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Modulo di Genetica di Biologia Generale

Laurea triennale Scienze Naturali

Informazioni generali sul corso

Attenzione: leggere attentamente quanto segue.

MODALITA’ DI ESAME E RISULTATI DELLE PROVE SCRITTE

 

 

1) Libri di testo consigliati:

"Genetica. Principi di analisi formale", by

Anthony Griffiths (Zanichelli)

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

2) Tipologia di lezioni:

Le lezioni sono di tipo frontale (5 CFU = 40h). 1 CFU (=12 ore) prevede esercitazioni su problemi di genetica formale.

3) Altro materiale utile:

Diapositive e video-registrazioni delle lezioni

4) Il programma del corso:

In questo sito e nel sito universitario (elearning)

5) I ricevimenti:

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

ATTENZIONE: Per le comunicazioni con i docenti è obbligatorio utilizzare la propria e-mail istituzionale (@studenti.unipi.it). Le altre emails personali (tipo “@gmail.com”) sono filtrate dal sistema anti-spam e non riceveranno risposta.

6) L'esame: E' prevista una prova scritta della durata di 3 ore congiuntamente con il modulo di Biologia Cellulare (Prof. Onorati). Si consiglia di dedicare circa 1.5h alla parte di Citologia e 1.5h a quella di Genetica  per svolgere compiutamente l’esame nel suo insieme. Per la parte di Genetica è data facoltà di sostenere anche una prova orale (facoltativa, su appuntamento). Questa fornisce la possibilità di perfezionare la propria valutazione dello scritto fino ad un massimo di 1 punto A SALIRE, qualora la prova orale sia sostanzialmente migliore dello scritto, o A SCENDERE (qualora si evidenzino ulteriori lacune non emerse nello scritto).

Segui questo link per altre istruzioni e I RISULTATI DELLE PROVE SCRITTE

PER VISIONARE LE PROVE SCRITTE OCCORRE RICHIEDERE APPUNTAMENTO INVIANDO UNA POSTA ELETTRONICA

 

Programma in svolgimento nell’anno 2022-2023

 

Lezione         Data               Day    Aula                           Orario                       Ore            Ore cumulative

1         16/02/2023 Gi        Polo SanRossore Aula C   15.30-17.30 2         2

 

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). 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).

 

Qui lezione 1 registrata

Qui Slides_1 e Slides_2 scaricabili

 

2         20/02/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         4

 

Riepilogo delle prime due leggi di Mendel. Applicazione del test del chi quadro al test cross.

Analisi di alberi genealogici per i tratti mendeliano semplici. Esempio di carattere “autosomico recessivo”.

Probabilita’ di generare figli con tratti recessivi

 

Qui lezione 2 registrata

 

 

3         23/02/2023 Gi        Polo San RossoreAula C   15.30-17.30 2         6

 

Esempi di condizioni genetiche autosomiche recessive nell’uomo: la fibrosi cistica, l’albinismo, la fenilchetonuria.

Analisi di alberi genealogici per i tratti mendeliani “autosomici dominanti”. Esempio del nanismo acondroplastico,

del piebaldismo, della brachidattilia, dell’esadattlia e della sindrome di Marfan.

Complicanza all’eredità Mendeliana semplice: penetranza incompleta, espressività variabile,

penetranza ed espressività variabili (esempi del manto degli animali, della neurofibromatosi, del rene policistico).

Penetranza variabile con l’età (esempio della Córea di Huntington).

Riepilogo della seconda legge di Mendel:

applicazione del test del chi-quadrato alla progenie di F2 con le attese di 1/4 linea pura recessiva, 1/4 linea pura dominante, ½

eterozigoti. Specificare come si calcolano i gradi di libertà nel caso della seconda legge di Mendel.

Terza legge di Mendel. Segregazione indipendente di due caratteri.

Calcolo matematico delle attese nella F2 prodotta dai diibridi di F1 e calcolo grafico mediante quadrato di Punnett.

 

Qui lezione 3 registrata

 

 

4         27/02/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         8

 

Breve riepilogo delle 3 leggi di Mendel. Calcolo matematico delle attese nella F2 prodotta dai diibridi di F1 in seguito a test-cross.

