Corso di laurea in Scienze ambientali e naturali
Anno accademico 2018/2019 - 1° anno
BIOLOGIA
Docenti titolari dell'insegnamento
GIUSEPPINA MESSINA - Modulo ZOOLOGIA GENERALE - BIO/05 - 7 CFUCONCETTA FEDERICO - Modulo PRINCIPI DI GENETICA - BIO/18 - 6 CFU
Obiettivi formativi
- ZOOLOGIA GENERALE
Obiettivi formativi: distinzione fra esseri viventi e non, descrivendo le caratteristiche degli organismi viventi. Fornire un quadro sulla teoria dell’evoluzione e spiegare perché è considerata un concetto unificante in Biologia.
Risultati di apprendimento attesi: lo studente alla fine del corso deve aver acquisito conoscenza delle caratteristiche biologiche della materia vivente e dei suoi livelli di organizzazione; della composizione chimica e dell’organizzazione della cellula eucariotica; delle funzioni, dei meccanismi riproduttivi e dei processi evolutivi che avvengono negli animali; del lessico disciplinare.
- PRINCIPI DI GENETICA
Il modulo di Principi di Genetica si propone di fornire le conoscenze fondamentali di genetica classica, molecolare e di popolazione fornendo un quadro integrato con l’insegnamento dell’altro modulo previsto nel C.I. di Biologia e con gli altri insegnamenti di tipo biologico previsti dal corso di Laurea in Scienze Ambientali e Naturali.
Lo studente in Scienze Ambientali e Naturali, con il modulo didattico di PRINCIPI DI GENETICA acquisisce la conoscenza dei metodi di analisi mendeliana e comprende i meccanismi mediante cui si ereditano i caratteri mendeliani. Acquisisce inoltre le conoscenze sui principi generali della genetica di popolazione e la capacità di analizzare la distribuzione degli alleli nelle popolazioni naturali, vegetali e animali. Acquisisce le conoscenze di base della struttura del materiale genetico e della sua organizzazione, nonché i principi dell'espressione genica. Comprende le caratteristiche delle diverse tipologie di mutazione, i relativi effetti fenotipici, i principali meccanismi di mutazione spontanea del DNA e il suo significato anche nell’ambito dell’evoluzione. Infine gli studenti alla fine di questo insegnamento dovranno riuscire a comunicare in modo efficace le informazioni di tipo biologico con un linguaggio specifico.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
- ZOOLOGIA GENERALE
L'insegnamento si articola in lezioni frontali ed esercitazioni; queste ultime prevedono sia attività di valutazione ricorrente e di elaborazione di quanto appreso, sia laboratori pratici, con osservazione di preparati microscopici e macroscopici.
- PRINCIPI DI GENETICA
L'insegnamento è svolto con lezioni frontali partecipate, con l'ausilio di powerpoint e altri strumenti multimediali (come ad esempio dei filmati). Le verifiche dell'efficacia di ciascuna lezione viene fatta utilizzando la piattaforma SOCRATIVE e proponendo 4-5 domande alla fine di ogni lezione, a cui gli studenti rispondono con il loro smartphone in anonimato. Sono anche previste esercitazioni in classe e 2 prove in itinere. Tali prove, dopo la correzione, vengono ampiamente discusse in aula.
Prerequisiti richiesti
- ZOOLOGIA GENERALE
Conoscenze di base della Biologia acquisite durante il percorso scolastico.
- PRINCIPI DI GENETICA
Le conoscenze richieste per poter seguire il modulo PRINCIPI DI GENETICA riguardano soprattutto l’organizzazione della materia vivente e della cellula, che sono fornite dall’altro modulo dello stesso insegnamento (C. I. di Biologia), che gli studenti hanno seguito al primo semestre.
In ogni caso trattendosi di un insegnamento di 1° anno, durante le lezioni ci si soffermerà a recuperare conoscenze di base tutte le volte che sarà necessario.
