PROGRAMMA DEL CORSO INTEGRATO DI BIOLOGIA PSICOLOGIA GENERALE E
GENETICA
ANNO ACCADEMICO 2012-2013
MODULI DI BIOLOGIA E GENETICA (10 CFU)
DOCENTE DR. LAURA MORELLI
Dipartimento di Scienze della Natura e del Territorio, via Muroni 25.
N° Telefono 079228630
e-mail [email protected]
ATTIVITA’ DIDATTICA INTEGRATIVA
DR. FRANCESCA CAMBOSU, DR. GIUSEPPINA FOGU, DR. LUCIA ULGHERI
Dipartimento di Scienze Biomediche, Centro di Genetica .
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO
Comprensione dei modelli di eredità mendeliani e multifattoriali, genetici e epigenetici.
Inquadramento in senso evoluzionistico di meccanismi biologici. Acquisizione di strumenti critici per
l’autoformazione, e il reperimento di informazioni sui database elettronici.
Prerequisiti: chimica generale e inorganica, chimica organica, biochimica. Co-requisiti: Biologia
molecolare, citologia e istologia.
ARGOMENTI
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IL PIANO SPERIMENTALE DI MENDEL. Incrocio monoibrido e principio della segregazione. Cross test.
Spiegazione cromosomica del primo principio. Definizioni di Genotipo e Fenotipo, Gene, Locus e Allele.
Incrocio diibrido e principio della indipendenza. Spiegazione cromosomica del secondo principio.
VARIAZIONI SUL MENDELISMO Dominanza incompleta, codominanza, allelia multipla, alleli letali,
interazione genica, epistasi. Spiegazione in termini funzionali del contributo allelico e genico alla
manifestazione fenotipica. Eredità X-linked. Deviazione dall'assortimento indipendente. Esperimenti
diibridi di Sturtevart e Morgan sulla drosofila. il mappaggio genico dei cromosomi eucariotici mediante
la frequenza di ricombinazione. Incrocio a tre punti. Relazione tra mappa fisica e mappa genetica.
ATTIVITÀ DIDATTICA INTEGRATIVA: chimica della vita (elementi legami, acqua e molecole
organiche). La cellula (differenze tra eucarioti e procarioti, organuli). La segnalazione cellulare.
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STRUTTURA DEGLI ACIDI NUCLEICI, REPLICAZIONE DEL DNA E ESPRESSIONE GENICA. La proprietà
semidiscontinua e semiconservativa della replicazione del DNA. Elementi coinvolti nella replicazione
del DNA. Il modello del replisoma. le DNA polimerasi svolgono attività di sintesi, riparo e
ricombinazione; il genoma a RNA di alcuni virus. Espressione genica. La trascrizione nei procarioti e
negli eucarioti. I compiti delle tre diverse RNA polimerasi eucariotiche. Organizzazione del promotore.
La maturazione del trascritto primario. Processamento dell'RNA messaggero e dell'RNA non
codificante. RNA transfer e Ribosoma, snRNA. Aminoacidi e proteine. Il codice genetico, La traduzione.
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STRUTTURA E FUNZIONE DEL CROMOSOMA. Ploidia e ciclo cellulare. Mitosi e Meiosi. Assortimento
indipendente e ricombinazione nella meiosi. Accoppiamento X-Y. Avvolgimento gerarchico del DNA. La
cromatina interfasica e il grado di compattazione. Eucromatina e eterocromatina. Eterocromatina
facoltativa e costitutiva. Corpo di Barr e corpo XY. Localizzazione specifica dei cromosomi nel nucleo. Il
ruolo del centromero. Origine multipla della replicazione nei mammiferi. La struttura specializzata dei
telomeri, loro funzione e evoluzione. La replicazione dei telomeri.