Considerazioni sulla validita’ di un test statistico, relativamente all’errore alfa o errore di tipo I. Errore che si commette

rifiutando l’ipotesi nulla quando nella realta’ essa e’ vera. Cenno sulla “correzione di Bonferroni” quando si effettuano

decine di test statistici in parallelo.

Calcolo del numero di genotipi diversi e di fenotipi diversi in relazione al numero di geni (nei casi di genetica Mendeliana semplice).

Sintesi di linee pure: imbreeding e riduzione dell’eterogeneita’ genetica. Calcolo della proporzione di eterozigoti in relazione

al numero di generazioni, in un semplice modello di autoimpollinazione a un carattere.

Sintesi di linea pura di riso con 4 caratteristiche commercialmente interessanti (non tutte recessive).

Considerazioni sulle linee pure: topi di laboratorio e monocolture. Importanza della varieta’ genetica e della preservazione di

specie e varieta’ “originarie”.

Il fenomeno della “virescenza degli ibridi”. 

 

Qui lezione 4 registrata

 

5         02/03/2023 Gi        Polo San Rossore Aula C  15.30-17.30 2         10

 

Definizione di specie, ibridi intesi come eterozigoti della stessa specie o come incroci tra specie affini ma distinte.

Calcolo dell’eterozigosi dati “n” loci, nell’autofecondazione.

 

Gli esperimenti di Griffith, Avery, MacLeod, McCarty, Hersey, Chase

che provarono che il DNA e’ il depositario dell’informazione genetica.

Cenni sulla struttura del DNA e sui deossinucleotidi.

La regola di Chargaff.

Lo studio strutturale (cristallografico) di Watson, Crick, Franklin, Wilkins: la doppia elica.

“Fusione” (denaturazione) del DNA.

 

Qui lezione 5 registrata

 

6         06/03/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         12

 

Struttura del DNA collegata alla sua funzione. Modelli possibili di replicazione. Esperimenti di Meselson e Stahl.

Bolla di replicazione, esperimento di John Cairns.

 

Inizio della replicazione. Procarioti, eucarioti.

Ori (origini di replicazione). Sequenze consensus.

 

Qui lezione 6 registrata

 

7         09/03/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         14


Differenti tipi di DNA polimerasi. Quali sono le componenti del replisoma (batterico).

La meccanica della replicazione del DNA. Direzione di sintesi.

Attivita’ proof-reading e attivita’ esonucleasica (5’>3’ e 3’>5’).

Mutagenesi spontanea per tautomeria delle basi.

Replicazione dei telomeri. Il problema dell’accorciamento dei telomeri cromosomici.

 

Qui lezione 7 registrata

Qui Slides_3 scaricabili

 

8         13/03/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         16

 

Ancora sui meccanismi di azione della telomerasi.

Struttura del telomero. Struttura di Holliday e Elicasi di Werner.

Invecchiamento cellulare, immortalizzazione e telomerasi.

 

Nucleosomi e struttura del DNA.

Istoni. Struttura della cromatina. La “collana di perle” (10nm), la fibra da 30nm.

Lo scaffold e i loop cromatinici.

Replicazione del DNA. Metilazione del DNA (emielica) nei procarioti. Significato

della metilazione del DNA negli eucarioti. Segregazione degli istoni nelle

cellule figlie. PCNA e CAF-1 nel disassemblaggio e nell’assemblaggio del nucleosoma

durante la replicazione del DNA.

 

Qui lezione 8 registrata

Qui Slides_4 scaricabili

 

9         16/03/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         18

 

Uno sguardo d’insieme del genoma umano. Differenze tra genoma nucleare e genoma mitocondriale.

Descrizione dei cromosomi. Autosomi e cromosomi sessuali.

Bandeggio G e Q.

Il ciclo cellulare. Le fasi.

Qui lezione 9 registrata

Qui Slides_5 scaricabili

 

10       20/03/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         20

 

Interfase e mitosi, descrizione del ciclo cellulare eucariota. Condensazione della cromatina, ploidia e quantita’ di DNA nelle varie fasi del ciclo cellulare (G1, S, G2, M).

