BIOLOGIA OBIETTIVI FORMATIVI

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DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALI

Corso di laurea in Scienze ambientali e naturali Anno accademico 2020/2021 - 1° anno

BIOLOGIA

13 CFU - 1° e 2° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

BIANCA MARIA LOMBARDO - Modulo ZOOLOGIA GENERALE - BIO/05 - 7 CFU Email: bm.lombardo@unict.it

Ediﬁcio / Indirizzo: Sez. Biologia Animale - Via Androne 81- 95124 CATANIA Telefono: 0957306050

Orario ricevimento: Tutti i giorni dal lunedì al venerdì su appuntamento GIORGIO SABELLA - Modulo ZOOLOGIA GENERALE

Email: sabellag@unict.it

Ediﬁcio / Indirizzo: Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche ed Ambientali, sezione di Biologia Animale,via Androne 81

Telefono: 095/7306054

Orario ricevimento: Tutti i giorni dal lunedì al venerdì su appuntamento CONCETTA FEDERICO - Modulo PRINCIPI DI GENETICA - BIO/18 - 6 CFU

Email: federico@unict.it

Ediﬁcio / Indirizzo: Sezione di Biologia Animale. Via Androne, 81 Catania Telefono: 095 7306038

Orario ricevimento: lunedì, Venerdì 11:00 - 12:30

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

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acquisisce la conoscenza dei metodi di analisi mendeliana e comprende i meccanismi mediante cui si ereditano i caratteri mendeliani e impara ad applicarli per la risoluzione di problemi. 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

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.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità a distanza o mista, potranno essere

introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al ﬁne di rispettare il programma previsto e riportato nel presente Syllabus.

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.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità a distanza o mista, potranno essere

introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al ﬁne di rispettare il programma previsto e riportato nel presente Syllabus.

PREREQUISITI RICHIESTI

Conoscenze di base della Biologia acquisite durante il percorso scolastico.

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.

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FREQUENZA LEZIONI

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

Composizione chimica della materia vivente: acqua, sali minerali, carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici. Livelli di organizzazione dei viventi. La cellula animale. 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.

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

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chimici, gli agenti biologici. Le mutazioni puntiformi: deﬁnizione ed eﬀetti fenotipici. Le mutazioni cromosomiche di numero de di struttura.

TESTI DI RIFERIMENTO

De Bernardi ed altri – Zoologia. Parte generale. Ed. Idelson Gnocchi 1.

Reece et al. - Campell. Biologia e Genetica. Pearson 2.

La Greca M. – Elementi di Biologia e Zoologia Generale. Ed. Ciurca 3.

Hickman, Roberts, Keen, Eisenhour, Larson, l’Anson. Fondamenti di Zoologia. McGraw-Hill 4.

Casiraghi M., de Eguileor M, Cerrano C., Puce S. Zoologia. Ed UTET 5.

Colombo - Olmo. Biologia: Cellula e Tessuti 2° Ed. Edi-Ermes 6.

Materiale didattico fornito dal docente 7.

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

Il materiale didattico sarà disponibile sulla piattaforma STUDIUM (https://studium.unict.it/dokeos/2021/)

Il materiale didattico, ad integrazione del libro di testo, viene pubblicato nella piattaforma on line dedicata (Studium), ed è costituito dalle diapositive delle lezioni e da fascicoli su speciﬁci

argomenti.

PROGRAMMAZIONE DEL CORSO

Argomenti Riferimenti testi

1 Composizione chimica della materia vivente: acqua testo 2, cap. 3 2 Composizione chimica della materia vivente: sali

minerali

7

3 Composizione chimica della materia vivente: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici

testo 2, cap. 4 - 5

4 Livelli di organizzazione dei viventi 7

(5)

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

7

8 Caratteristiche degli animali, funzioni e organizzazione:

respirazione

testo 1, cap. 5

alimentazione

testo 1 cap. 4

trasporto

testo 1, cap. 6

escrezione

testo 1, cap. 7

interazione con l’ambiente

testo 1, cap. 8

sostegno e movimento

testo 1, cap. 3

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 - 7

17 Gametogenesi, inseminazione e fecondazione testo 1, cap. 10 - 7 18 Cenni sullo sviluppo embrionale. Sviluppo post-

embrionale e cicli vitali

testo 1, cap. 11 - 7

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 7

Argomenti Riferimenti testi

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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

(7)

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.

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.

Date degli appelli

Il calendario degli esami è consultabile al seguente link:

http://www.dipbiogeo.unict.it/corsi/l-32/calendario-esami Prove in itinere

E’ prevista una prova in itinere, costituita da quindici domande a risposta multipla e da due domande a risposta aperta. La data della prova sarà concordata in aula con gli studenti.

La veriﬁca dell'apprendimento potrà essere eﬀettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

L'esame ﬁnale consiste in una prova scritta seguita da una prova orale. la prova scritta è costituita da 20 domande a risposta multipla e due domande a risposta aperta. Le domande a risposta multipla avranno il puntaggio di +1 se esatte, -0,25 se errate e 0 se non date. A ciascuna delle domande aperte verrà attribuito un punteggio da 0 a 5. Gli studenti che avranno conseguito un punteggio maggiore di 18 sono ammessi al colloquio orale, coloro che avranno conseguito meno di 16 sono non ammessi, chi avrà conseguito da 16 a 18 saranno "Ammessi con riserva", e se

ritengono di essere preparati, possono completare l'esame con il colloquio orale. La veriﬁca dell'apprendimento potrà essere eﬀettuataanche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI ZOOLOGIA GENERALE

Esempi di domande a riposta aperta

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Quali sono i principali tipi di strutture respiratorie presenti negli animali 1.

La riproduzione sessuale nei Metazoi 2.

Esempio di domanda a risposta multipla:

Il metabolismo si compie:

nell’apparato digerente a.

nell’apparato escretore b.

nelle cellule epatiche c.

nel sangue d.

in tutte le cellule e.

1. I principi Mendeliani e gli esperimenti che hanno portato alla loro dimostrazione 2. Meccanismi di eredità dei caratteri monogenici

3. Struttura del DNA