Obiettivi formativi
Il corso si propone di approfondire alcune tematiche che per motivi di spazio non possono essere trattate nei corsi di Genetica di base, con riferimento ad alcuni temi specifici delle piante e dei microrganismi. In particolare per le piante:
1 - verrà messo in risalto il ruolo dell’interazione tra uomo e piante in termini di evoluzione e la stretta dipendenza del primo da queste per il proprio sostentamento. Queste informazioni unite a quelle che riguardano l’applicazione delle biotecnologie vegetali serviranno anche a fornire gli strumenti culturali per una partecipazione informata e competente al dibattito sui vantaggi e rischi legati all’uso di queste tecnologie nella produzione di beni di interesse per la collettività.
2 - Verranno analizzati i sistemi genetici extranucleari delle piante e verrà messa in evidenza la plasticità dei genomi che contribuiscono all’evoluzione degli organismi anche attraverso la continua trasmissione orizzontale di informazione genetica.
3 - verrà mostrato come meccanismi di controllo di processi complessi, come il differenziamento degli organi riproduttivi, presentino elementi e percorsi spesso evolutivamente conservati.
Per quanto riguarda i microrganismi:
1 - verrà mostrato come il processo di formazione della spora sia diventato un importante sistema modello per lo studio di problemi biologici di base, come l’espressione genica, il differenziamento cellulare e la comunicazione tra cellule.
2 - verranno presentati alcuni sistemi modello microbici con particolare attenzione al lievito e verranno approfondite le peculiarità metodologiche e il loro utilizzo per la realizzazione di screening genetici. Le conoscenze approfondite degli approcci sperimentali utilizzati nell'analisi genetica serviranno per proporre strategie mirate all'analisi della funzione genica e alla dissezione di processi biologici.
Lo scopo di questo corso è quello di fornire agli studenti una visione di alcuni aspetti caratteristici della genetica applicata agli organismi vegetali e ai microrganismi. In particolare verranno messe in risalto le metodologie e le tecniche di indagine che sono state applicate per dissezionare processi biologici caratteristici di alcuni organismi. Si farà quindi ricorso a materiale tratto dalla letteratura scientifica facendo così risaltare gli approcci metodologici seguite dai ricercatori e le difficoltà e i successi (ma anche gli errori) che questi hanno incontrato nello svolgimento dei loro progetti. Lo studente quindi, frequentando le lezioni e studiando individualmente si doterà di un background di conoscenze ma verrà stimolato a partecipare alla discussione in aula e a porsi domande sui possibili sviluppi di metodologie avanzate la cui utilizzazione può avere un forte impatto anche negativo sull’opinione pubblica. Infatti, si farà spesso ricorso a una serie di esempi tratti dalla realtà quotidiana e di applicazioni pratiche degli strumenti genetici. Sia le discussioni in aula che le prove finali permetteranno allo studente di verificare la sua preparazione specifica ma anche la.capacità di comprensione, di comunicazione e di interagire con sostenitori di idee differenti. In particolare la prova finale servirà allo studente per auto-valutare la sua capacità di comunicare le conoscenze acquisite.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Genetica Vegetale
Le piante e l'uomo Agricoltura e sviluppo. Produttività e sostenibilità; miglioramento genetico: selezione e perdita di variabilità.
Biotecnologie vegetali Introduzione storica. Le colture in vitro di cellule, tessuti ed organi. Selezione di mutanti; la variabilità somaclonale. Il trasferimento di geni estranei nelle piante: tecniche, vantaggi e rischi; esempi e prospettive.
Sistemi genetici extranucleari - Il cloroplasto: struttura e funzione, la trasmissione dell'informazione cloroplastica, Il DNA cloroplastico, geni cloroplastici, regolazione dell'espressione genica; evoluzione e teoria endosimbiontica -
Sistemi di regolazione genica complessa nei vegetali Il differenziamento degli organi riproduttivi.
Genetica dei Microrganismi
Il processo di sporificazione di Bacillus subtilis Descrizione del sistema biologico. Sporificare o dividersi: una scelta difficile controllata da un complesso sistema di sensori/ regolatori. Inizio della sporificazione: un interruttore costituito da un percorso di trasduzione del segnale (Phosphorelay). Differenziamento cellulare: come generare asimmetria attraverso il controllo dell’espressione genica nella pre-spora e nella cellula madre; il ruolo dei fattori sigma. Comunicazione intercompartimentale: il sistema criss-cross.
Studio della funzione del gene in lievito Genetica classica e genetica inversa. I mutanti come strumento per lo studio della funzione del gene. Strategie selettive di mutanti. Mutanti condizionali. Reversione e soppressione. Soppressori, soppressori gene-dosage dipendenti. Eredità citoplasmtica, genetica mitocondriale in lievito. Mutazione mitocondriale estesa e puntiforme. Il lievito come modello per lo studio di malattie mitocondriali umane.
Programma esteso
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Bibliografia
Poichè non esiste un unico libro di testo che tratti in maniera esauriente l'insieme degli argomenti proposti, verranno indicate di volta in volta durante lo svolgimento del corso le letture utili per la preparazione e per l'approfondimento delle diverse tematiche
Metodi didattici
Il corso sarà svolto mediante lezioni frontali sugli specifici argomenti del programma, con l’ausilio di diapositive. Il materiale didattico proiettato verrà reso disponibile sul sito web del corso. Verranno di volta in volta consigliati diversi testi e monografie e articoli della letteratura scientifica per lo studio e l’approfondimento individuale. Il corso sarà integrato da una serie di seminari in cui docenti e giovani ricercatori esporranno i fondamenti delle loro ricerche e la loro applicazione a specifici problemi reali. Alla fine del corso gli studenti saranno incoraggiati a presentare i risultati di una loro ricerca bibliografica volta ad aggiornare le conoscenze su uno degli argomenti del corso stesso o su argomenti a loro scelta ma comunque inerenti la materia del corso stesso.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento verrà effettuata attraverso un esame finale. L’esame sarà costituito da una prova orale tradizionale che avrà come argomento le tematiche svolte a lezione oppure consisterà, a scelta dello studente, in una presentazione (con l’ausilio di un proiezione power point) di un report relativo a uno o più lavori scientifici della letteratura recente su uno degli argomente trattati durante lo svolgimento del corso. Sarà quindi possibile valutare sia la solidità delle conoscenze acquisite che la capacità dello studente di utilizzarle per la preparazione di un report e quindi di organizzare la sua capacità comunicativa. Sia la prova orale che quella attuata tramite presentazione prevedono comunque una serie di domande sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali. Entrambi i tipi di prova avranno lo scopo di verificare la capacità di comprensione dei diversi argomenti trattati durante le lezioni e le conoscenze acquisite e di evidenziare la capacità da parte dello studente di formulare collegamenti tra i vari argomenti trattati. L’esame sarà superato con voto sufficiente se lo studente saprà dimostrare una conoscenza del o degli argomenti esposti durante la sua prova. Il voto sarà incrementato qualora lo studente dimostri di avere buona consapevolezza degli argomenti trattati, capacità di collegare le varie nozioni acquisite e buona capacità di esposizione dei concetti.
Altre informazioni
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