trifoglio e gruppi sanguigni umani).

Regole di dominanza e codominanza nel sistema ABO del gruppo sanguigno umano. Dominanza nei gruppi Rh+ e Rh-.

Esercizi sui gruppi sanguigni.

Esempi di dominanza, codominanza, dominanza incompleta, nella anemia falciforme, a seconda del livello di osservazione.

Alleli letali.

Esempi di interazioni di due geni per lo stesso fenotipo (esempio: livrea del serpente corallo).

Complementazione nei diploidi (n geni per un determinato fenotipi). Esempio di mutanti di fiore a petalo bianco o magenta.

Nov

Gio

10h30

12h30

NobA

Da oggi, in coincidenza con gli orari di lezione, iniziano i turni di Laboratorio di Genetica. Le lezioni frontali e le esercitazioni riprenderanno in Febbraio.

16/02/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA

Recording: Link1

Complementazione. Complementazione nei diploidi. Complementazione nelle famiglie. Complementazione nelle linee cellulari.

Altri tipi di interazioni intergeniche: Epistasi recessiva e dominante (esempi).

Doppie mutazioni con soppressione e doppia mutazione letale.

tRNA soppressore.

Quantitative trait loci: serie alleliche a singolo locus (esempio della fosfatasi acida eritrocitaria).

Modello additivo a 3 loci per spiegare un tratto quantitativo (QTL), la genetica sottostante e le sue regole.

Eredita’ poligenica.

Esercizi.

20/02/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA Questa lezione non sara’ tenuta

23/02/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 34h Questa lezione non viene tenuta, ci sono i laboratori.

27/02/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 36h

Recording: Link1

Ripresa delle lezioni con esercizi riepilogativi.

Oltre le leggi di Mendel: l’associazione genetica. “Coupling”, definizione di aplotipo, teoria cromosomica dell’eredita’.

Incroci per lo studio dell’associazione genetica. La fase gametica (aplotipo) in “cis” e in “trans” (repulsione).

Presenza dei chiasmi e dei crossing-over. Rivediamo la meiosi.

02/03/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 38h

Recording: Link1

Diapositive: Set 10 ; scaricabile

Mappatura genetica “a due punti”.

Esercizi. Prevedere la progenie, sulla base della mappa genetica.

Mappatura genetica sul cromosoma X e caratteri legati al sesso. Tipi di incroci per mappare i geni sull’X.

Relazione tra mappa genetica e mappa fisica.

06/03/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 40h

Recording: Link1

Esercizi sulla mappatura a due punti.

Mappare 3 geni. Mappatura genetica a “tre punti”.

Centimorgan e distanza di mappa, intesa come percentuale di ricombinanti.

Distanze di mappa oltre i 50cM.

Disporre correttamente l’ordine dei 3 geni.

Calcolo della distanza di mappa dei 3 geni.

Calcolo dell’Interferenza.

Illustrazione di uno dei modelli ipotizzati per la ricombinazione meiotica (modello asimmetrico con ansa a “D”).

Formazione di “DNA heteroduplex”.

Esercizi sull’ incrocio a 3 punti.

09/03/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 42h

Recording: Link1

Esercizi sulla mappatura a tre punti.

Ciclo aplodiplonte dei funghi, formazione delle ascospore e “visualizzazione” del DNA eteroduplex.

Genetica di popolazione.

Frequenze fenotipiche, genotipiche, alleliche. Calcolo.

Condizioni per il verificarsi dell’equilibrio di Hardy-Weinberg.

Diapositive: Set 11 ; scaricabile

13/03/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 44h

Recording: Link1

Esercizi di genetica di popolazione.

Simulazioni, effetto della selezione naturale.

Selezione bilanciata. Vantaggio dell’eterozigote.

Variazione delle frequenze alleliche con selezione e selezione bilanciata.

La deriva genetica.

Fissazione di un allele.

16/03/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 46h

Recording: Link1

Esercizi sulla genetica di popolazione.

Regolazione dell’espressione genica procariota. L’operone lac. Jacob e Monod.

Il lavoro di Jacob e Monod sulla regolazione dell’operone lac, con i diploidi parziali di E. coli.

Il repressore lac. Le mutazioni “costitutive”. Le mutazioni polari.

Proteina CAP e repressione da catabolita.

