Obiettivi Formativi

L'obiettivo del corso integrato è di fornire agli studenti gli strumenti didattici per comprendere l'architettura del genoma, gli elementi che lo compongono, il loro funzionamento e le modalità di insorgenza delle malattie genetiche. Scopo principale è far arrivare lo studente ad un grado di conoscenza generale delle Unità di Didattica presentate. Un grado di conoscenza particolareggiata verrà perseguito per i concetti di variabilità ed ereditarietà genetica, i rapporti struttura-funzione delle mutazioni geniche, penetranza ed espressività di caratteri normali e patologici, e determinanti genetici di malattie neoplastiche e cardiovascolari. Obiettivo è inoltre far acquisire allo studente un grado di conoscenza generale delle tecniche di biologia e genetica, utilizzate correntemente in clinica, in diagnostica molecolare e in medicina forense, e delle loro implicazioni etiche e legali.

Learning Goals

The aim of the course is to provide students with educational tools for understanding genome elements and genome architecture and their associated functions in the development of genetic diseases. Thegoalis to get students to a degree of general knowledge of allthe presented Teaching Units. Detailed knowledge will be pursued for the concepts ofvariability and genetic inheritance, genemutation structure-function relationship, penetrance and expressiveness of normal and pathological characters, and genetic risk factors for neoplastic and cardiovascular diseases. An additional aim is to introduce students toma in techniques in biology and genetics, as currently used in clinical practice, molecular diagnostics and forensic medicine. The purpose will be to acquire general technical knowledge and an understanding of the legal and ethical impact of such approaches.

Metodi didattici

Lezioni di didattica frontale verranno erogate con il sussidio di videoproiettori e presentazioni PowerPoint. Alcune lezioni potranno essere svolte in laboratorio.

Teaching Methods

Lectures will be presented utilizing PowerPoint presentations and video projectors. Specific topics may be treated in a research/diagnostics laboratory.

Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze di base di biologia cellulare e molecolare. È utile che lo studente abbia familiarità con la terminologia tecnica di biologia molecolare.

Prerequisites

Basic knowledge of molecular and cellular biology is required.It is useful for the students to be familiar with the technical terms of molecular biology.

Verifiche dell'apprendimento

Esami scritti (multiple choice) ed esame orale.

Assessment

Written (multiple choice) tests and oral exams.

Programma del Corso

Riproduzione degli organismi viventi(asessuata,sessuata,partenogenetica). Ereditarietà negli eucarioti. Rapporto meccanicistico fra genotipo e fenotipo. Diploidia e sessualità. Cromosomi omologhi, alleli e loci, omozigosi ed eterozigosi. Alleli wild-type e mutati, dominanza e recessività. Meccanica cromosomica e significato genetico della meiosi. Significato degli esperimenti di Mendel. Cariotipo normale. Inattivazione del cromosoma X. Determinazione cromosomica del sesso. Eredità di geni localizzati su cromosomi diversi, sugli autosomi e sul cromosoma X. Eredità Mendeliana ed esempi di ereditarietà monofattoriale. Ricombinazione di geni associati allo stesso cromosoma e mappe geniche. Marcatori cromosomici, unità Morgan. Interazioni fra alleli. Interazione fra geni. Ereditarietà multifattoriale e genetica quantitativa. Epistasi,penetranza ed espressività. Caratteri con effetti soglia ed ereditabilità. Epistasi nell’uomo; equilibrio di Hardy-Weinberg. Analisi molecolare del genoma, strumenti dell’ingegneria genetica. Clonazione genica. Analisi del genoma: marcatori molecolari, mappa fisica dei cromosomi umani, sequenziamento del genoma. “Progetto Genoma Umano” Mutazioni geniche puntiformi, sostituzioni, frameshift, mutazioni neutre e silenti. Crossing-over ineguale, delezioni e duplicazioni geniche. Alterazioni cromosomiche e genomiche e loro effetto fenotipico. Meccanismo cellulare e logica genetica della ricombinazione, riparo e conversione genica. Mutazioni somatiche e mosaicismo. Esempi di mutazioni autosomiche recessive e dominanti. Esempi di mutazioni X-linked recessive e dominanti. Esempi di amplificazione di triplette di basi e anticipazione genica. Regolazione epigenetica dell’ espressione genica; impatto dell’ ambiente. Processi evolutivi nella specie umana. Eredità epigenetica. Fitness riproduttiva, polimorfismo bilanciato e vantaggio dell’eterozigote. Mutazioni ed analisi molecolare di loci umani. Variazioni della frequenza degli alleli, dei genotipi e dei fenotipi responsabili di malattie ereditarie nelle popolazioni umane. Espressione genica e sviluppo dell’ organismo. Meccanismi di sviluppo di malattie genetiche. Albero genealogico e analisi della trasmissione familiare di malattia. Genetica di malattie neoplastiche; interazione con stile di vita e ambiente. Genetica di malattie cardiovascolari; interazione con stile di vita e ambiente. Implicazioni etiche e legali dei test genetici. Analisi genomica di fattori di rischio di malattia. Terapia genica.

Course Syllabus

Reproduction of living organisms (asexual, sexual, parthenogenetic). Inheritance in eukaryotes. Mechanistic relationship between genotype and phenotype. Diploidy and sexuality. Homologous chromosomes, alleles and loci, homozygosity and heterozygosity. Wild-type and mutated alleles, dominance and recessiveness. Chromosomal mechanics and genetic significance of meiosis. The meaning of Mendel's experiments. Normal karyotype. X chromosome in activation (Lyonization). Chromosomal determination of sex. Inheritance of genes located on different chromosomes, autosomes, and X chromosome. Mendelian inheritance and examples of monofactorial inheritance. Recombination of genes associated with the same chromosome and gene maps. Chromosomal markers, Morgan units. Interactions between alleles. Interaction between genes. Multifactorial heredity and quantitative genetics. Epistasis, penetrance and expressiveness. Characters with threshold effects versus inheritance. Epistasis in man; Hardy-Weinberg equation. Molecular genome analysis, genetic engineering tools. Gene cloning. Genome analysis: molecular markers, physical map of the human chromosomes, genome sequencing. "The Human Genome Project" Point-like gene mutations, substitutions, frameshift, neutral and silent mutations. Crossing-over unequal, genetic deletions and duplications. Chromosomal and genomic alterations and their phenotypic effect. Cellular mechanism and genetic logic of recombination, repair and gene conversion. Somatic mutations and mosaicism. Examples of recessive and dominant autosomal mutations. Examples of recessive and dominant X linked mutations. Examples of base triplet amplification and gene anticipation. Epigenetic regulation of gene expression; impact of environmental exposure. Evolutionary processes in the human species. Epigenetic inheritance. Reproductive fitness, balanced polymorphism and heterozygous advantage. Mutations and molecular analysis of human loci. Variation in the frequency of alleles, genotypes and phenotypes responsible for hereditary diseases in human populations. Gene expression and body development. Mechanistic basis of genetic diseases. Family trees and analysis of transmission of pathological traits. Genetic risk factors for neoplastic diseases; interaction with lifestyle and environment. Genetic risk factors for cardiovascular diseases; interaction with lifestyle and environment. Legal and ethical issues of genetic tests. Genomic analysis of disease risk factors. Gene therapy.