Genotipi da assegnare ai cromatidi fratelli e ai cromosomi omologhi nel caso di doppi eterozigoti AaBb.

Meiosi e segregazione dei cromosomi omologhi e dei cromatatidi ricombinanti nelle varie fasi dei 2 cicli di divisione meiotica. Stato di condensazione

della cromatina, ploidia e quantita’ di DNA nelle varie fasi delle due divisioni meiotiche.

Segregazione indipendente e terza legge di Mendel spiegata dalle segregazioni cromosomiche alla meiosi.

Osservazione di Bateson e Punnett: il “coupling” (il linkage).

Morgan e la teoria cromosomica dell’eredita’. Spiegare il linkage osservato nella F2.

I dettagli della divisione meiotica, in particolare della profase della meiosi I. Il crossing-over e la spiegazione del linkage a livello molecolare.

Qui Slides_6 scaricabili

 

 

Qui lezione 10 registrata

 

11       23/03/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         22

Stato di condensazione della cromatina, ploidia e quantita’ di DNA nelle varie fasi delle due divisioni meiotiche.

Segregazione dei cromosomi omologhi e dei cromatidi ricombinanti alla meiosi, con illustrazione del crossing-over.

Lo studio della meiosi nelle ascospore di Neurospora crassa.

Visualizzazione del DNA eteroduplex nelle ascospore.

Modelli di ricombinazione del DNA alla meiosi (al crossing-over). Modello simmetrico e modello con “ansa a D”.

La struttura di Holliday (anche definita “giunzione di holliday”). Sua risoluzione e formazione del DNA eteroduplex.

 

Incrocio a due punti e mappatura genetica tra due geni. Fase gametica (aplotipo) in “cis” o in “trans” (in “repulsione”).

Riconoscimento della progenie “ricombinante” e della progenie “parentale”. Test-cross e analisi della F2 per mappare due geni.

Mappatura genetica in cM (o u.m. o m.u.). Il differente significato dei centiMorgan espressi come mappatura tra due geni, o su scala genomica.

 

Qui lezione 11 registrata

Qui Slides_7 scaricabili

 

12       27/03/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         24

Esercizi su incrocio a due punti.

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

Spiegazione dell’incrocio a 3 punti secondo la teoria cromosomica dell’eredita’.

Calcolo dell’interferenza.

 

Qui lezione 12 registrata (solo audio disponibile per problemi tecnici di Teams: seguire le diapositive).

 

 

 

13       30/03/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         26      

Eredita’ sessuale. Meccanismi di determinazione del sesso in vari organismi.

Incroci di Drosophila quando white e’ la femmina o il maschio.

Segregazione dei caratteri X-linked recessivi.

Esercizi sui caratteri legati al sesso. Albero genealogico con due caratteri indipendenti, uno legato al sesso e uno autosomico: nanismo ipofisario+cataratta congenita.

 

Qui lezione 13 registrata (video solo in parte disponibile per problemi tecnici di Teams: seguire le diapositive)

Qui Slides_8 scaricabili

 

 

[Sospensione didattica e vacanze pasquali]

 

 

 

14       17/04/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         28           

Caratteri legati al sesso. Condizioni dominanti legate all’X. Inattivazione del cromosoma X sovrannumerario (Lyonizzazione). Caratteri legati all’Y.

Geni del cromosoma Y.

Mappatura di due geni legati all’X. Esempi di mappatura con Drosophila melanogaster.

Eredita’ citoplasmatica (extranucleare). Eteroplasmia. Esempi.

 

Qui lezione 14 registrata

 

15       20/04/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         30      

La regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Jacob e Monod, l’induzione enzimatica.

Gli operoni procarioti. L’operone lac e la sua regolazione. I ceppi batterici “diploidi parziali”.

Combinazione di vari genotipi dell’operone lac, nei diploidi parziali e fenotipi derivanti.

Caratterizzazione dell’operatore e del repressone lac. Mutanti dell’operone lac.