Esercizi sull’operone lac.

Diapositive: Set 12 ; scaricabile

20/03/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 48h

Recording: Link1

Funzionamento dell’operone Arabinosio.

L’operone Triptofano. L’attenuazione.

Il regulone Galattosio.

Regolazione della lassita’ cromatinica: istone acetiltansferasi e acetilasi (HAT e HDAC).

Metilazione e demetilazione degli istoni (HMT e LSD1). Codice istonico.

Il sito Mig1 del regulone galattosio come esempio di regolazione a livello epigenetico glucosio-dipendente.

Il complesso SWI-SNF negli eucarioti.

Eterocromatinizzazione. Diffusione dell’eterocromatina costitutiva. Effetto di posizione osservata da Muller in Drosophila.

Osservazione dei cromosomi politenici. Variegazione dell’occhio di Drosophila per effetto di posizione.

23/03/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 50h

Recording: Link1 [Attenzione, solo una parte di questa lezione si trova sul Griffith]

Metilazione delle citosine, isole CpG e diffusione del segnale epigenetico sugli istoni.

Cascata di diffusione della metilazione ad opera di enzimi reader-writers: HP-1 (reader) e HMT (writer).

Imprintig genetico (epigenetico) genere-specifico. Esempio del locus Igf2-H19.

Sindrome di Prader-Willy e sindrome di Angelman.

Anatomia/geografia del gene eucariota.

Diapositive: Set 13 ; scaricabile

27/03/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 52h

Recording: Link1 [Attenzione, questa lezione non si trova sul Griffith]

Relazione genotipo-fenotipo. Le mutazioni di splicing e della regione codificante.

Classificazione delle mutazioni della CDS (coding sequence).

30/03/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 54h

Recording: Link1 [Attenzione, questa lezione non si trova sul Griffith]

Relazione genotipo-fenotipo. Allargare i propri orizzonti: le mutazioni nelle regioni esterne alla open reading frame (ORF).

Diapositive: Set 14 ; scaricabile

03/04/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA Sospensione didattica/vacanze accademiche

06/04/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA Sospensione didattica/vacanze accademiche

10/04/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA Sospensione didattica/vacanze accademiche

13/04/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA Sospensione didattica/vacanze accademiche

17/04/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 56h

Recording: Link1

Ancora esempi (non presenti nel libro di testo) sulla relazione tra mutazioni e fenotipi.

Diapositive: Set 15 ; scaricabile

Mutazioni cromosomiche (geniche su grande scala). Le euploidie, le monoploidie. Le poliploidie. La generazioni di nuove specie (vegetali) passando da ibridi interspecie.

Esempio di “rafanobrassica”. Perche’ gli ibridi interspecie non sono fertili.

20/04/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 58h

Recording: Link1

Cause delle poliploidie. Possibili meccanismi di poliploidizzazione per la generazione di nuove specie (nelle piante). Utilizzo di colchicina e manipolazione della ploidia nei vegetali.

Appaiamento degli omologhi alla meiosi nei casi di triploidia e tetraploidia.

Piante triploidi e apireni (senza semi).

Casi di triploidia negli animali. Esempi.

Triploidia nell’uomo.

Aneuploidie. Cause delle aneuploidie. Le non-disgiunzioni meiotiche. Aneuploidie chimeriche per non-disgiunzione mitotica.

Aneuploidie dei cromosomi sessuali, nell’uomo. Sindrome di Turner, di Klinefelter, XYY, metafemmine. Origine.

Espressione genica dei geni legati ai cromosomi sessuali.

Aneuploidie degli autosomi. Cause. Trisomie 21, 13, 18.

24/04/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 60h Ponte del 25 Aprile. Questa lezione non sara’ tenuta.

27/04/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 60h

Recording: Link1

Visualizzazione di aneuploidie in cellule interfasiche (mediante Fluorescent In situ Hybridization, FISH).

Anomalie cromosomiche di tipo strutturale.

Visualizzazione dei cromosomi, descrizione morfologica. Tipologie di bandeggio (G, Q) per la classificazione dei cromosomi umani.

Eventi che introducono alterazioni strutturali dei cromosomi (possibili sia alla meiosi che durante un evento di riparazione di danni genetici in cellule somatiche).

