MICROBIOLOGIA

L’insegnamento è una delle attività formative di base del corso di laurea in Scienze Ambientali, e consente allo studente di acquisire la conoscenza e la comprensione dei principali concetti della biologia dei procarioti, che è il bagaglio culturale fondamentale in ogni disciplina in ambito biologico.
 Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: 1) sviluppare la capacità di comprendere i meccanismi di base del funzionamento delle cellule primordiali; 2) favorire e stimolare l’interesse per l’evoluzione dei processi metabolici; 3) sviluppare la capacità di apprendere la terminologia e le funzione di molecole precursori con funzioni biologiche importanti per la vita. 4) Capire i processi genetici delle mutazioni e trasferimento verticale e orizzontale di funzioni fisiologiche di base tra microrganismi per adattarsi a repentini cambiamenti ambientali.

1. Conoscenza e comprensione

A) Conoscere le principali funzioni fisiologiche e l’enorme variabilità metabolica dei procarioti.
B) La comprensione della correlazione tra processi fisiologici e genetici nei procarioti.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A) Saper comprendere e utilizzare le conoscenze della biodiversità microbiologica ai processi e cambiamenti ambientali
B) Saper comprendere come i prodotti dei processi metabolici possono essere utili a modificare l’ambiente innescando l’attività di procarioti specializzati.

3. Capacità di giudizio

A) Saper valutare come delle trasformazioni microbiche possano influenzare le variabili fisico-chimiche ambientali.
B) Saper riconoscere e distinguere i processi microbiologici da quelli chimici e fisici

4. Abilità comunicative

Saper comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando una terminologia appropriata.

5. Capacità di apprendimento
Saper studiare interpretare e capire nei manuali di microbiologia, i modelli, gli schemi e le icone dei processi molecolari, metabolici, fisiologici e genetici dei procarioti.

E’ richiesta una conoscenza della chimica organica e possibilmente (ma non necessariamente), lo studente dovrebbe aver superato questo esame propedeutico. Lo studente dovrebbe avere una conoscenza di base delle molecole organiche ed in particolare quelle di sintesi biologica, e le loro strutture molecolari implicate nei processi metabolici delle cellule procariotiche.

Introduzione alla Microbiologia: gli albori e i pionieri della microbiologia. La scoperta dei batteri e virus e introduzione alle varie scienze microbiologiche. La biodiversità microbica: Differenze fra procarioti ed eucarioti. I procarioti: archea e i batteri. e gli alberi filogenetici. Strutture e funzione dei procarioti. Le pareti e le membrane dei procarioti, le strutture per il movimento e processi di chemiotassi, fototassi e magnetotassi. Le strutture di protezione cellulare. I vari tipi di trasporto dei nutrienti. Il metabolismo dei procarioti: le basi e le funzioni del metabolismo. Catabolismo e anabolismo I processi catabolici: la fermentazione e la fosforilazione di substrato, la glicolisi, ciclo dei pentoso-fosfati. La respirazione e il ciclo degli acidi tricarbossilici, il ciclo del gliossilato. Gli accettori finali di elettroni, il trasporto degli elettroni e protoni e la forza proton-motrice. Il trasporto inverso degli elettroni nei batteri chemolitotrofi. Le varie fotosintesi batteriche: le anossigeniche e l’ossigenica. La fotosintesi non-clorofilliana degli archea alofili estremi. I processi anabolici: la formazione di aminoacidi, basi azotate purine e pirimidine, acidi grassi e lipidi, carboidrati e polisaccaridi. Coltivazione dei procarioti: classificazione dei batteri in funzione delle loro richieste nutrizionali. Ruolo dell’ossigeno nella classificazione fisiologica dei procarioti. Tecniche di coltivazione e produzione dei terreni di coltura. Importanza dei vari tipi di sterilizzazione. I quattro livelli di sicurezza biologica. Tecniche di conservazione dei ceppi microbici. Le fasi della fissione cellulare nei batteri. Varie tecniche dirette e indirette per il conteggio dei microrganismi. Le fasi di crescita dei batteri in “bacth” e in chemostato, La genetica dei batteri: caratteristiche molecolari degli acidi nucleici:. Le fasi della duplicazione del DNA nei batteri. La trascrizione dei geni, e l’RNA polimerasi e i promotori. La traduzione del RNA messaggero e ruolo degli altri RNA nella sintesi proteica. Importanza dei codoni e il codice genetico. Ruolo dei ribosomi nella formazione della proteina. Gli enzimi e gli enzimi allosterici. Struttura e funzione dell’operone, l’operatore, il repressore e gli effettori: induttori, co-repressori e co-attivatori. Descrizione dell’operone lac. Controllo negativo e positivo della trascrizione. Co-attivazione di promotori deboli e cAMP. Controllo genico con sequenze “leaders”, controllo post-trascrizionale e post-traduzionale. I Virus: cenni storici della scoperta dei virus come si classificano: Classificazione di Baltimore in funzione della strategia di replicazione genetica. Meccanismi d'infezione virale. I fagi litici e come si moltiplicano: caso del fago T4 e T7. Conteggio dei virus e fasi di crescita. Il fago temperato lambda, la lisogenia, infezione ed inserimento del fago nel DNA dell'ospite, meccanismo di controllo del fago. Le Mutazioni: origine e funzioni dei ceppi mutati, determinazione dei mutanti con "replica plate". Il codice genetico e "mutazioni frameshift". I mutanti e l'analisi di complementazione coi mutanti. La proteina della ricombinazione omologa (RecA) e lo scambio di filamenti di DNA. Funzione del sistema di riparazione del DNA con il “regulone SOS”. Ruolo della RecA nelle lesioni genetiche, attivazione del regolatore LexA. Trasferimento orizzontale dei geni: La trasformazione genetica nello Pneumococco, , e le cellule competenti. La coniugazione genetica e i plasmidi. Il plasmide F+ e caratteristiche dei plasmidi. I ceppi Hfr e il, trasferimento del cromosoma batterico. La trasduzione genetica generale e specializzata tramite virus litici. Importanza delle inserzioni genetiche e trasposoni. Ruolo degli integroni nel trasferimento genico.

Madigan M.T., Martinko G.M., Stahl D.A., Clark D.P.
Curatela: Baldi F., Barbieri P., Gribaudo G., Mastromei G.
Titolo: Brock - Biologia dei Microorganismi - Volume 1°, Microbiologia Generale
Edito da: Pearson Italia – Milano

La prova orale consiste in una serie di domande riguardanti le parti del programma riportato nella sezione “Contenuti”: lo studente deve in tal modo dimostrare sia l’apprendimento degli argomenti svolti a lezione sia la capacità di esporli in maniera formale con particolare attenzione alla terminologia che la disciplina richiede. La prova orale ha una durata di circa 30 minuti. In alcuni casi, previo avvertimento degli studenti iscritti alla sessione d'esame, l’esame potrebbe essere svolto in modalità scritta con 12 domande aperte da completare in due ore.

Proiezioni di lezioni in modalità "power point" del docente con dati aggiuntivi esplicativi e riferimenti alle presentazioni preparate dalla casa editrice Pearson Italia. L'acquisto del volume dà l'accesso elettronico ai materiali didattici aggiuntivi. L’insegnamento è organizzato in lezioni frontali e la loro presentazione è presente nella piattaforma “moodle” di Ateneo.

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