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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 (e-learning)	Per gli studenti degli anni precedenti al 2019-2020: il presente programma di esame risulta in continuità con il programma dei corsi tenuti dal Prof. Barale e dal Prof. Giovannoni. Tuttavia, si prega di prenderne accurata visione per essere consapevoli e preparati sugli aggiornamenti apportati.
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 e-mails personali (tipo “@gmail.com”) sono filtrate dal sistema anti-spam e non riceveranno risposta.
6) L'esame quando sarà possibile in presenza:	E' prevista una prova scritta della durata di 3 ore congiuntamente con il modulo di Citologia (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).
Esame a distanza:	Fino a diversa disposizione attualmente si effettuano prove scritte a distanza che hanno la funzione di pre-screening per verificare i requisiti minimi di ammissibilità, a cui segue una prova orale obbligatoria.	Fino agli appelli di Giugno, per gli studenti degli anni passati, gli esami di Genetica e Citologia sono tenuti separatamente con scritti e orali effettuati in date indipendenti. Il sistema congiunto inizia con gli appelli degli studenti frequentanti l’a.a. 2020-2021. A decorrere dagli appelli di Giugno le due materie saranno verificate sempre nella stessa prova scritta. Gli orali potranno avere date disgiunte.	Segui questo link per I RISULTATI DELLE PROVE SCRITTE E LA DATA DI VERBALIZZAZIONE. PER VISIONARE LE PROVE SCRITTE OCCORRE RICHIEDERE appuntamento inviando una posta elettronica
7) Consigli:	Alla prova scritta in presenza ci si presenta con 1) FOGLIO PROTOCOLLO 2) CALCOLATRICE, 3) DOCUMENTO DI IDENTITA', 4) PENNA (BLU O NERA). NON VERRANNO CORRETTI gli scritti compilati con: - penne rosse - lapis - sbianchetto	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:	Seguire questo link: le FAQ (frequently asked questions) del corso.

Programma in svolgimento nell’anno 2022-2023

	Data		Aula	Orario	Ore	Ore cumulative	Argomento	Recordings	Slides	Riferimenti sul testo
1	16/02/2023	Gi	Polo San Rossore 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 Rossore Aula 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 rappresentazione grafica mediante quadrato di Punnett.	Qui lezione 3 registrata
4	27/02/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	8
5	02/03/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	10
6	06/03/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	12
7	09/03/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	14
8	13/03/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	16
9	16/03/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	18
10	20/03/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	20
11	23/03/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	22
12	27/03/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	24
13	30/03/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	26
							Sospensione didattica e vacanze pasquali
14	17/04/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	28
15	20/04/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	30
	24/04/2023	Lu					Ponte del 25 Aprile
16	27/04/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	32
	01/05/2023	Lu					Festa dei lavoratori
17	04/05/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	34
18	08/05/2023	Lu	Polo San Rossore Aula A	09.00-11.00	2	36
19	11/05/2023	Gi	Polo San Rossore Aula C	15.30-17.30	2	38
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 C	15.30-17.30	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 C	15.30-17.30	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