Le Microdelezioni interstiziali. Esempio della sindrome del cri du chat. Visualizzazione di microdelezioni intestiziali nei cromosomi politenici di Drosophila.

Mappatura genica in Drosophila mediante microdelezioni indotte da radiazioni ionizzanti.

Le microdelezioni interstiziali e le duplicazioni in tandem, per crossing-over ineguale. Esempi. La sindrome di Williams.

Evoluzione per duplicazione di geni, in tandem, in seguito a crossing over ineguale. Il complesso dei geni globinici.

Acquisizione di nuove funzioni per duplicazioni in tandem, formazione di pseudogeni. Acquisizione di nuove funzioni mediante duplicazione di interi genomi.

Inversioni cromosomiche. Effetti fenotipici.

01/05/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA Lezione non tenuta (festa)

04/05/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 62h

Recording: Link1

Inversioni para- e peri-centriche. Effetti biologici delle inversioni. Effetti alla meiosi.

Traslocazioni cromosomiche. Effetti biologici delle traslocazioni. Effetti alla meiosi.

Fusioni robertsoniane. Riassunto.

Aberrazioni cromosomiche nella linea somatica. Microdelezioni interstiziali.

Delezioni e duplicazioni. Effetti delle radiazioni ionizzanti. Cromosomi rings e dicentrici.

08/05/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 64h

Recording: Link1

Effetto di posizione.

Principi di Genetica batterica. Cenni storici. Trasformazione, coniugazione e trasduzione.

Ceppi F-, F+, Hfr. Il fattore F. Mappatura per trasformazione.

Mappatura per coniugazione interrotta.

Mappatura per ricombinazione (coniugazione e calcolo dei ricombinanti).

Diapositive: Set 16 ; scaricabile

11/05/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 66h

Completamento dell’argomento “Genetica batterica”: la mappatura per ricombinazione (dopo coniugazione),

i batteri F’ e i diploidi parziali. Induzione zigotica.

La trasduzione nei batteri. Trasduzione generalizzata e specializzata.

Calcoli relativi ai dati raccolti durante i Laboratori di Genetica.

Fine del corso. Recording: Link1

Illustrazione esami passati. Parte 1.

15/05/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA 68h

Illustrazione esami passati. Parte 2.

18/05/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA 70h (Ultima lezione del corso)

Illustrazione esami passati. Parte 3.

~~22/05/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA~~

~~25/05/2023 Giovedì 10h30 12h30 NobA~~

~~29/05/2023 Lunedì 13h30 15h30 NobA~~

Programma svolto nell’anno 2021-2022

20-set L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 2

Introduzione al corso. Uno sguardo di insieme al genoma umano. Differenze tra genoma nucleare e mitocondriale.

Mitosi. Fasi G1, S, G2, M. Interfase.

.REC. .S1. .S2.

27-set L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 4

Cromosomici interfasici e metafasici. Divisione cellulare (video).

Le fasi della mitosi. Le fasi della meiosi. Profase della Meiosi I. Il complesso sinaptonemale.

Rappresentazione molecolare della meiosi. Dare un nome ad ognuno degli elementi dei cromosomi omologhi.

Mitosi e Meiosi, riepilogo anche mediante esercitazione con domande interattive.

.REC. - RISULTATI FORMS 3 -

30-set G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 6

Le ascospore, circo vitale degli ascomiceti e di Neurospora crassa.

Un modello di ricombinazione del DNA, la formazione del chiasma e della struttura di Holliday. La struttura di Holliday.

La formazione del DNA eteroduplex.

Modelli per la Giunzione di Holliday e la formazione di DNA eteroduplex.

La conversione genica.

La chimica del DNA.

Basi, deossinucleosidi, deossinucleotidi

La regola di Chargaff.

.REC.

04-ott L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 8

Origine di replicazione procariota. Bolla replicativa, osservazioni di Cairns. La reazione di sintesi del DNA. La replicazione del DNA.

Le DNA polimerasi: tipi, processivita’, attivita’ esonucleasica. Appaiamenti non corretti ad opera di forme tautomeriche. L’attivita’ proof-reading. Filamento ritardato e principale. I frammenti di Okazaki.

Riepilogo argomenti della lezione precedente mediante esercitazione con domande interattive.