Frequenza lezioni
- ZOOLOGIA GENERALE
La frequenza è obbligatoria (non inferiore al 60% delle lezioni)
- PRINCIPI DI GENETICA
Il corso ha una durata complessiva di 47 ore, con frequenza obbligatoria (non inferiore al 60% delle lezioni).
Contenuti del corso
- ZOOLOGIA GENERALE
Composizione chimica della materia vivente: acqua, sali minerali, carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici. Livelli di organizzazione dei viventi. La cellula animale: membrana plasmatica, citoplasma, nucleo. I processi di divisione cellulare: mitosi e meiosi. Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: metabolismo, respirazione, alimentazione, trasporto, escrezione, interazione con l’ambiente; sostegno e movimento; omeostasi (regolazione della temperatura, osmoregolazione). La riproduzione nei Protozoi; sessualità: copulazione e coniugazione. La riproduzione asessuale e sessuale (anfigonia e partenogenesi) nei Metazoi; condizioni di sessualità (gonocorismo, ermafroditismo). Gametogenesi, inseminazione e fecondazione. Cenni sullo sviluppo embrionale. Sviluppo post-embrionale e cicli vitali. Evoluzione biologica: sviluppo del pensiero evoluzionistico (Lamarck, Darwin, Teoria sintetica); selezione naturale; meccanismi di speciazione. Origine della vita.
- PRINCIPI DI GENETICA
Genetica mendeliana: Il genotipo e il fenotipo. Rapporti tra gli alleli: dominanza completa e incompleta, codominanza e recessività. Allelia multipla. Interazione tra geni e rapporti mendeliani modificati. L’epistasi. Le basi cromosomiche degli incroci mendeliani. La mitosi: configurazione cromosomica nelle diverse fasi del ciclo cellulare. La meiosi: assortimento casuale dei cromosomi, crossing-over e formazione dei gameti. Aploidia e diploidia. La teoria cromosomica dell'ereditarietà: gli esperimenti di Morgan. L’associazione genica e la mappatura genetica. Le distanze genetiche e le frequenze di ricombinazione. Le mappe genetiche. Ipotesi e probabilità nell’analisi della trasmissione ereditaria di un carattere mendeliano. Frequenze attese e frequenze osservate negli incroci. Il test del chi-quadrato L’analisi degli alberi genealogici nello studio dei caratteri ereditari. Genetica di popolazioni: Descrizione genetica di una popolazione: frequenze alleliche e frequenze genotipiche. Popolazioni mendeliane e legge di Hardy-Weinberg per loci a due alleli. La variabilità genetica e le mutazioni. Meccanismi di variazione nella struttura genetica delle popolazioni (cenni). Materiale genetico: Identificazione del materiale ereditario: esperimento di Griffith, esperimento di Avery-McLeod-MacCarty, esperimento di Hershey e Chase. Struttura del DNA e dell’RNA. I legami a idrogeno e la complementarietà tra le coppie di basi. Caratteristiche generali della replicazione. La replicazione semiconservativa del DNA. Caratteristiche del genoma di virus, procarioti ed eucarioti. I cromosomi eucariotici. Il cariotipo umano: principali metodi di preparazione e di analisi. L’espressione del materiale genetico. Organizzazione dei geni procariotici ed eucariotici. I geni interrotti, lo splicing e la formazione dell’RNA messaggero maturo. I geni trascritti e non tradotti: l’RNA ribosomale e l’RNA transfer. Le caratteristiche del codice genetico e il sistema di traduzione e sintesi proteica. L’analisi genotipica e i polimorfismi del DNA. Mutazioni: Le mutazioni in cellule somatiche e in cellule germinali. Basi molecolari delle mutazioni: le mutazioni spontanee e gli errori nella replicazione del DNA. Fattori ambientali che danneggiano il DNA: gli agenti fisici, gli agenti chimici, gli agenti biologici. Le mutazioni puntiformi: definizione ed effetti fenotipici. Le mutazioni cromosomiche di numero de di struttura.
Testi di riferimento
- ZOOLOGIA GENERALE
- De Bernardi ed altri – Zoologia. Parte generale. Ed. Idelson Gnocchi
- Reece et al. - Campell. Biologia e Genetica. Pearson
- Materiale didattico fornito dal docente.
