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Conoscenze di biochimica, biologia molecolare, citologia e genetica.

Lo svolgimento del corso prevede lezioni teoriche frontali (5 CFU*, 40 ore) tramite presentazioni in Power Point ed esercitazioni di laboratorio svolte a livello individuale o a piccoli gruppi (1 CFU, 8 ore). Le presentazioni Power Point delle lezioni frontali sono fornite in copia agli studenti alla fine di ogni lezione e messe a disposizione in forma scaricabile su piattaforma Moodle. Tramite tale piattaforma gli studenti possono anche prenotarsi per le esercitazioni di laboratorio. Vengono inoltre indicati, per alcuni argomenti, degli articoli presi da riviste internazionali peer-reviewed che lo studente potrà usare come approfondimento nel corso della preparazione alla prova d’esame.
1 CFU= 8 ore.

Conoscenze:
Al termine del corso lo studente dovrà conoscere gli aspetti della biologia cellulare (ciclo cellulare, controllo del ciclo cellulare, organizzazione della cromatina, organizzazione del nucleo interfasico) più strettamente collegati alla biologia dei cromosomi. Inoltre, lo studente dovrà conoscere: struttura e funzione del cromosoma e delle sue parti (centromero, telomeri, regione dell’organizzatore nucleare); la nomenclatura cromosomica; le anomalie cromosomiche strutturali e numeriche, loro cause e conseguenze per la salute umana; significato evolutivo dei riarrangiamenti cromosomici e della poliploidia; modificazioni epigenetiche che influenzano l’espressione genica di interi cromosomi o parti di essi; funzione e differenziamento dei cromosomi sessuali; metodiche di colture cellulari; metodiche di citogenetica classica e molecolare; metodiche di diagnosi citogenetica.

Lo studente dovrà essere in grado di: applicare alcune metodiche di citogenetica classica (colorazione con Giemsa; bandeggi cromosomici) usate nell’indagine citogenetica; riconoscere e classificare i cromosomi secondo la loro morfologia; ricostruire un cariotipo partendo da immagini di metafasi acquisite su supporto digitale.

Lo svolgimento di esercitazioni di laboratorio singole e/o di gruppo contribuisce a sviluppare la capacità di apprendere in autonomia e di lavorare all’interno di un gruppo. Inoltre, le esercitazioni di laboratorio consentono di sviluppare quella manualità necessaria per muoversi in maniera autonoma ed efficace in un laboratorio dove si conducono attività sperimentali in campo citogenetico. Gli articoli di approfondimento consigliati per alcuni argomenti trattati nelle lezioni frontali possono aiutare a sviluppare la capacità di leggere e comprendere la letteratura scientifica internazionale che sarà poi necessaria per lo svolgimento della tesi di laurea e di lavori di ricerca in cui gli studenti potranno venire coinvolti nel proseguimento dei loro studi.

Contenuti (lezioni frontali, 5 CFU, 40 ore):

Cenni storici. Il ciclo cellulare: mitosi; meiosi; regolazione del ciclo cellulare. Quantità di DNA nel nucleo: il valore C. Composizione chimica e struttura dei cromosomi eucariotici: eucromatina; eterocromatina costitutiva e facoltativa; organizzazione della cromatina e suoi livelli di compattazione. Il cromosoma eucariotico: morfologia, bracci cromosomici, indice centromerico e classificazione dei cromosomi; cariotipo e numero cromosomico; cariotipo umano normale e nomenclatura convenzionale dei cromosomi umani; esempi di cariotipo in altri vertebrati. I cromosomi nel nucleo interfasico: territori cromosomici; matrice nucleare. Struttura e funzione del centromero. Struttura e funzione dei telomeri. La regione dell’organizzatore nucleolare. Cromosomi a spazzola. Cromosomi politenici. Cromosomi B. Cariologia ed evoluzione: bandeggi cromosomici; cariotipo, genomi ed evoluzione. La determinazione cromosomica del sesso; evoluzione dei cromosomi sessuali; sistemi di cromosomi sessuali nei vertebrati; la compensazione del dosaggio genico. Imprinting genomico. Gli eteromorfismi cromosomici. Anomalie cromosomiche numeriche: aneuploidie; poliploidie nell’ evoluzione di piante e animali. Anomalie cromosomiche strutturali. Le mutazioni dinamiche. I siti fragili: la sindrome dell’X fragile. Mutagenesi citogenetica. Cenni di citogenetica dei tumori. Cenni sulla citogenetica nella diagnosi prenatale. Colture cellulari. Allestimento di preparati metafasici da colture cellulari. Allestimento di preparati metafasici con il metodo diretto. Tecniche di citogenetica molecolare: FISH (Fluorescence In Situ Hybridization); M-FISH (Multiplex-FISH); Chromosome Painting; CGH (Comparative Genomic Hybridization); fiber FISH; flow sorting e microdissezione cromosomica per la produzione di sonde per chromosome painting.

Esercitazioni di laboratorio (1 CFU, 8 ore/studente):
Allestimento di vetrini con cromosomi metafisici per la colorazione standard con Giemsa. Bandeggio AgNOR per l’evidenziazione dei siti dell’organizzatore nucleolare trascrizionalmente attivi. Bandeggio G. Acquisizione su supporto digitale di immagini di cromosomi sottoposti a colorazione standard e/o bandeggi e costruzione di un cariogramma.

L’esame consiste in un colloquio orale. Il colloquio verte su tre quesiti principali che si basano su tre tematiche tra quelle elencate nel programma del corso.

Lo studente, nel corso della prova orale, dovrà dimostrare di aver acquisito una appropriata conoscenza degli argomenti svolti nel corso delle lezioni e delle esercitazioni. Lo studente dovrà essere in grado di fare opportuni collegamenti tra vari argomenti all’interno della materia e ragionamenti deduttivi, sempre utilizzando adeguatamente un linguaggio tecnico-scientifico.

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Ad ognuno dei tre quesiti su cui verte la prova di esame sarà attribuito un punteggio variabile fra 0 e 10 punti. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima avranno esposto gli argomenti con completa padronanza del linguaggio scientifico e tecnico, e dimostrato la capacità di applicare tale conoscenza per fare opportuni collegamenti tra i vari argomenti affrontati durante il corso.

Appunti delle lezioni.
Materiale didattico messo a disposizione dal docente.

In aggiunta ad articoli scientifici consigliati durante le lezioni (indicati nelle presentazioni Power Point), i seguenti testo possono essere impiegati per approfondimenti:

Sumner A.T. - Chromosomes: Organization and Function - Wiley-Blackwell; ISBN: 978-0-470-69522-7; Aprile 2008; 304 pagine
Mandrioli M. – Principi di citogenetica – Mucchi Editore
Colombo R., Olmo E. – Biologia Cellula e Tessuti – Edi-Ermes (capitoli: 9; 10).
Hartwell, Hood, Goldberg, Reynolds, Silver, Veres – Genetica: dall’analisi formale alla genomica – McGraw-Hill (capitoli: 4; 17 (paragrafo2.5) ; 18).
Lewin B, Cassimeris L., Lingappa V.R., Plopper G., Cellule – Zanichelli (capitoli: 6; 10; 11; 13).