.REC. .S3. - RISULTATI FORMS 4 – - RISULTATI FORMS 5 -

07-ott G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 10

Organizzazione del DNA eucariota in nucleosomi, fibra cromatinica, cromosomi.

Esercitazione con domande interattive sul nucleosoma.

Origine di replicazione, bolla replicativa, sintesi del DNA negli eucarioti.

.REC. - RISULTATI FORMS 8 – - RISULTATI FORMS 9 -

18-ott L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 12

La replicazione dei telomeri. La telomerasi. L’elicasi di Werner. I telomeri in relazione all’invecchiamento e al cancro.

Esercitazione con domande interattive sulla replicazione e i telomeri.

Pillole di statistica. Calcolo di probabilità e test del chi-quadro (cenni preliminari).

.REC. .S4. - RISULTATI FORMS 6 - - RISULTATI FORMS 10 -

21-ott G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 14

Mendel, la prima legge di Mendel (Dominanza/recessività e legge della segregazione). Definizione di: gene, locus, allele, cromosoma omologo, linea pura, parentali, ibridi, monoibridi, incrocio monoibrido, allele, allele dominante, “allele wild-type”, “allele mutante”, allele recessivo, eterozigoti, omozigoti, omozigoti dominanti, omozigote recessivo, zigote, genotipo, fenotipo, locus genico.

.REC.

25-ott L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 16

Esercitazione con domande interattive sui principi alla base della Prima legge di Mendel.

Test del Chi-quadrato applicato alla prima legge di Mendel. Test cross. Rappresentazione molecolare della meiosi e della mitosi.

Analisi degli alberi genealogici. Esempi di analisi di alberi genealogici per caratteri autosomici recessivi.

.REC. - RISULTATI FORMS 11 -

28-ott G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 18

Caratteri autosomici recessivi: fenilchetonuria, albinismo, fibrosi cistica. Un meccanismo della dominanza:

l’aplosufficienza enzimatica. Alberi genealogici per caratteri autosomici dominanti.

Nanismo acondroplastico, Sindrome di Marfan, Corea di Huntington, Esadattilia, Brachidattilia, Piebaldismo.

Analisi molecolare per l’identificazione di mutazioni (Southern Blot, Northern Blot, Western Blot).

Riepilogo con domande interattive sulla prima legge di Mendel.

.REC. - RISULTATI FORMS 12 -

04-nov G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 20

Esercizi sulla prima legge di Mendel.

.REC. - RISULTATI FORMS 13 -

08-nov L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 22

Esercizi sulla prima legge di Mendel.

Descrizione del cariotipo di Drosophila melanogaster, i cromosomi politenici, la determinazione del sesso nei mammiferi, il cromosoma Y e X.

Una complicazione alle leggi di Mendel: eredita’ legata al sesso.

Determinazione del sesso nei mammiferi e negli insetti.

Incrocio maschio affetto x femmina wild-type; incrocio femmina affetta x maschio wild-type, stato alla F1 e alla F2.

.REC. - RISULTATI FORMS 14 -

11-nov G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 24

Esempi di caratteri legati al sesso. Caratteri recessivi legati all’X. Daltonismo, distrofia muscolare di Duchenne e Emofilia (fattore VIII).

Altri esempi: sindrome della femminilizzazione testicolare.

Caratteri dominanti legati all’X. Esempi possibili: X-linked vitamin-D resistant hypo-phosphatemia, Sindrome di Rett, Sindrome AICARDI.

L’inattivazione del cromosoma X (Lyonizzazione del cromoxoma X).

Esempi di inattivazione dell’X: gatte caliche, gatte tartarugate, displasia ectodermica anidrotica.

Caratteri legati al cromosoma Y.

Ancora esercizi e domande interattive sulla prima legge di Mendel e sull’eredità legata al sesso.

.REC. - RISULTATI FORMS 15 -

15-nov L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 26

La seconda legge di Mendel. Utilizzo del Quadrato di Punnett o del calcolo delle probabilita’ per prevedere la progenie in F2 di incroci di di-ibridi. Segregazione fenotipica 9:3:3:1. Controprova con test-cross.

Applicazione del test del chi-quadro ai risultati degli incroci mendeliani.

Esercizi dimostrativi.

Le basi cromosomiche dell’assortimento indipendente.