TESTI CONSIGLIATI PER LA CONSULTAZIONE
- La Greca M. – Elementi di Biologia e Zoologia Generale. Ed. Ciurca
- Hickman, Roberts, Keen, Eisenhour, Larson, l’Anson. Fondamenti di Zoologia. McGraw-Hill
- PRINCIPI DI GENETICA
1- Russel. FONDAMENTI DI GENETICA. EdiSES, Napoli.
2- Griffiths e altri. GENETICA: PRINCIPI DI ANALISI FORMALE. Zanichelli, Bologna.
3- Hartl & Jones. GENETICA: FONDAMENTI. Idelson-Gnocchi Editore. Napoli.
Altro materiale didattico
- ZOOLOGIA GENERALE
Il materiale didattico sarà disponibile sulla piattaforma STUDIUM.
- PRINCIPI DI GENETICA
http://studium.unict.it/dokeos/2018/
Programmazione del corso
| ZOOLOGIA GENERALE | ||
| Argomenti | Riferimenti testi | |
| 1 | Composizione chimica della materia vivente: acqua | testo 2, cap. 3 |
| 2 | Composizione chimica della materia vivente: sali minerali | 3 |
| 3 | Composizione chimica della materia vivente: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici | testo 2, cap. 4 - 5 |
| 4 | Livelli di organizzazione dei viventi | 3 |
| 5 | La cellula animale: membrana plasmatica, citoplasma, nucleo | testo 2, cap. 6 |
| 6 | I processi di divisione cellulare: mitosi e meiosi | testo 2, cap. 11 |
| 7 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: metabolismo | 3 |
| 8 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: respirazione | testo 1, cap. 5 |
| 9 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: alimentazione | testo 1 cap. 4 |
| 10 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: trasporto | testo 1, cap. 6 |
| 11 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: escrezione | testo 1, cap. 7 |
| 12 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: interazione con l’ambiente | testo 1, cap. 8 |
| 13 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: sostegno e movimento | testo 1, cap. 3 |
| 14 | Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione: omeostasi (regolazione della temperatura, osmoregolazione) | testo 1, cap. 1 (pag. 2) |
| 15 | La riproduzione nei Protozoi; sessualità: copulazione e coniugazione | testo 1, cap. 10 |
| 16 | La riproduzione asessuale e sessuale (anfigonia e partenogenesi) nei Metazoi; condizioni di sessualità (gonocorismo, ermafroditismo) | testo 1, cap. 10 |
| 17 | Gametogenesi, inseminazione e fecondazione | testo 1, cap. 10 |
| 18 | Cenni sullo sviluppo embrionale. Sviluppo post-embrionale e cicli vitali | testo 1, cap. 11 |
| 19 | Evoluzione biologica: sviluppo del pensiero evoluzionistico (Lamarck, Darwin, Teoria sintetica); selezione naturale; meccanismi di speciazione | testo 1, cap. 1 – testo 2, cap. 1 |
| 20 | Origine della vita | 3 |
| PRINCIPI DI GENETICA | ||
| Argomenti | Riferimenti testi | |
| 1 | Introduzione alla genetica | Testo 1: cap 1 Testo 2: cap 1 Testo 3: cap 1 |
| 2 | Genetica mendeliana; incroci tra diidridi e triidridi. Principio di Segregazione e dell’indipendenza | Testo 1: cap 11 (pagg. 263- 284) Testo 2: cap 2 (pagg. 29- 52)cap 3 (pagg. 85- 97) Testo 3: cap 2 (pagg. 41- 58) |
| 3 | Meiosi e mitosi a confronto. La meiosi e il legame con le leggi di Mendel | Testo 1: cap 12 (pagg. 285-296) Testo 2: cap 2 (pagg. 81-83) cap 3 (pagg. 98-106) Testo 3: cap3 (pagg. 89-104) |
| 4 | Interazioni alleliche e interazioni tra geni | Testo 1: cap 13 Testo 2: cap 6 Testo 3: cap 2 |