 

Qui lezione 15 registrata

Qui Slides 9 scaricabili

 

 

 

            24/04/2023 Lu       [Ponte del 25 Aprile]

16       27/04/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         32

Ancora illustrazione di possibili fenotipi correlati a differenti assetti genetici dei diploidi parziali dell’operone lac.

L’operone arabinosio.

Il fenomeno dell’attenuazione (operone triptofano).

Principi di regolazione genica negli eucarioti.

Gal4 e il regulone galattosio in Saccharomyces cerevisiae.

 

La registrazione della lezione non era possibile a causa di problemi tecnici di Teams (non era attivabile la registrazione).

 

 

            01/05/2023 Lu       [Festa dei lavoratori]

17       04/05/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         34      

 

Regolazione epigenetica negli eucarioti: fattori di trascrizione, rimodellamento della cromatina, modifiche degli istoni (acetilazione, metilazione)

Codice istonico. Esempio di rimodellatore della cromatina: SWI-SNF Esempio di rimodellamento della cromatina: enhanceosoma

dell’interferone-beta (umano). Isole CpG e memoria epigenetica insita nelle isole CpG e nell’ottamero istonico.

Meccanismi di invecchiamento cellulare. Limiti epigenetici del clonaggio di interi organismi ottenuto mediante nuclear transfer.

 

Qui lezione 16 registrata

 

 

18       08/05/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00 2         36           

RNA e trascrizione genica. Esperimenti di Volkin e Astrachan.

Differenze tra DNA e RNA.

Il dogma centrale della biologia e le sue (limitate) eccezioni.

Definizione di gene e evoluzione del concetto di gene. Protein-coding genes e geni per I non-coding RNAs.

Trascrizione genica nei procarioti. Orientamento del filamento di DNA da trascrivere. Senso di polimerizzazione (sintesi) dell’RNA.

Orientamento dei geni sul cromosoma. Filamento codificante e filamento stampo.

Le sequenze di DNA e RNA devono essere scritte dal 5’ al 3’. Ragionare sulle sequenze e sulle loro corrispettive complementari e antiparallele.

Reversione e complementazione di una sequenza di DNA.

 

Inizio della trascrizione. Promotori, sequenze consensus dei promotori. Complesso chiuso. Ruolo del fattore sigma. Complesso aperto.

Allungamento dell’RNA in sintesi. Struttura di un mRNA procariota.

Terminazione della trascrizione. Meccanismo intrinseco, meccanismo mediato dal fattore rho e dalle sequenze rut.

Tipi di RNA polimerasi. Differenze tra procarioti e eucarioti nella trascrizione genica.

Inizio della trascrizione negli eucarioti. Il ruolo del CTD della RNA polimerasi.

Il problema della predizione dei siti di legame per i fattori di trascrizione nei promotori eucarioti.

Alcuni esempi per comprendere la relazione tra mutazione e fenotipo. Mutazioni che alterano l’inizio della trascrizione.

 

Qui lezione 17 registrata

Qui Slides 10 scaricabili

 

 

19       11/05/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         38      

Inizio, maturazione e terminazione della trascrizione negli eucarioti.

Esempi di mutazioni che inflluenzano i processi di capping, splicing, poliadenilazione (gli esempi specifici riportati dalla letteratura scientifica

ma non illustrati dal Griffiths sono solo proposti come approfondimento per meglio chiarire i concetti esposti, non saranno richiesti alla

prova di esame).

 

Qui lezione 18 registrata

 

20       15/05/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00                                                           2         40       Esercitazioni (esercizi)

21       18/05/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         42       Esercitazioni (esercizi)

22       22/05/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A  09.00-11.00                                                           2         44       Esercitazioni (esercizi)

23       25/05/2023 Gi        Polo San Rossore Aula A  08.45-10.30 (con inizio ore 9 puntuale)       2         46       Esercitazioni (esercizi)

24       29/05/2023 Lu       Polo San Rossore Aula A 09.00-11.00                                                           2         48       Esercitazioni (esercizi)

 

 

 

 

Programma svolto nell’anno 2021-2022

 

Presentazione del corso. Libro di testo consigliato e sito web. Test del chi-quadro per analizzare statisticamente la differenza tra i dati

“osservati” rispetto a quelli attesi definiti da una precisa ipotesi. Mendel. Autoimpollinazione.