ATTIVITÀ DIDATTICA INTEGRATIVA: Divisione cellulare, ciclo cellulare e regolazione: Mitosi, Meiosi e
Gametogenesi (spermatogenesi e ovogenesi, errori di disgiunzione). Struttura, funzione,
organizzazione dei cromosomi. Visualizzazione, colorazione e tecniche di bandeggio
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LA GENETICA DELLE POPOLAZIONI. Scopi e definizione della genetica delle popolazioni, concetto di
popolazione mendeliana e di pool genico. calcolo delle frequenze alleliche e delle frequenze
genotipiche. La distribuzione di Hardy e Weinberg e gli assunti di validità. L'impiego della
distribuzione di HW in consulenza genetica. Deviazioni dalla distribuzione di Hardy Weinberg nelle
popolazioni per effetto deriva genetica, migrazione, mutazione, inincrocio, selezione. L'evoluzione per
Darwin e la sintesi evoluzionistica moderna.
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ARCHITETTURA DEL GENOMA UMANO confronto fra genoma umano e genoma mitocondriale
(mtDNA). peculiarità del genoma mitocondriale e modello di eredità. omoplasmia e eteroplasmia.
replicazione trascrizione e traduzione del mtDNA. perché il tasso di mutazione del mtDNA è maggiore
di quello nucleare. fissazione delle mutazioni mitocondriali. caratteristiche delle mutazioni patogene e
delle malattie mitocondriali. Variabilità mitocondriale e applicazione in evoluzione umana. Famiglie
geniche. Organizzazione dei geni globinici. Meccanismi di origine e evoluzione delle famiglie geniche. I
geni a RNA. Classificazione funzionale e organizzazione genica. Interferenza dell'RNA. Sequenze
ripetute del genoma. I trasponi. Classificazione e evoluzione.
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MODELLI DI PEDIGREE MENDELIANI: generalità delle trasmissioni autosomica dominante e recessiva,
X-linked dominante e recessiva. Inattivazione del cromosoma X e mosaicismo dovuto alla inattivazione
del cromosoma X. Eredità dei geni Y-linked. Eredità dei genei nelle regioni pseudoautosomiche.
Eredità mitocondriale. Ambiguità dell’analisi del singolo pedigree. Il bias da accertamento. Relazione
tra caratteri mendeliani e sequenze geniche. Eterogeneità di locus e clinica. Complicazioni dei modelli
mendeliani di base. Tratti recessivi possono sembrare dominanti. Difetto di penetranza nei tratti
dominanti. Penetranza legata alla età e esordio tardivo. Espressione variabile, anticipazione,
imprinting. Alleli letali. Inbreeding. Mutazione de novo, chimerismo e mosaicismo.
ATTIVITA’ DIDATTICA INTEGRATIVA: La consulenza genetica
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ANOMALIE CROMOSOMICHE Anomalie di numero e loro cause. poliploidia, aneuploidia mixoploidia e
conseguenze cliniche. Anomalie di numero degli autosomi e dei cromosomi sessuali. Causa delle
anomalie strutturali, tipi di anomalie strutturali e conseguenze cliniche.
ATTIVITA’ DIDATTICA INTEGRATIVA: Classificazione delle anomalie cromosomiche (Numeriche
strutturali, bilanciate, sbilanciate) Anomalie cromosomiche di numero: Poliploidie e aneuploidie Sindromi da aneuploidia degli autosomi: Sdr di Down (trisomia 21); Sdr di Patau (trisomia 13); Sdr di
Edwards (trisomia 18); Trisomia 8 costituzionale a mosaico. Sindromi da aneuploidia dei cromosomi
sessuali Sdr di Klinefelter (XXY); cariotipo XYY; Sdr di Turner (X0); cariotipo XXX. Cromosomi
marcatori e sindromi da markers sovrannumerari (Sdr. Inv dup(15); Sdr Cat-eye; Sdr di PallisterKillian); Anomalie cromosomiche di struttura (Traslocazioni raciproche e robertsoniane, inserzioni,
delezioni, inversioni, cromosomi ad anello e isocromosomi). Sindromi da delezione, Sdr di WolfHirshhorn (4p-), Sdr del cri du chat (5p-). Citogenetica Molecolare: FISH, CGH accenni di aCGH
INPRINTING GENETICO diploidia e disomia uniparentale nell'uomo e nel topo. Funzione biologica
dell'inprinting. Organizzazione dei geni soggetti a inprinting. Modalità di imposizione e evoluzione
degli inprints.