| 5 | Teoria cromosomica dell’eredità, esperimenti di Morgan e eredità legata al sesso | Testo 1: cap 12 (pagg. 297-313) Testo 2: cap 2 (pagg. 52-72) Testo 3: cap 3.6 (pagg. 117-125) |
| 6 | Associazione genica concatenazione e scambio. | Testo 1: cap 14 Testo 2: cap 4 Testo 3: cap 4 (pagg. 146-167) |
| 7 | Genetica di popolazione; La Legge di Hardy-Weinberg | Testo 1: cap 21 (pagg. 511-522) Testo 2: cap 18 (pagg. 666-706) Testo 3: Dispensa del docente su studium |
| 8 | Struttura del DNA — Organizzazione del materiale genetico nei cromosomi | Testo 1: cap 2 Testo 2: cap 7 (pagg. 259-269) Testo 3: cap 6 (pagg. 245-248) cap 3 (pagg. 104-112) |
| 9 | Replicazione del DNA; caratteristiche ed enzimatica | Testo 1: cap 3 Testo 2: cap 7 (pagg. 269-288) Testo 3: cap 6 (pagg. 252-267) |
| 10 | Reazione a catena della polimerasi (PCR), enzimi di restrizione, elettroforesi e RFLP | Testo 1: cap 10 (pagg. 235-238 e 242-249) Testo 2: cap 10 Testo 3: cap 6 (pagg. 272-276) cap 4 (pagg. 168-173) |
| 11 | La trascrizione nei procarioti e negli eucarioti | Testo 1: cap 5 Testo 2: cap 8 Testo 3: cap 7 (pagg. 289-303) |
| 12 | Il codice genetico e la sintesi proteica | Testo 1: cap 6 Testo 2: cap 9 Testo 3: cap 7 (pagg. 304-330) |
| 13 | Le mutazioni puntiformi | Testo 1: cap 7 (pagg. 115-135) Testo 2: cap 16 Testo 3: cap 8 |
| 14 | Le mutazioni cromosomiche | Testo 1: cap 16 Testo 2: cap 17 Testo 3: cap 5 |
| 15 | La regolazione dell’espressione genica nei procarioti ed eucarioti | Testo 1: cap 17 cap 18 (pagg. 435-443) Testo 2: cap 11 (pagg. 393-408 e 419-424) cap 12 (pagg. 427-432 e 439-444) Testo 3: dispensa del docente |
Verifica dell'apprendimento
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
- ZOOLOGIA GENERALE
L’esame consiste in una prova orale preceduta da una prova scritta costituita da quindici quesiti a risposta multipla.
Gli studenti che non risponderanno correttamente almeno a nove quesiti, saranno sconsigliati dal proseguire l’esame.
Criteri di assegnazione del voto: la valutazione terrà conto della padronanza degli argomenti, della capacità di mettere in relazione le conoscenze acquisite, delle capacità espositive e della padronanza del lessico disciplinare.
Prove in itinereE’ prevista una prova in itinere, costituita da quindici domande a risposta multipla e da una domanda a risposta aperta. La data della prova sarà concordata in aula con gli studenti.
- PRINCIPI DI GENETICA
L'esame finale consiste in una prova orale, ma tiene conto delle 2 prove in itinere. Se queste non sono state svolte e non hanno avuto esito positivo la verifica orale sarà più ampia e approfondita.
ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI
- ZOOLOGIA GENERALE
Esempi di domande a riposta aperta
- Gli organuli citoplasmatici
- La riproduzione sessuale nei Metazoi
Esempio di domanda a risposta multipla:
Il c si compie:
- Nell’apparato digerente
- Nell’apparato escretore
- Nelle cellule epatiche
- Nel sangue
- In tutte le cellule
- PRINCIPI DI GENETICA
1. I principi Mendeliani e gli esperimenti che hanno portato alla loro dimostrazione
2. Meccanismi di eredità dei caratteri monogenici
3. Struttura del DNA
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