Sette caratteri per i piselli. Dominanza, recessivita’. Prima legge di Mendel.

Lez 1

Diapositive 1 .

 

Test del Chi-quadrato nell’interpretazione dei dati di segregazione Mendeliana a singolo gene

(II legge). Analisi della modalita’ di trasmissione mendeliana negli alberi genealogici.

.Lez 2.

 

Prima legge di Mendel (la dominanza), seconda legge di Mendel (segregazione degli alleli di un

gene) e relativi esercizi.

.Lez 3.

 

Esercizi sulle leggi di Mendel.

Terza legge di Mendel (segregazione indipendente degli alleli di piu’ geni)

.Lez 4.

 

Ancora esercizi sulle leggi di Mendel e sugli

alberi genealogici. La virescenza degli ibridi, e la possibilita’ di

creare linee pure.

.Lez 5.

 

Il DNA. La scoperta della trasformazione

(Griffith). L'esperimento di Hershey-Chase. La struttura del DNA. La regola di Chargaff. La doppia elica. La struttura del DNA.

.Lez 6.

Diapositive 3

 

 

Gli esperimenti di Cairns. La bolla di

replicazione.

La reazione chimica della DNA polimerasi. La sintesi del DNA. Leading e Lagging strands. La tautomerizzazione delle basi. L’attivita’ proof-

reading della DNA polimerasi.

.Lez 7.

Diapositive 4

 

 

 Il replisoma. Le DNA topoisomerasi. Le origini

di replicazione. I telomeri e la

telomerasi. Relazione tra telomeri, cancro e invecchiamento. I livelli di organizzazione del DNA nel cromosoma. Il nucleosoma. La fibra

cromatinica.

.Lez 8.

 

 

 

La replicazione semiconservativa. Gli esperimenti di Meselson-Stahl.

Il ciclo cellulare. La mitosi e la meiosi.

Confronto, similarita’ e differenze. Gli stadi della

profase della meiosi I.

.Lez 9.

 

 

Morgan e la teoria cromosomica dell’eredita’.

Saper concettualizzare i cromosomi, la cromatina, i loci genici e gli alleli nelle varie fasi

del ciclo mitotico o meiotico.

Una visione d’insieme del genoma umano.

Descrizione del cariotipo umano. Cromosomi metafasici, bandeggio, classificazione.

Autosomi e cromosomi sessuali.

.Lez 10.

 

Teoria cromosomica dell’eredita’ e ricombinazione omologa meiotica: formazione dei chiasmi, l’intermedio di Holliday, la scoperta del DNA eteroduplex negli Ascomiceti.

Teoria cromosomica dell’eredita’: i cromosomi sessuali e gli autosomi. Determinazione del sesso nei mammiferi e in Drosophila melanogaster. Il cromosoma Y umano: emizigosi e la regione pseudoautosomica.

L'eredita' legata al sesso.

Tipi di eredita'. Osservazione degli alberi genealogici per tratti autosomici recessivi o dominanti. Esempi di condizioni legate ad alleli

recessivi o dominanti.

I tratti legati all'X, esempio di progenie attesa

(occhio bianco di Drosophila). Non reciprocita’ degli incroci white-x e white-x.

La Lyonizzazione dell'X (inattivazione). Eredita'

dominante legata all'X

.Lez 11.

Diapositive 5

 

 

 

Eredita’ legata all’Y. Esercizi sull’eredita’ legata al sesso. Penetranza ed espressivita’.

Alberi evolutivi sfruttando il genoma mitocondriale (eredita’ matrilineare) o l cromosoma-Y (eredita’ patrilineare). La definizione di aplotipo. Geogenetica e migrazioni di Homo sapiens.

Eredita’ citoplasmatica. Eteroplasmia. Piante con mutazioni del DNA cloroplastico (Mirabilis jalapas) e malattie umane legate a mutazioni del DNA mitocondriale. Esercizi sull’eredita’

matrilineare

.Lez 13.

 

Mutazioni cromosomiche.