Esercizi di genetica mendeliana semplice con due loci indipendenti e sulle differenze tra frequenze osservate e attese valutato mediante test del Chi-Quadrato.

Qualche esercizio svolto in piu’.

.REC. .S5.

18-nov G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 28

Esercizi interattivi di genetica Mendeliana e legata al sesso.

.REC. - RISULTATI FORMS 16 - - RISULTATI FORMS 17 - - RISULTATI FORMS 17bis -

22-nov L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 30

Cenni sulla creazione di “linee pure”.

Sintesi di linee pure. Virescenza degli ibridi.

Eredita’ extranucleare. Eteroplasmia.

Patologie legate al DNA mitocondriale.

Caratteri a penetranza e/o espressivita’ variabile.

Esempio di Penetranza incompleta e variabile con l’eta’.

.REC. - RISULTATI FORMS 18 -

25-nov G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 32

Domande interattive sulla penetranza e sulla espressivita’.

Interazioni tra alleli di un singolo locus (serie alleliche).

Meccanismi della dominanza (aplosufficienza, aploinsufficienza, dominanza negativa, guadagno di funzione).

Esempio della osteogenesi imperfetta.

.REC. .S6. - RISULTATI FORMS 19 -

13-dic L 13.30-15 Polo Nobili Aula A 2 34

Dominanza incompleta. Codominanza.

Esempio del sistema di gruppi sanguigni ABO.

Dominanza negativa con guadagno di funzione. Serie alleliche. Alleli letali e relativa segregazione del carattere.

Esempio di carattere quantitativo specificato da più loci (Quantitative trait loci).

Caratteri distribuiti “a campana” per serie alleliche o per interazione tra loci (esempio di modello additivo dell’altezza).

.REC.

16-dic G 10.30-12 Polo Nobili Aula A 2 36

Interazione di più loci appartenenti ad una medesima catena metabolica. Il lavoro di Beadle e Tatum. Ipotesi un gene=un enzima.

Schema sperimentale dei mutanti di Neurospora crassa (da Beadle e Tatum).

Evoluzione del concetto di gene: un gene un enzima; un gene una proteina; un gene una catena polipeptidica; un gene una unita’ trascrizionale.

La complementazione genica.

Complementazione tra linee pure. Studio dei gruppi di complementazione in vitro.

Complementazione nelle famiglie e nelle linee cellulari.

Altre modalità di interazione tra loci distinti. Prevedere la progenie sapendo il meccanismo. Esempio del serpente corallo (pattern di colorazione a due pigmenti).

Esempio di fiore a petalo blu/petalo bianco.

L’epistasi recessiva (esempio di fiore a petalo bianco, magenta, blu). Ancora esempi di epistasi recessiva. Pigmentazione del manto del labrador.

L’epistasi dominante. Esempio della Digitalis purpurea.

.REC.

14-feb L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 38

Colorazione degli occhi nell’uomo:

Divertitevi con questo link: http://www.athro.com/evo/gen/genefr2.html

Nella stessa via metabolica della Fenilchetonuria blocchi selettivi possono provocare fenotipi specifici.

Arcibald Garrod e “gli errori congeniti del metabolismo”: quadro metabolico della fenilchetonuria, albinismo, cretinismo, tirosinosi e alcaptonuria.

La soppressione. Alcuni modelli generali. Alleli letali recessivi e tRNA soppressore.

Domande interattive sulle interazioni alleliche e tra geni.

------

Associazione genetica e distanze di mappa tra due loci genici.

Differenza nella segregazione (alla F2) di due loci quando sono indipendenti o quando sono “in linkage” (associati).

.REC. .S8.

17-feb G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 40

Test del chi-quadro per indicare associazione o indipendenza.

Uso del test-cross per svelare gli individui originati da gameti con combinazioni “parentali” o “ricombinanti”.

Fase gametica, aplotipo, alleli in “cis” e alleli in “trans” (o in “repulsione”).

Chiasmi e crossing-over. Definizione di unita’ di mappa genetica. Unita’ di mappa genetica: centiMorgan, o percentuale di ricombinazione.

Relazione tra distanza genetica e distanza fisica nel genoma umano. Calcolo della distanza di mappa genetica tra due loci.

