- Area di Scienze
- Corso di Laurea Triennale
- Biotecnologie [E0202Q - E0201Q]
- Insegnamenti
- A.A. 2025-2026
- 3° anno
- Analisi di Funzioni Geniche
- Introduzione
Syllabus del corso
Obiettivi
L’insegnamento si propone di fornire conoscenze approfondite delle metodologie genetiche classiche e molecolari per lo studio delle funzioni dei geni negli eucarioti e delle loro implicazioni in problematiche d’interesse biotecnologico.
Saranno inoltre discussi alcuni aspetti della regolazione genica nei procarioti e negli eucarioti, le basi genetiche e le conseguenze della trasposizione e le caratteristiche e le funzioni degli RNA non codificanti in condizioni fisiologiche e patologiche.
Conoscenze e capacità di comprensione. Al termine dell’insegnamento lo studente conoscerà le principali metodologie genetico-molecolari per studiare la funzione dei geni in diversi sistemi modello e il loro utilizzo per lo studio di alcuni processi biologici.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione. Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di individuare le metodologie genetico-molecolari più adeguate per studiare la funzione di geni essenziali e non essenziali in diversi contesti sperimentali e progettare semplici esperimenti per studiare la funzione di questi geni.
Capacità critiche e di giudizio. Attraverso l'analisi critica di articoli scientifici svolta in maniera interattiva in classe, la ricostruzione di percorsi scientifici originali e l'interpretazione di dati sperimentali, al termine dell'insegnamento lo studente sarà capace di elaborare quanto appreso e riconoscere situazioni e problemi in cui le metodologie genetiche apprese possano essere utilizzate.
Abilità comunicative. Al termine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione e discussione delle tematiche affrontate con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.
Capacità di apprendimento. Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di analizzare, applicare e integrare le conoscenze acquisite in ambito genetico con quanto appreso in altri insegnamenti correlati allo studio dei processi biologici.
Contenuti sintetici
Inattivazione genica e altre metodologie genetiche per lo studio della funzione genica in lievito e in eucarioti multicellulari. DNA non codificante. Elementi trasponibili, effetti sulla variabilità genetica e loro applicazioni. Aneuploidie e aberrazioni cromosomiche, vantaggi evolutivi e conseguenze sulla salute umana. Esempi di regolazioni geniche complesse nei procarioti e negli eucarioti. RNA non codificanti e loro deregolazione nelle malattie umane.
Programma esteso
Introduzione all’analisi genetica funzionale. Metodologie di inattivazione genica in lievito e in eucarioti multicellulari e altre metodologie genetiche per lo studio della funzione genica. Manipolazione genetica in organismi modello (D. melanogaster, C. elegans, topo). Manipolazione genica per la creazione di modelli animali di malattie umane.
Trasposoni e retrotrasposoni. Meccanismi di trasposizione. Trasposoni e variabilità genetica. Mutagenesi per trasposizione e applicazioni.
Aneuploidie e aberrazioni cromosomiche, analisi citogenetiche per l’individuazione di aberrazioni cromosomiche, meccanismi di formazione delle anomalie cromosomiche, effetti delle aneuploidie: vantaggi evolutivi e conseguenze sulla salute umana.
Regolazione genica complessa in eucarioti. Esempi di regolazione post trascrizionale. Splicing e splicing alternativo: la determinazione del sesso in Drosophila melanogaster.
RNA non codificanti e loro funzioni. Funzioni e maturazione di micro-RNA (miRNA) e piccoli RNA interferenti (siRNA). RNA non codificanti lunghi (lncRNA) e loro ruolo nella regolazione genica.
Prerequisiti
Prerequisiti: Conoscenze di base di genetica e biologia molecolare.
Propedeuticità specifiche: Genetica.
Propedeuticità generali: Lo studente potrà sostenere gli esami del terzo anno previo superamento di tutti gli esami del primo anno di corso
Modalità didattica
Modalità didattica: erogativa (DE) o erogativa/interattiva (DE/DI), in presenza.
Nello specifico:
- 5 lezioni da 2 ore svolte in modalità didattica erogativa (DE);
- 16 lezioni da 2 ore svolte in modalità didattica erogativa/interattiva (DE/DI), nelle quali circa 1 ora in modalità didattica erogativa (DE) e 1 ora in modalità didattica interattiva (DI) con coinvolgimento degli studenti nella previsione di risultati sperimentali, interpretazione dei dati e formulazione di ipotesi.
Le diverse problematiche, le metodologie genetiche con cui si possono affrontare e le eventuali ricadute d’interesse biotecnologico e per la salute umana saranno presentate con il supporto di presentazioni elettroniche e approfondite tramite esempi ed esperimenti appropriati, coinvolgendo gli studenti nell'interpretazione dei dati sperimentali. Saranno inoltre discussi in maniera interattiva articoli di ricerca originali.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.
Materiale didattico
Il materiale presentato durante le lezioni (slide e articoli scientifici discussi in classe) è disponibile alla pagina e-learning dell'insegnamento.
Le lezioni saranno videoregistrate e le videoregistrazioni saranno rese disponibili alla pagina e-learning dell'insegnamento.
