METODOLOGIE GENETICO - MOLECOLARI
2017/2018
2017/2018
DM270
BIO/18 (GENETICA)
DIPARTIMENTO DI BIOLOGIA E BIOTECNOLOGIE "LAZZARO SPALLANZANI"
BIOLOGIA SPERIMENTALE ED APPLICATA
Bioanalisi
SECONDO SEMESTRE (01/03/2018 - 14/06/2018)
6
48 ore di attività frontale
Italiano
ORALE
ACHILLI ALESSANDRO (titolare) - 6 CFU
Gli studenti devono aver acquisito i contenuti della Genetica classica e della Biologia Molecolare, che saranno indispensabili per meglio capire come studiare le caratteristiche molecolari, filogenetiche e funzionali del DNA.
Il corso sarà incentrato sui recenti progressi nella genetica molecolare e la sua applicazione nell'analisi di genomi nucleari e citoplasmatici. Nella prima parte si parlerà di filogenesi molecolare (analizzando in particolare il DNA mitocondriale umano, oggetto dell’esercitazione di laboratorio), che ha come obiettivo la costruzione di alberi filogenetici in grado di ricostruire i rapporti evolutivi tra gli organismi, con applicazioni nel campo della genetica medica, forense e di popolazione. Nella seconda parte saranno esaminate le tecniche genetiche e molecolari che consentono lo studio, la caratterizzazione molecolare e l’annotazione di interi genomi, con finalità soprattutto biomediche e biotecnologiche.
Al termine del corso gli studenti dovranno saper applicare una metodologia scientifica per risolvere problemi di genetica molecolare, nonché saper partecipare alla discussione di gruppo su un argomento di ricerca.
Introduzione alla genomica. Genomi, trascrittomi e proteomi. Il genoma procariotico e il trasferimento genico laterale. L’eredità citoplasmatica e le particolarità genetiche e molecolari dei genomi degli organuli citoplasmatici. Il genoma cloroplastico (cpDNA) e mitocondriale (mtDNA) delle piante: differenze molecolari e metodi di studi. Il genoma mitocondriale umano come esempio di mitogenoma.
Studiare il DNA. Enzimi per la manipolazione del DNA: DNA polimerasi, nucleasi, ligasi. Metodi per l’estrazione e la quantificazione degli acidi nucleici. Amplificazione PCR e analisi RFLP. Metodi di studio della variabilità molecolare dell’mtDNA umano: Cibridi e patologie mitocondriali; dall’analisi degli RFLP al sequenziamento dell’intero genoma.
Il sequenziamento del DNA: metodo classico automatizzato. Il sequenziamento tradizionale dei genomi tramite approccio gerarchico e shotgun. Librerie geniche e metodi di clonaggio. Il sequenziamento del DNA di nuova generazione (NGS): pirosequenziamento su sequenziatore FLX; sequenziamento illumina su sequenziatore HiSeq/MySeq.
Marcatori molecolari: classificazione (Microsatelliti e SNP) e metodi di analisi (Chip per analisi Genome-Wide). Accenni sui metodi mappatura fisica (mappe di restrizione, FISH e mappatura con STS).
Metodi di caratterizzazione delle sequenze genomiche. Individuazione degli open reading frame (ORF). Annotazione genica negli eucarioti. Metodi sperimentali per la localizzazione dei geni. Analisi della funzione di un gene: analisi al computer e assegnazione sperimentale. Forward genetics e reverse genetics: esempio di caratterizzazione del gene ATM.
Lezioni frontali, esercitazioni in laboratorio e seminari didattici.
Il materiale didattico sarà fornito dal docente sotto forma di slides delle lezioni e materiali bibliografici.
Il materiale fornito dal docente (PDF delle slides proiettate) si troverà sul portale Kiro (http://elearning2.unipv.it/bio/)
La consultazione di Genomi 3 (Brown TA – Edises) potrà essere utile come approfondimento
Esame unico con prova orale.