Hola Emiboto9, es tal cual imaginas, podes programar el '328p desde un Arduino, cableando unos pocos cables, SIN NECESIDAD QUE EXISTA EL BOOTLOADER en el chip destino....
Encontre éste .pdf, está muy bueno, creo que es el "killer post" de todo este asunto.
Además siguiendo sus instrucciones lo acabo de lograr, programar un '328p recién comprado, ahí está funcionando su "blink.c.hex" compilado con el avr-gcc.
Mirá nomás donde está ese led, osadamente en el pin PB7 o sea donde iría el cristal oscilador, esto porque de fábrica el chip viene configurado para funcionar a 1Mhz y sin cristal resonador externo. O sea se pueden emplear estos dos pines como I/O.
Haciendo lo que pensas también podrás emplear los pines PD0 & PD1 sin que interfieran en la comunicación pues lo estas programando "afuera".
Viendo la info de la red, indica que se pueden programar otros chip de Atmel, de la nueva generación claro, Attiny2313 Attiny84/85 y sus parientes.
Lo de emplear el "escudo" Arduino (y sus variantes miniaturas), en mi visión depende de la necesidad o sea $.
Aquí los '328p son significativamente más económicos que las "shield" Arduino, es más, éste Atmega es más económico que los PIC (Microchips) a los que pueden reemplazar, así que no la pienso dos veces, compro el chip '328p solo y listo (hasta vienen con OptiBoot). Más aun que Yo tengo la parafernalia y experiencia para hacer mi propia pcb, dado que lo hago con los PIC-M.
Al Arduino lo conoci, cuando compre un A. Nano, pues descubri que podía programar algunos pic con él, me funciono con los pic12f675/629 16f628 18f2545 con los 16f7xx no pude! y me salía más económico que comprar el pickit2, al cual luego pude construir caseramente.
También con este pickit2 se puede programar los AVR, según descubri hace poco, tiene soporte desde AVRDUDE directamente, cosa que haré ni bien lo reforme al pickit2 mio.



Olvido, lo que está a la izquierda es un "Arduino" minimalista que me fabrique, las dos imágenes siguentes es su PCB simplista construida a mano, empleando líquido corrector. (quería probar esa historia pero no me gusto)