Mappatura dei cromosomici eucarioti tramite la ricombinazione: mappatura a due loci concatenati. Esercizi sulla mappatura a due loci.

Predire la progenie attesa incrociando due diibridi con loci a distanza di mappa 30cM.

.REC.

21-feb L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 42

L’incrocio a tre punti (tre loci concatenati). Stabilire l’ordine e la distanza di mappa genetica di loci in linkage.

Esercizi interattivi relativi all’incrocio a due punti.

.REC.

24-feb G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 44

Lezione che sfrutta sistemi interattivi per riepilogare gli argomenti trattati (incrocio a due punti, distanze di mappa tra due loci).

Uno sguardo ravvicinato alla ricombinazione meiotica: il DNA eteroduplex e la struttura di Holliday.

Esercizi sull’incrocio a tre punti

.REC. - RISULTATI FORMS 36 - - RISULTATI FORMS 37 -

28-feb L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 46

Esercizi interattivi sull’incrocio a tre punti.

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Genetica di popolazione. Definizione di Popolazione in Equilibrio di Hardy-Weinberg (HWE).

Calcolo delle frequenze alleliche e gametiche. Calcolo delle frequenze genotipiche e fenotipiche.

.REC. .S9. - RISULTATI FORMS 38 -

03-mar G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 48

Genetica di popolazione.

Applicazione del test del chi-quadro per verificare se una popolazione e’ in HWE (con domande interattive).

Effetto della selezione naturale.

La deriva genetica. Domande interattive.

.REC. - RISULTATI FORMS 39 - RISULTATI FORMS 40 -

07-mar L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 50

QUESTA LEZIONE (E’ FORTEMENTE CONSIGLIATA LA PRESENZA) SARA’ TENUTA DALLA D.SSA MONICA CIPOLLINI PER ILLUSTRARE L’ESPERIENZA DI LABORATORIO E SARA’ PRODROMICA PER TUTTI.

VERRANNO ILLUSTRATE LE FASI INIZIALI DELLA COLTIVAZIONE DEI LINFOCITI DI SANGUE PERIFERICO A CUI FARA’ SEGUITO IL MINICORSO DI 3h DI LABORATORIO (LINK DELLE PRESENZE PIANIFICATE: QUI).

Chi non segue il minicorso in presenza potra’ e dovra’ comunque visualizzare i video in DaD (PRESENZA OBBLIGATORIA E APPELLO) come VirtualLab (materiale video non disponibile per lo scaricamento ma solo visualizzabile in DaD, in diretta).

Diapositive laboratorio 1

Video del laboratorio 1 (il materiale inerente il VirtualLab viene proiettato solo in diretta per chi segue il corso ed e’ presente in DaD alle lezioni, non e’ possibile avere la registrazione)

Orari dei minicorsi da 3h: 9/10/16/17 Marzo dalle 15.30 alle 18.30 (Raccolta e fissazione delle cellule, gocciatura dei vetrini, colorazione dei preparati cromosomici)

10-mar G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 52

La deriva genetica. Domande interattive sulla genetica di popolazione.

.REC. - RISULTATI FORMS 41 -

14-mar L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 54

Dal genotipo al fenotipo: le mutazioni geniche.

Anatomia del gene eucariota. Struttura del promotore, struttura del gene, del trascritto primario e dell’mRNA maturo.

Gli effetti delle mutazioni geniche.

.REC. .S11.

17-mar G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 56

10.30-11.30 Dal genotipo al fenotipo: le mutazioni cromosomiche.

Le euploidie. La monoploidia e i casi di triploidie, tetraploidie, esaploidie. Autotetraploidizzazione mitotica naturale.

.REC. .S13a.

11.30-12.30 VirtualLab. Nell’orario 11.30-12.30 verra’ mostrato come effettuare la raccolta e fissazione dei linfociti di sangue periferico coltivati in vitro, la fase di “gocciatura” dei vetrini e la colorazione dei preparati cromosomici.

Questa lezione e’ obbligatoria (dal vivo o in DaD) solamente per chi non avesse potuto partecipare al mini-corso di 3h di laboratorio in presenza. Verranno prese le presenze.

21-mar L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 58

Dal genotipo al fenotipo: le mutazioni cromosomiche.

Triploidi da gametogenesi con non-disgiunzione o da incroci con tetraploidi e diploidi.