Libri di testo suggeriti:
- Hartwell L. H, “Genetica: dall’analisi formale alla genomica”, McGraw-Hill
- Russel P.J., “Genetica, un approccio molecolare”, Pearson
- Lewin B., “Il gene VIII”, Zanichelli
- Strachan T., Read A., "Genetica molecolare umana", Zanichelli
Periodo di erogazione dell'insegnamento
primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova orale. In particolare, sarà chiesto allo studente di discutere e applicare gli approcci e le metodologie appresi durante il corso per affrontare lo studio di geni e delle loro funzioni o lo studio di processi biologici attraverso esempi concreti.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa e-mail al docente, oppure dopo il termine delle lezioni.
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide students with knowledge of classic and molecular genetics methodologies for the study of gene functions in eukaryotes and their implications in problems of biotechnological interest. Some aspects of gene regulation in both prokaryotes and eukaryotes will also be discussed, as well as the genetic bases and the consequences of transposition and the biology and the functions of noncoding RNAs in either physiological and pathological conditions.
Knowledge and understanding. At the end of the course the student will know the principal genetic and molecular methodologies to study the function of genes in different model systems and their use for the study of some biological processes.
Applying knowledge and understanding. At the end of the course the student will be able to identify the most appropriate molecular-genetics methodologies to study the function of essential and non-essential genes in different experimental contexts and design simple experiments to study the function of these genes.
Critical and judgment skills. Through the critical analysis of research papers carried out interactively in class, the reconstruction of original scientific paths and the interpretation of experimental data, at the end of the course the student will be able to process what has been learned and recognize situations and problems in which the genetic methodologies learned can be used.
Communication skills. At the end of the course the student will be able to properly describe and discuss the topics addressed with language properties and specific terminology.
Learning skills. At the end of the course the student will be able to analyze, apply and integrate the course-related knowledge with other knowledge related to the study of biological processes.
Contents
Gene inactivation and other genetic methodologies for the study of gene function in yeast and in multicellular eukaryotes. Transposable elements, their effects on genetic variability and their applications. Aneuploidy and chromosomal aberrations, evolutionary advantages and consequences on human health. Examples of complex gene regulation in prokaryotes and eukaryotes. Non-coding RNAs and their deregulation in human diseases.
Detailed program
Detailed program
Introduction to functional genetic analysis. Gene inactivation methodologies in yeast and multicellular eukaryotes and other genetic methodologies for the study of gene function. Genetic manipulation in model organisms (D. melanogaster, C. elegans, mouse). Gene manipulation for the creation of animal models of human diseases. Genetic manipulation in model organisms (D. melanogaster, C. elegans, mouse). Gene manipulation for the creation of animal models of human diseases Transposons and retrotransposons. Transposition mechanisms. Transposons and genetic variability. Mutagenesis induced by transposons and applications. Aneuploidy and chromosomal aberrations, cytogenetic analysis for the detection of chromosomal aberrations, mechanisms of formation of chromosomal abnormalities, effects of aneuploidies: evolutionary advantages and consequences on human health. Gene regulation in prokaryotes and eukaryotes. Examples of post-transcriptional regulation. Splicing and alternative splicing: the determination of sex in Drosophila melanogaster.
Non-coding RNAs and their functions. Functions and maturation of micro-RNA (miRNA) and small interfering RNA (siRNA). Long non-coding RNAs (lncRNA) and their role in gene regulation.
Prerequisites
Background: Basic knowledge of genetics and molecular biology.
Specific prerequisites: Genetics.
General prerequisites: Students can take the exams of the third year after passing all the exams of the first year of the course.
Teaching form
Teaching form: delivery mode (DE) or delivery/interactive mode (DE/DI), in presence.
Specifically:
- 5 lessons of 2 hours held in delivery mode (DE);
- 16 2-hour lessons held in the delivery/interactive teaching mode (DE/DI), in which approximately 1 hour in the delivery teaching mode (DE) and 1 hour in the interactive teaching mode (DI) with student involvement in the prediction of experimental results, interpretation of data and formulation of hypotheses.
Classroom lessons supported by PowerPoint presentations. The problems, the genetic methodologies that can be tackled to investigate them, and the possible applications of biotechnological interest and for human health will be explored through appropriate examples and experiments, involving students in the interpretation of experimental data. Original research articles will also be presented and discussed.
Teaching language: italian.
Textbook and teaching resource
Learning material (slides of the lessons, and scientific publications described during the classes) is available at the e-learning web page of the course.
The lessons will be video recorded and the video recordings will be made available at the e-learning web page of the course.
Recommended textbooks:
- Hartwell L. H, “Genetica: dall’analisi formale alla genomica”, McGraw-Hill
- Russel P.J., “Genetica, un approccio molecolare”, Pearson
- Lewin B., “Il gene VIII”, Zanichelli
- Strachan T., Read A., "Genetica molecolare umana", Zanichelli
Semester
first semester
Assessment method
Oral examination. In particular, the student will have to discuss the genetic methodologies and approaches learned during the lessons and to prove that he/she knows how to apply them to the study of genes and their functions or to biological processes through concrete examples.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer, or at the end of each lecture.