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

Autotetraploidizzazione mitotica naturale

(esempio di Raphanobrassica) o indotta da colchicina. Triplodi da gametogenesi con nondisgiunzione o da incroci con tetraploidi e

diploidi. Esempio del grano

(allo-esaploide). 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

.Lez 14.

Diapositive 6.

 

 

Origine delle aneuploidie umane. I fenotipi correlati alle aneuploidie dei cromosomi sessuali. Trisomie degli autosomi nell’uomo:

trisomia 21, 13, 18. Analisi di nuclei interfasici mediante Fluorescent In Situ Hybridization

(FISH). Struttura dei cromosomi. Alterazioni cromosomiche di tipo strutturale.

Morfologia dei cromosomi. Cariotipo umano. Bandeggio G e bandeggio Q.

Crossing-over ineguale. Delezioni interstiziali e duplicazioni in tandem. Monosomie parziali dovute a delezioni interstiziali. Esempio della

Sindrome del Cri-du-chat. Meccanismo di formazione delle delezioni interstiziali intracromosomiche e microduplicazioni in tandem di segmenti cromosomici (trisomie parziali) in seguito ad errato appaiamento dei cromosomi alla meiosi:

crossing-over ineguale. Esempi di parziali monosomie/trisomie parziali.

Sindrome di Williams. Inversioni cromosomiche 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. Effetti delle mutazioni cromosomiche

alla meiosi. Fusione robertsoniana ed effetti alla meiosi. Cariotipo responsabile della sindrome di Down con fusione 14-21.

Evoluzione dei genomi in base al cross-over ineguale (duplicazioni e famiglie geniche, esempio dei loci globinici).

Evoluzione dei genomi per duplicazione di interi genomi.

 

Le aberrazioni cromosomiche della linea somatica. Delezioni interstiziali, frammenti acentrici, traslocazioni bilanciate e non bilanciate tra cromosomi omolghi e non omologhi, inversioni para e peri centriche.

Mutazioni cromosomiche e irraggiamento con radiazioni ionizzanti. Aberrazioni cromosomiche

“instabili” (dicentrici e rings).

Effetto di posizione: Muller e l’occhio variegato di Drosophila m.. Riarrangiamenti somatici e cancro. Esempio di traslocazioni cromosomiche oncogenetiche: linfoma di Burkitt e leucemia

mieloide cronica.

Riassunto delle incidenze di anomalie cromosomiche nella linea germinale.

 

.Lez 12_15a. + .Lez 12_15b.

 

.Lez 16.

. Diapositive 7.

 

Morgan e la teoria cromosomica dell’eredita’.

Conciliare la legge di Mendel con le osservazioni di “Coupling”. Associazione (linkage) genetica. Uso del test-cross per svelare gli individui originati da gameti con combinazioni “parentali” o “ricombinanti”.

Differenza nella segregazione (alla F2) di due loci quando sono indipendenti o quando sono

“in linkage” (associati). Test del chi-quadro per indicare associazione o indipendenza.

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.

L’incrocio a tre punti (tre loci concatenati).

Stabilire l’ordine e la distanza di mappa genetica di loci in linkage. Esempi e problemi

dimostrativi.

.Lez 17.

 

L’incrocio a tre punti (tre loci concatenati).

Ancora esempi e problemi dimostrativi.

.Lez 18.

 

L’RNA. Gli esperimenti pulse/chase di Volkin-

Astrachan.

Differenze tra RNA e DNA. Il dogma centrale della biologia. RNA messaggero e RNA funzionali (miRNA, siRNA, piRNA, snRNA,

rRNA, tRNA, lncRNA).

La trascrizione. La reazione di polimerizzazione dell’RNA. Il filamento stampo. Il filamento

codificante.

Trascrizione nei procarioti. Fasi di inizio, allungamento e terminazione intrinseca o Rhodipendente. Il promotore procariota. Le regioni 5’UTR e 3’UTR. La trascrizione eucariota.

Differenze tra procarioti e eucarioti. Inizio della trascrizione e promotore negli eucarioti. I fattori di trascrizione. Il complesso di pre-inizio. Le sequenze cis-acting. Gli enhancers.

