TECNOLOGIE PER L'AMBIENTEModulo LABORATORIO DI FILOGENESI MOLECOLARE
Anno accademico 2026/2027 - Docente: ANNA MARIA PAPPALARDORisultati di apprendimento attesi
- Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente acquisirà conoscenze teoriche di base e avanzate relative alle relazioni evolutive tra gli organismi e ai meccanismi della filogenesi su base molecolare. Comprenderà i principi fondamentali delle principali tecniche di laboratorio (estrazione del DNA, PCR, elettroforesi e sequenziamento), i modelli di evoluzione molecolare e gli algoritmi logici alla base dei metodi di ricostruzione filogenetica (Neighbor-Joining, Maximum Parsimony, Maximum Likelihood). - Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Lo studente sarà in grado di applicare concretamente le competenze apprese attraverso l'attività sperimentale e bioinformatica. Nello specifico, saprà eseguire l'estrazione del DNA genomico, impostare una reazione di amplificazione PCR ed effettuare l'elettroforesi in gel d'agarosio. Sarà inoltre capace di utilizzare in autonomia i principali tool bioinformatici per l'editing dei cromatogrammi, l'interrogazione di banche dati (GenBank, Blast) e l'allineamento multiplo di sequenze (CLUSTAL, MAFFT) al fine di generare e rappresentare alberi filogenetici. - Autonomia di giudizio
Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente l'accuratezza dei dati molecolari e l'efficacia dei diversi metodi di ricostruzione filogenetica in relazione ai differenti livelli tassonomici analizzati. Sarà in grado di interpretare in modo indipendente i risultati derivanti dai software bioinformatici e di selezionare i marcatori molecolari più idonei per la risoluzione di specifici casi studio. - Abilità comunicative
Lo studente saprà esprimere in modo chiaro, fluido e con un linguaggio scientifico rigoroso le nozioni teoriche e le procedure metodologiche apprese durante le lezioni e le attività di laboratorio. Sarà in grado di descrivere accuratamente la logica di un disegno sperimentale, l'interpretazione di un cromatogramma e la struttura di un albero filogenetico, dimostrando proprietà di linguaggio sia nel colloquio orale d'esame sia nel lavoro di squadra in laboratorio. - Capacità di apprendimento
Il corso fornirà allo studente gli strumenti metodologici e informatici necessari per aggiornare continuamente le proprie conoscenze nel campo della biologia molecolare e della bioinformatica. Lo studente svilupperà una metodologia di studio autonoma che gli consentirà di consultare criticamente la letteratura scientifica, accedere a banche dati pubbliche e affrontare con autonomia successivi percorsi di studio avanzati o contesti professionali biomedici e ambientali.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali, attività sperimentale in laboratorio e laboratorio di bioinformatica.
Prerequisiti richiesti
Sono richieste conoscenze di base in zoologia, genetica e anatomia comparata
Frequenza lezioni
La frequenza è obbligatoria, come previsto dal Regolamento Didattico del Corso di Studio.
La partecipazione alle attività di laboratorio è fondamentale per l’acquisizione delle competenze pratiche previste.
La partecipazione alle attività di laboratorio è fondamentale per l’acquisizione delle competenze pratiche previste.
Contenuti del corso
Introduzione alla filogenesi. La filogenesi su base molecolare: geni ortologhi e paraloghi. Allineamenti multipli di sequenze. Modelli di evoluzione molecolare. Analisi di marcatori molecolari utili ai fini filogenetici a diversi livelli tassonomici. Metodi di ricostruzione filogenetica: Neighbor-Joining, Maximum Parsimony, Maximum Likelihood. Metodi per valutare l’accuratezza filogenetica. Principali software per analisi filogenetiche. Generalità sulle tecniche in preparazione alle attività di laboratorio: isolamento di DNA genomico, amplificazione PCR, elettroforesi in gel d’agarosio, sequenziamento. Analisi dati attraverso tool bioinformatici: analisi ed editing dei cromatogrammi di sequenze di DNA; banca dati Genbank, ricerca di similarità di sequenze con Blast; utilizzo del software CLUSTAL and MAFFT per l'allineamento multiplo di sequenze; casi studio di inferenza filogenetica.
Testi di riferimento
1. Stingo et al., Anatomia Comparata. Edi. Ermes
2. Pascarella, Paiardini, Bioinformatica. Zanichelli
3. Graur. Molecular and Genome Evolution. Sinauer Associates, Oxford University Press.
4. Altro materiale (pdf files) fornito dal docente
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Filogenesi molecolare: geni ortologhi e paraloghi. | 1. CAP17 - 2. CAP1 |
| 2 | Allineamenti multipli di sequenza | 1. CAP17 - 2. CAP6 |
| 3 | Modelli di evoluzione molecolare. | 1. CAP17 - 2. CAP1 |
| 4 | Marcatori molecolari | 4. PDF |
| 5 | Metodi di ricostruzione filogenetica | 1. CAP17- 3. CAP5 |
| 6 | Software per inferenza filogenetica | 4. PDF |
| 7 | Tecniche di biologia molecolare per lo studio della filogenesi | 4. PDF |
| 8 | Banche dati di sequenza | 2.CAP2 |
| 9 | Ricerca per similarità di sequenza in banche dati | 2.CAP5 -4.PDF |
| 10 | Casi studio di inferenza filogenetica | 4. PDF |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame finale consiste in un colloquio orale sugli argomenti trattati durante le lezioni.
La valutazione consiste in una votazione in trentesimi, con voto minimo di 18/30, che fa media con il voto dell'esame relativo all'altro modulo del C.I.
Criteri di valutazione:
- conoscenza e comprensione dei contenuti;
- capacità di applicazione e interpretazione;
- capacità di integrazione interdisciplinare;
- correttezza e proprietà del linguaggio scientifico.
- pertinenza delle risposte;
- chiarezza espositiva.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Quali sono i principali metodi di ricostruzione filogenetica?
Su quale principio si basa l'amplificazione PCR e come si prepara una mix di reazione?
Cosa permette di fare il tool BLAST?