	Data		Aula	Orario	Ore	Ore cumulative	Argomento	Recordings	Diapositive	Riferimenti sul testo
1	14/02/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	2	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 . Diapositive 2 .	Capitolo 2 del Griffiths
2	17/02/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	4	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.
3	21/02/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	6	Prima legge di Mendel (la dominanza), seconda legge di Mendel (segregazione degli alleli di un gene) e relativi esercizi.	.Lez 3.		Capitoli 2 e 3 del Griffiths
4	24/02/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	8	Esercizi sulle leggi di Mendel. Terza legge di Mendel (segregazione indipendente degli alleli di piu’ geni)	.Lez 4.
5	28/02/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	10	Ancora esercizi sulle leggi di Mendel e sugli alberi genealogici. La virescenza degli ibridi, e la possibilita’ di creare linee pure.	.Lez 5.
6	03/03/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	12	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	Capitolo 7 del Griffiths
7	07/03/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	14	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
8	10/03/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	16	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.
9	14/03/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	18	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.		Capitolo 2 del Griffiths
10	17/03/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	20	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.
11	21/03/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	22	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
13	28/03/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	24	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.
14	31/03/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	26	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 non-disgiunzione 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.
15	24/03/2022 + 04/04/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	4	30	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.
							Interruzione Pasquale dell’attivita’ didattica
16	21/04/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	32	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.	.Lez 16.	. Diapositive 7.
17	28/04/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	34	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.
18	02/05/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	36	L’incrocio a tre punti (tre loci concatenati). Ancora esempi e problemi dimostrativi.	.Lez 18.
19	05/05/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	38	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 Rho-dipendente. 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	Gli elementi essenziali possono essere ritrovati nei capitol 12 pag 481-485 e 14.2-14.3 del “Karp”, “Biologia cellulare e molecolare” Ed. Edises. Circa l’RNA: capitolo 8 del Griffiths Capitolo 8 del Griffiths. Le sequenze “cis-acting” e gli “enhancers” possono essere studiati al capitolo 12, pagine 445-447. Capitolo 8 del Griffiths. Link utile: Esempi accessori di mutanti nelle sequenze importanti per la trascrizione, splicing, traduzione (capitoli 8 e 9)
20	11/05/2022	Me	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	08.30-12	2	40	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.
21	12/05/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	42	La regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Jacob-Monod: la regolazione dell’operone lac di E. coli.	.Lez 21.	.Diapositive 10.	Capitolo 11 del Griffiths (limitatamente all’operone lattosio, arabinosio e triptofano)
22	16/05/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	44	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.	.Lez 22.	Diapositive 4	Capitolo 9 del Griffiths. Link utile: l’esperimento di Beadle e Tatum
23	19/05/2022	Gi	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	8.45-10.15	2	46	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 anti-codoni. 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.	.Lez 23.		Capitoli 2 e 3 del Griffiths
24	23/05/2022	Lu	Polo San Rossore Aula A + Aula Virtuale.	10.30-12	2	48	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 24.