GENETICA DEI TRATTI MULTIFATTORIALI: la diatriba negli anni ‘20 tra i biometristi e i mendelisti sul
modello di trasmissione dei caratteri complessi. La sintesi Fisheriana: teoria poligenica della
determinazione dei tratti continui. Regressione verso la media e effetti dell’incrocio non casuale.
Varianza genetica e ambientale, ereditabilità. Teoria della soglia nella estensione della teoria
poligenica ai caratteri dicotomici. Applicazione della Teoria della soglia per la definizione dei rischi di
ricorrenza nei tratti multifattoriali e rischio empirico.
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LA VARIABILITÀ GENETICA UMANA E LE SUE CONSEGUENZE Tipi di variazione: SNPs, ripetizioni in
tandem e intersperse, STRs, grandi variazioni in numero di copie. Danneggiamento del DNA e
meccanismi di riparo. Complessi multiproteici coinvolti nella replicazione, la trascrizione e la
ricombinazione e il riparo del DNA. I meccanismi di riparazione. i difetti della riparazione sono causa
di patologia. Varianti patogene del DNA: mutazioni puntiformi missenso, nonsenso, che colpiscono il
processamento del trascritto primario, frameshift, che modificano il livello di espressione genica,
mutazioni sinonime (patogeniche). Patogenicità delle corte sequenze ripetute in tandem, mutazioni
dinamiche. Malattie causate da aggregazione anomala di proteine. mutazioni che causano alterazione
del dosaggio genico
ATTIVITÀ DIDATTICA INTEGRATIVA: Sindromi da delezione di geni contigui
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PATOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE La classificazione funzionale delle mutazioni, acquisto e perdita
di funzione e caratteristiche ad esse associate, spiegazione molecolare dei termini recessività e
dominanza, e della eterogeneità allelica
LE BASI GENETICHE DEI TUMORI selezione clonle nella evoluzione dei tumori, modello two hit e
multihit, oncogeni e geni oncosopressori, mutazioni che causano attivazione dei protooncogeni,
mutazioni che causano perdita di funzione degli oncosopressori. Principali classi di prodotti proteici
coinvolti nella cancerogenesi.
ATTIVITA’ DIDATTICA INTEGRATIVA Citogentica oncologica: Basi genetiche del cancro (mutazioni e
geni interessati). Anomalie cromosomiche e tumori Neoplasie ematologiche: Leucemia mieloide
cronica e il cr. Philadelphia t(9;22). Paradigma di medicina traslazionale: terapia Leucemia
promielocitica e t(15;17) MDS -5/5q-, -7/7q- Linfoma di Burkitt, t(8;14).
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REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA
INDIVIDUAZIONE DI GENI-MALATTIA. Analisi di linkage e analisi di associazione
TESTI CONSIGLIATI
Strachan – Read: “Human molecular genetics” 4th edition
Neri-Genuardi: “Genetica medica”
MATERIALE DIDATTICO
Slides elettroniche fornite dai docente
Materiali integrativi sul sito moodle.
ELEMENTI OPZIONALI DEL PROGRAMMA CONSIGLIATI:
Manuali generali di genetica fondamenti ad esempio:
Russel, Genetica; Snustad; Griffiths, ecc
LETTURE CONSIGLIATE O RICHIESTE:
Approfondimenti su banche dati OMIM; articoli indicizzati PUBMED, scopus, ISIWEB; Genome
browers.