.Lez 19.

Diapositive 3

 

Riepilogo degli ultimi argomenti. La maturazione dell’RNA messaggero. 5’ Capping.

Lo splicing. Lo spliceosoma. Esempi accessori di mutanti nelle sequenze importanti per la trascrizione. La meccanica dello splicing. Lo splicing alternativo (isoforme degli mRNA).

Esempi di competizione tra siti di splicing e splicing aberrante. Sequenze ESS, ISS, ESE, ISE. Introni di classe 1. Esempi accessori di patologie legate a mutazioni nelle sequenze implicate nello splicing o nella sua regolazione.

Terminazione della trascrizione,

poliadenilazione.

.Lez 20.

 

La regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Jacob-Monod: la regolazione

dell’operone lac di E. coli. Mutanti dell’operone lac. Le mutazioni sulle sequenze palindromiche.

Le mutazioni polari. Logica dell’operone lac. Repressione da catabolita.

Esercizi sui diploidi parziali con le svariate configurazioni di mutanti.

Regolazione dell’operone Arabinosio. L’operone triptofano e la regolazione per attenuazione.

 

Traduzione e sintesi proteica. Il dogma centrale. Aminoacidi, polipeptidi e proteine. Il legame peptidico. Struttera primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle

proteine.

Alla scoperta della relazione tra geni e proteine.

Gli esperimenti di Beadle & Tatum in

Neurospora crassa: Stati diploidi e stati aploidi e l’ipotesi “un gene= un enzima”. La complementazione genica.

Gli esperimenti di Yanofski: la collinearita’ tra sequenza di DNA e sequenza aminoacidica. Gli esperimenti di Brenner. Prove dirette e indirette che il codice e’ basato su “triplette” (i codoni).

Polinucleotidi e mRNA sintetico. La decodifica del codice genetico.  La struttura degli aminoacidi. I mutanti “amber” di fago T4 e i codoni di stop. Il tRNA adattatore, gli anticodoni. L’aminoacil-tRNA-sintetasi. La degenerazione del codice genetico. tRNA isoaccettori e vacillamento della terza base.

Codone e anticodone. Struttura del ribosoma.

Gli rRNA quali ribozimi. La sintesi proteica nei siti E, P, A ribosomali. Antibiotici e sintesi

proteica.

Le fasi di inizio della traduzione nei procarioti: sequenza di Shine-Dalgarno. Inizio negli eucarioti: cap-recognition e sequenze IRES.

La traduzione: allungamento della catena polipeptidica e terminazione. Elongation Factor

EF-Tu, complesso ternario. Elongation Factor-

G, siti E P A del ribosoma. Terminazione, stop

codon, RF1, RF2.

 

Mutazioni non-senso e mutanti amber, “soppressori” delle mutazioni non-senso (tRNA

soppressori).

Mutazioni missenso (conservative e non conservative).  Mutazioni ins/del in frame o con frameshift. Mutazioni “read-through”. Mutazioni silenti, mutazioni sinonime. Mutazioni sinonime.

Transizioni, transversioni.

 

Emoglobinopatie e fibrosi cistica.

Il ripiegamento delle proteine e le modifiche post-traduzionali delle proteine. Le ciaperonine,

i segnali di veicolazione nel reticolo

endoplasmatico liscio o i fattori di localizzazione

nucleare, la fosforilazione, la poli-ubiquitinazione.

.Lez 21.

.Diapositive 10.

.Lez 22.

 Diapositive 4

.Lez 23.

.Lez 24.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ARGOMENTI ANNI PRECEDENTI

La regolazione dell’operone arabinosio. La regolazione dell’operone triptofano (attenuazione). La regolazione dell’espressione genica negli eucarioti.

Regolazione post-trascrizionale. RNA interference: micro-RNA, silencing-RNA. miRNA e siRNA.

Localizzazione, biogenesi, meccanismi di azione ed esempi di ruolo in alcuni processi biologici.

Regolazione trascrizionale eucariota.

Saccharomyces cerevisiae come cellula modello per lo studio della regolazione genica negli eucarioti.