DEMO esame

Programma svolto nell’anno 2020-2021

	Ore cumulative	Argomento	Riferimenti sul testo
1	2	Presentazione del corso. Libro di testo consigliato e sito web. 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. La replicazione semiconservative. Gli esperimenti di Meselson-Stahl.	Capitolo 7 del Griffiths
2	4	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.	Capitolo 7 del Griffiths
3	6	Il replisoma. Le DNA topoisomerasi. Le origini di replicazione. I telomeri e la telomerasi. Relazione tra telomeri, cancro e invecchiamento.	Gli elementi essenziali possono essere ritrovati nei capitol 12 pag 481-485 e 14.2-14.3 del “Karp”, “Biologia cellulare e molecolare” Ed. Edises. Circa l’RNA: capitolo 8 del Griffiths
4	8	I livelli di organizzazione del DNA nel cromosoma. Il nucleosoma. La fibra cromatinica. Il ciclo cellulare.
5	10	La mitosi e la meiosi. Confronto, similarita’ e differenze. Gli stadi della profase della meiosi I. L’RNA. Gli esperimenti pulse/chase di Volkin-Astrachan.
6	12	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 Rho-dipendente. 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.	Capitolo 8 del Griffiths. Le sequenze “cis-acting” e gli “enhancers” possono essere studiati al capitolo 12, pagine 445-447.
7	14	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.	Capitolo 8 del Griffiths. Link utile: Esempi accessori di mutanti nelle sequenze importanti per la trascrizione, splicing, traduzione (capitoli 8 e 9)
8	16	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.
9	18	Traduzione e sintesi proteica. Il dogma centrale. Aminoacidi, polipeptidi e proteine. Il legame peptidico. Struttera primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine.
10	20	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).	Capitolo 9 del Griffiths. Link utile: l’esperimento di Beadle e Tatum
11	22	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 anti-codoni. L’aminoacil-tRNA-sintetasi. La degenerazione del codice genetico. Struttura del ribosoma. Gli rRNA quali ribozimi. La sintesi proteica nei siti E, P, A ribosomali. Antibiotici e sintesi proteica. 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. Le mutazioni “soppressore” del fago mutante “amber” in E. coli.	Capitolo 9 del Griffiths.
12	24	Riepilogo dell’allungamento della catena polipeptidica in traduzione. tRNA isoaccettori, tRNA soppressore. Esempi di mutazioni nella coding sequence (CDS). Mutazioni missenso, non-senso, silenti, e frame-shift (in frame e non). 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. - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -	Capitolo 9 del Griffiths.
13	26	Mendel. Autoimpollinazione. Sette caratteri per i piselli. Dominanza, recessivita’.	Capitolo 9 del Griffiths
14	28	Prima legge di Mendel. Test del chi-quadro per analizzare statisticamente la differenza tra i dati “osservati” rispetto a quelli attesi definiti da una precisa ipotesi.	Capitolo 9 del Griffiths
15	30	Prima legge di Mendel e relativi esercizi.	Capitoli 2 e 3 del Griffiths
16	32	Esercizi sulle leggi di Mendel. 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 MxF e FxM. La determinazione del sesso. Il cromosoma Y. Emizigosi, regione pseudoautosomica.	Capitoli 2 e 3 del Griffiths
17	34	La Lyonizzazione dell'X, Eredita' dominante legata all'X e legata all’Y. Esercizi. Seconda legge di Mendel. Rapporto di segregazione 9:3:3:1 nei diibridi.	Capitoli 2 e 3 del Griffiths
18	36	Esercizi sulle leggi di Mendel.	Capitoli 2 e 3 del Griffiths
		VACANZE PASQUALI
		La lezione non si terra’
19	38	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. Ancora esercizi di genetica.	Capitoli 2 e 3 del Griffiths
20	40	Mutazioni cromosomiche. Le euploidie. La monoploidia e i casi di triploidie, tetraploidie, esaploidie. Autotetraploidizzazione mitotica naturale o indotta da colchicina. Triplodi 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.	Capitolo 17 del Griffiths
21	42	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.	Capitolo 17 del Griffiths
22	44	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). Evoluzione dei genomi per duplicazione di interi genomi. Esempi di parziali monosomie/trisomie parziali. Sindrome di Williams. Inversioni pericentriche e paracentriche. Effetti sul fenotipo. Trasmissibilità delle inversioni. L’appaiamento di cromosomi omologhi con inversione alla meiosi.	Capitolo 17 del Griffiths
23	46	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. 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. Piastre metafasiche dopo irraggiamento con radiazioni ionizzanti. Aberrazioni cromosomiche “instabili” (dicentrici e rings). L’effetto di posizione. Esempio di variegazione dell’occhio rosso di Drosophila M. per effetto di posizione.	Capitolo 17 del Griffiths
24	47	Esempio di traslocazioni cromosomiche oncogenetiche. Associazione (linkage) genetica. 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.	Capitolo 4 del Griffiths
25	49	Morgan e la teoria cromosomica dell’eredita’. Conciliare la legge di Mendel con le osservazioni di “Coupling”. 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.	Capitolo 4 del Griffiths
26	51	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.	Capitolo 4 del Griffiths
27	53	La regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Jacob-Monod: la regolazione dell’operone lac di E. coli. Logica operazionale dell’operone lac. Repressione da catabolita.	Capitolo 11 del Griffiths (limitatamente all’operone lattosio)

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.	Capitolo 11 del Griffiths
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.	Capitolo 12 del Griffiths
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.	Capitolo 12 del Griffiths
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.	Capitolo 12 del Griffiths Capitolo 16 del Griffiths
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.	Capitolo 16 del Griffiths
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.	Capitolo 16 del Griffiths + Pagina 633 (Crossing Over Ineguale)
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.	Capitolo 16 del Griffiths
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.	Capitolo 16 del Griffiths
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.	Capitolo 16 del Griffiths Un link utile sulla riparazione del DNA: http://www.youtube.com/watch?v=UzXcq2h0VCk
Progenie attesa e osservata. Uso del Chi-Quadro. 1) nei rapporti mono- e di-ibridi. 2) nel concetto di pool genico e nella verifica dell’equilibrio di Hardy-Weinberg.