Obiettivi Formativi

Modulo 1: Fornire conoscenze sulla biologia, funzione e metabolismo dei microrganismi, sul loro ruolo nelle diverse matrici ambientali. Fare acquisire conoscenze pratiche sui principali metodi di studio dei microrganismi e applicazione in campo ambientale. Modulo 2 Fornire conoscenze delle basi teoriche e degli aspetti molecolari dei meccanismi genetici coinvolti nella conservazione, espressione e trasmissione dei caratteri ereditari negli organismi viventi delucidando, in particolare, i concetti fondamentali della ricombinazione del DNA e della variabilità genetica in eucarioti, batteri e virus.

Metodi didattici

Lezioni frontali, ausili didattici digitali, esercitazioni in aula.

Prerequisiti

Modulo 2: Indispensabili le conoscenze di biologia molecolare ed utili le conoscenze di base di microbiologia generale e biochimica.

Verifiche dell'apprendimento

Verifiche in itinere e esame orale. L’esame finale consisterà in una prova scritta ed orale valutata in trentesimi ed eventuale lode. Sarà valutato il livello delle conoscenze maturate sui contenuti specifici del corso, la proprietà di linguaggio e la chiarezza espositiva.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000651 - MICROBIOLOGIA GENERALE ED AMBIENTALE ------------------------------------------------------------ Breve introduzione sull'importanza della microbiologia e le fasi della scoperta dei microrganismi. La cellula, origine ed evoluzione. Morfologia e citologia dei microganismi. Microscopi (Ottico, elettronico e nuovi microscopi) e tecniche per l'osservazione al Microscopio. Nutrizione e isolamento dei microrganismi Crescita microbica e conservazione Controllo dei microrganismi Metabolismo microbico Cenni di genetica dei microrganismi Elementi di virologia Cenni di tassonomia microbica Microbiologia ambientale: • I microrganismi come agenti geochimici • Associazioni simbiotiche • Biorisanamento (suolo e monumenti) • Potabilità delle acque e trattamento delle acque reflue. ------------------------------------------------------------ Modulo: 2794 - GENETICA (mutua dall'attività formativa GENETICA - 2770 del CdS SCIENZE BIOLOGICHE - 9211) ------------------------------------------------------------ Il corso si svolge nel secondo semestre. L’itinerario di apprendimento inizierà dalla genetica formale trattando concetti di base come il genotipo e il fenotipo, l’influenza dell’ambiente sui geni e gli aspetti generali della mitosi e meiosi. Il corso proseguirà con la genetica mendeliana illustrando i principi fondamentali delle leggi di Mendel sia nelle piante che in altri organismi, incluso l’uomo. Successivamente si studieranno i rapporti mendeliani atipici e l’eredità di geni extranucleari presenti in genomi mitocondriali e plastidiali sino ad arrivare alla teoria cromosomica dell’ereditarietà con gli esperimenti di T.H. Morgan in Drosophila, la non-disgiunzione dei cromosomi, l’ eredità X-linked, Y-linked ed XY-linked e la determinazione del sesso in diversi organismi. Verranno in seguito affrontati gli studi riguardanti la mappatura genica dei cromosomi sia in organismi diploidi che aploidi incluso la mappatura del centromero e l’ analisi delle tetradi ordinate e non ordinate. Il corso proseguirà con lo studio della genetica dei batteri e dei loro virus incluso i principali meccanismi di trasferimento genico nei batteri (coniugazione, trasformazione e trasduzione). Saranno illustrati ed esaminati i vari aspetti della ricombinazione omologa (Modello di Holliday), la ricombinazione sito-specifica e illegittima e verranno successivamente trattati gli elementi genetici trasponibili sia negli eucarioti che nei procarioti incluso i meccanismi di trasposizione. Il corso si concluderà con lo studio delle basi molecolari delle mutazioni geniche e cromosomiche, lo studio dell’espressione genica in E. coli (operone Lac e Trp) ed elementi di bioinformatica fornendo agli studenti alcuni tra gli strumenti computazionali di base per l’analisi di dati genetici. PROGRAMMA DI GENETICA GENETICA FORMALE La genetica e l’organismo. Gli obiettivi ed il linguaggio della genetica. Geni e ambiente. Aspetti genetici di mitosi e meiosi. Concetto di Genotipo e Fenotipo. Norma di reazione. La Genetica Mendeliana Gli esperimenti di Mendel. Incrocio monoibrido e diibrido ed il principio mendeliano della segregazione e dell’assortimento indipendente. Concetto di reincrocio. Elementi di genetica mendeliana nell'uomo. Estensioni dell'analisi mendeliana Variazione delle relazioni di dominanza: dominanza incompleta e codominanza, allelia multipla: i gruppi sanguigni. Pleiotropia; geni letali. Rapporti mendeliani modificati complementazione ed epistasi; penetranza ed espressività. Estensioni della genetica formale Il DNA contenuto negli organelli cellulari: struttura ed organizzazione; Eredità non-mendeliana ed effetto materno. Le basi cromosomiche dell’ereditarietà La teoria cromosomica dell’ereditarietà; I cromosomi sessuali; Eredità legata al sesso: esperimenti di T. H. Morgan - la non-disgiunzione; eredità X-linked, Y-linked ed XY-linked. L’inattivazione del cromosoma X. Determinazione del sesso. Associazione genetica e mappatura dei cromosomi La scoperta dell’associazione. Tecniche di mappatura mediante reincroci; reincrocio a tre punti; Interferenza. Analisi di linkage e mappatura in organismi aploidi. Mappatura del centromero e analisi delle tetradi ordinate. Analisi di tetradi non ordinate. GENETICA MOLECOLARE E DEI MICRORGANISMI Trasferimento genico nei batteri. La trasformazione naturale e indotta e gli esperimenti di Griffith. La coniugazione batterica; La ricombinazione batterica e la mappatura del cromosoma di E. coli. Genetica dei batteriofagi. Trasduzione generalizzata e specializzata. I meccanismi della ricombinazione La ricombinazione generalizzata o omologa. Modello di Holliday. La ricombinazione sito-specifica. La ricombinazione replicativa o illegittima. La trasposizione e gli elementi genetici trasponibili. Le mutazioni Basi molecolari della mutazione. Mutazioni spontanee. Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Tasso di mutazione. Mutazioni indotte da agenti mutageni e loro meccanismi di azione. ESPRESSIONE GENICA Operone Lac. Operone triptofano (trp): controllo negativo ed attenuazione in E. coli. ELEMENTI DI BIOINFORMATICA Sequenziamento del DNA. Banche dati genetiche. Ricerca in Database. Allineamento di sequenze geniche. Algoritmo BLAST.