Ciclo vitale.

I reguloni. La regolazione dei geni Galattosio in lievito. Il regolatore trascrizionale Gal4 e le sequenze enhancer UAS. Il controllo trascrizionale dei geni α-

/a- specifici del Mating type di lievito.

Regolazione per compattamento della cromatina.

Istone acetil-transferasi, istone de-acetilasi. Esempi nel lievito: (1) regolazione del regulone Galattosio; (2)

Mating-type. Effetti di regolazione cromatinica a lungo termine: esempio del Mating type di lievito, i mutanti “sir” (silent information regulators).

Regolazione per rimodellamento della cromatina.

Mutanti SWI-SNF. Il complesso SWI-SNF. Una visione di insieme della attivazione trascrizionale:

l’esempio dell’enhanceosoma e del promotore

dell’Interferone-beta umano.

Mantenimento della memoria epigenetica nella divisione cellulare: (1) distribuzione dell’ottamero nei nucleosomi del DNA nelle cellule figlie; (2) metilazione del DNA, isole CpG.

Gli isolanti degli enhancer.

Cariotipo e eterocromatina centromerica di

Drosophila: il silenziamento trascrizionale per effetto di posizione. Variegazione per effetto di posizione.

L’esempio del gene white di Drosophila e gli esperimenti di Muller. Diffusione dell’eterocromatina.

Mutanti di Drosophila per la variegazione dell’occhio e proteine HP-1, istone metil-transferasi (HMT) e istone demetilasi. Imprinting genere-specifico.

Esempio del locus Igf2 e H19 murino. Esempio di locus per la sindrome di Prader-Willy/Angelman

cromosoma 15 umano.

La mutazione: breve riepilogo degli effetti molecolari delle mutazioni puntiformi. Mutazioni entro la Open

Reading Frame, mutazioni che alterano i siti di regolazione di un gene. Analisi a livello di mRNA

(tramite Northern Blot) e proteine (tramite Western

Blot) degli effetti molecolari delle mutazioni.

Il test di fluttuazione di Luria-Delbruck. Lederberg e la replicazione delle piastre petri. Meccanismi molecolari delle mutazioni spontanee. Protonazione, tautomeria, appaiamenti purina::purina, idrolisi spontanea e siti abasici. L’ossidazione delle basi del

DNA e la deamminazione spontanea.

Meccanismi di formazione delle mutazioni InDel. Il crossing over ineguale come meccanismo di mutazione spontanea. Splippage misalignment. Le malattie da “amplificazione di triplette”: Corea di

Huntington, la sindrome dell’X fragile.

Le mutazioni indotte da mutageni. Gli analoghi di base. Gli alchilanti. I grossi addotti al DNA

(Benzopirene, aflatossina, NNK). Gli intercalanti.

Radiazioni ultravioletta e ionizzanti. Mutazioni della linea somatica e della linea germinale. Mutazioni geniche e cromosomiche. Riparazione: fotoliasi.

Metilguanosina-metiltransferasi.

Attivita’ proof-reading della DNA polimerasi. Il

mismatch repair”. Hereditary nonpolyposis colon cancer (HNPCC). Riparazione per escissioni di basi

(Base excision repair, BER). Riparazione per escissione di nucleotide (Nucleotide excision repair, NER). NER “global” e “accoppiato alla trascrizione”.

Xeroderma pigmentosum e Sindrome di Cockayne. Test di complementazione. Unscheduled DNA

synthesis.

Sintesi riparativa trans-lesione del DNA. Riparazione delle rotture a singolo e a doppio filamento.

Non-homologous end-joining (NHEJ) e riparazione per ricombinazione omologa (HRR). Ruolo di MGMT, MutS, hMSH2,  hMLH1, hMLH3, hMSH3, hMSH6,

OGG1, UNG, APE-1, PARP, FEN1, XPA, XPB, XPC,

XPD, XPG, ERCC1, CSA, CSB, DNA polimerasi delta, ATM, BRCA1, BRCA2, Rads50, Rad51, NBS1, nella riparazione del DNA. Ataxia telangiectasia e

Nijmegen Breakage Syndrome.