Sterilità dei triploidi, segregazione dei cromosomi meiotici alla prima divisione meiotica in un triploide. Esempi di triplodi. La triploidia nell’uomo.

Le aneuploidie. Esempi nell’uomo. Sindromi legate a aneuploidie dei cromosomi sessuali.

Monosomie/trisomie. Sindrome di Turner XO, Sindrome di Klinefelter XXY, Cariotipi XXX e XYY.

Trisomie degli autosomi nell’uomo: trisomia 21, 13, 18.

Analisi di nuclei interfasici mediante Fluorescent In Situ Hybridization (FISH).

Alterazioni cromosomiche di tipo strutturale.

Morfologia dei cromosomi. Cariotipo umano.

Bandeggio G e bandeggio Q. Monosomie parziali dovute a delezioni interstiziali. Esempio della Sindrome del Cri-du-chat.

Meccanismo di formazione delle delezioni interstiziali.

Formazione delle monosomie parziali (delezioni interstiziali intracromosomiche) e microduplicazioni in tandem di segmenti cromosomici (trisomie parziali)

in seguito ad errato appaiamento dei cromosomi alla meiosi: crossing-over ineguale. Evoluzione dei genomi in base al cross-over ineguale

(duplicazioni e famiglie geniche, esempio dei loci globinici) ed evoluzione per duplicazione di interi genomi.

Esempi di parziali monosomie/trisomie parziali. Sindrome di Williams.

.REC.

24-mar G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 60

VirtualLab.

La presenza e’ obbligatoria (dal vivo o in DaD) per tutti, anche per chi avesse presenziato il mini-corso di 3h.

Questa lezione vale come “Laboratorio” e verra’ illustrato come analizzare un cariotipo.

Verranno prese le presenze.

.Slides.

28-mar L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 62

Evoluzione dei loci genici per duplicazioni in tandem (via crossing-over ineguale). Duplicazione di interi genomi. Inversioni pericentriche e paracentriche. Effetti sul fenotipo.

Trasmissibilità delle inversioni. L’appaiamento di cromosomi omologhi con inversione alla meiosi.

Traslocazioni cromosomiche bilanciate e non bilanciate. Effetto sul fenotipo. Trasmissibilità delle traslocazioni.

L’appaiamento dei cromosomi omologhi con traslocazione bilanciata. Le fusioni Robertsoniane.

Cariotipo responsabile della sindrome di Down con fusione 14-21.

Mutazioni cromosomiche nella linea somatica. Effetti delle radiazioni ionizzanti.

Cromosomi politenici nelle ghiandole salivari di Drosophila melanogaster.

L’effetto di posizione (esempio di variegazione dell’occhio rosso di Drosophila per effetto di posizione).

.REC.

31-mar G 10.30-12 Polo San Rossore Aula C 64

Riepilogo dell’effetto di posizione. Riarriangiamenti cromosomici somatici e cancro. Esempio della traslocazione t(8;14) (Linfoma di Burkitt) e della traslocazione t(9;22), cromosoma Philadelphia e leucemia mieloide cronica.

Riepilogo dell’incidenza delle anomalie cromosomiche alla nascita.

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La regolazione genica procariota.

Il lavoro sperimentale di Jacob e Monod.

Fattore di Fertilita’ batterica (F), coniugazione batterica e ceppi col fattore F’: formazione dei diploidi parziali. Uso dei diploidi parziali nello studio della regolazione dell’operone lac (lattosio).

Cosa e’ un operone e come viene regolato.

La sequenza del promotore e dell’operatore. I mutanti lac. I mutanti polari.

.REC.

04-apr L 08.45-12.15 Polo San Rossore Aula C 66

La regolazione dell’operone lac mediante attivazione da catabolita e proteina CAP.

La sequenza di legame della proteina CAP.

Domande interattive sulla logica di funzionamento dei diploidi parziali dell’operone lac e relativi mutanti.

Regolazione dell’operone ara (arabinosio).

Regolazione dell’operone trp (triptofano) e meccanismo dell’attenuazione.

L’esempio piu’ semplice di regolazione genica eucariota: il regulone galattosio di Saccaromyces cerevisiae.

Cenni sul legame tra fattori di trascrizione e rimodellamento della cromatina.

Fine del corso.