MICROBIOLOGY AND LABORATORY

Il corso di Microbiologia e Laboratorio è una delle attività formative di base della laurea magistrale (LM) in Scienze e Tecnologie di Bio e Nanomateriali. Il corso consente allo studente di acquisire le conoscenze di base della Microbiologia generale che si occupa della fisiologia e genetica dei procarioti. Gli obiettivi formativi del corso sono: 1) sviluppare la capacità di comprendere i meccanismi di base delle cellule procariotiche; 2) incoraggiare e stimolare l'interesse nell'evoluzione dei processi metabolici; 3) sviluppare la capacità di apprendere la terminologia e la funzione delle molecole precursori con funzioni biologiche importanti per la vita. 4) Comprensione dei processi genetici delle mutazioni e trasferimento verticale e orizzontale delle funzioni fisiologiche di base tra microrganismi per adattarsi ai cambiamenti nell'ambiente.5) Apprendere le tecniche di base della coltivazione di batteri specializzati in labosratorio.

1. Conoscenza e comprensione
A) Conoscere le principali funzioni fisiologiche e l'enorme variabilità metabolica dei procarioti.
B) Comprendere la correlazione tra processi fisiologici e genetici nei procarioti.

2. Capacità di applicare la conoscenza e la comprensione
A) Sapere come comprendere e utilizzare la conoscenza della biodiversità microbiologica ai processi e ai cambiamenti ambientali
B) Essere in grado di capire come i prodotti dei processi metabolici possono essere utili per modificare l'ambiente innescando le attività dei procarioti specializzati.

3. Capacità di giudizio
A) Sapere come valutare come le trasformazioni microbiche possono influenzare le variabili fisico-chimiche ambientali.
B) Sapere come riconoscere e distinguere i processi microbiologici da quelli chimici e fisici

4. Abilità comunicative
Sapere come comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando la terminologia appropriata.

5. Capacità di apprendimento
Sapere come studiare interpretare e comprende i manuali di microbiologia e non solo i modelli, e le icone ma anche i processi molecolari, metabolici, fisiologici e genetici dei procarioti.

6. Apprendimento pratico in laboratorio di tecniche di base per coltivare e isolare i batteri con caratteristiche fenotipiche specifiche

Per seguire il corso, si suggerisce una buona conoscenza delle discipline di base in chimica organica, biochimica e biologia cellulare e di aver superato bene l'esame di questi insegnamenti nei corsi precedenti. In particolare, lo studente dovrebbe mostrare un certo interesse nell'apprendimento delle potenzialità molecolari e fisiologiche dei microrganismi verso le innumerevoli potenziali applicazioni di microrganismi.
Per potersi iscrivere all'esame finale gli studenti devono avere frequentato almeno 12 ore di laboratorio su 16 ore complessive.

Introduzione alla microbiologia: gli inizi e i pionieri della microbiologia. Biodiversità microbica: differenze tra procarioti ed eucarioti. Procarioti: archea e batteri. e alberi filogenetici. Strutture e funzione dei procarioti. Le pareti e le membrane dei procarioti, le strutture per il movimento e i processi di chemiotassi, fototassi e magnetotassi. Strutture di protezione cellulare. I vari tipi di trasporto dei nutrienti.
Il metabolismo dei procarioti. Catabolismo e anabolismo. Processi catabolici: fermentazione e fosforilazione del substrato, glicolisi, ciclo pentoso-fosfato. Il ciclo degli acidi tricarbossilici, il ciclo degli gliossilato. Gli accettori di elettroni finali, il trasporto di elettroni e protoni e la forza di guida del protone. Il trasporto inverso di elettroni nei batteri chemolitotrofi. La vari fotosintesi. La fotosintesi non clorofilla. I processi anabolici: la biosintesi di aminoacidi, purine, pirimidine, acidi grassi e lipidi, carboidrati e polisaccaridi.
Coltivazione dei procarioti: classificazione dei batteri in base alle loro esigenze nutrizionali. Ruolo dell'ossigeno nella classificazione fisiologica dei procarioti. Tecniche di coltivazione e produzione di 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 nel chemostat,
Biodiversità metabolica Riduzione della dissimulazione del nitrato, denitrificazione. I batteri ANNAMOX, l'ossidazione anaerobica dell'ammoniaca e l'anososoma. I batteri che riducono il solfato e la formazione di H2S. Interazione tra metalli e H2S. Batteri riducenti ferro-manganese, - Metanogeni di Archea che riducono la CO2 a metano, il meccanismo di metanogenesi e cofattori specifici. Methanotrophy e methylotrophy, methane monooxygenase e assimilazione di formaldeide. Batteri che degradano gli idrocarburi, l'alcano ossigenasi, l'alchone dell'operone. Isolamento di batteri che degradano l'olio. Attività di degradazione della lignocellulosa. Importanza di enzimi quali: perossidasi, laccasi e tirosinasi. Degradazione di polisaccaridi come cellulosa, amido, amilopectine e pectine. Attività enzimatiche endo, eso-glucanasi e glicosidasi. La struttura di Cellulosome. Nitrificazione e batteri ossidanti e nitrito-ossidanti. Batteri allo zolfo ossidante e l'enzima solfato ossidasi. I batteri ossidanti ferro-acidofili e ferro-neutrofili e la bio-metallurgia. L'arcata ossidante di zolfo e ferro. Interazione tra batteri e metalli: resistenze genetiche, bioassorbimento e formazione di cristalli. Il metabolismo secondario e la biosintesi di siderofori e antibiotici
Il virus: classificazione di virus, sistemi di replicazione, fasi di infezione virale. Caratteristiche dei fagi, processo di infezione dei batteri, fasi dall'attacco alla lisi ospite. I fagi litici T4, T7 e la produzione di molecole precoci, intermedie e tardive. Conteggio di virus litici, la fase di eclissi. I fagi temperati, il fago lambda, la fase di profilazione e il controllo dei repressori cro e cl, e la fase finale finale. Altri virus
La trasformazione genetica e la sua scoperta, le cellule competenti, meccanismo di trasferimento del DNA alla cellula ospite. Meccanismo di coniugazione, plasmidi, tipi di plasmidi, plasmide F +, meccanismo di trasferimento dalla cellula F + alla cellula F. I ceppi di Hfr. La scoperta e l'operazione di trasduzione con fagi ittico e fagi temperati. I trasposoni, gli inserimenti di elementi e gli integroni.

Brock Biology of Microorganisms -Madigan, Martinko, Stahl,Clark
Pearson 13th Edition Milan
Benjamin Cummings Editor
ISBN 13:978-0-321-64963-8

La prova orale consiste in una serie di domande riguardanti le parti del programma riportate nella sezione "Contenuti": lo studente deve dimostrare sia l'apprendimento degli argomenti insegnati in classe sia la capacità di esporli in modo formale con particolare attenzione a la terminologia richiesta dalla disciplina. L'esame orale dura circa 30 minuti. In alcuni casi, soggetto ad avvertimento da parte degli studenti registrati. l'esame può essere svolto in modalità scritta con 10 domande aperte da completare in due ore.

Proiezioni di lezioni in power point con riferimenti alla presentazione preparati dall'Editore e con ulteriori informazioni fornite dall'insegnante. Il manuale di microbiologia suggerito combina il testo con l'accesso elettronico all'e-learn di materiali aggiuntivi.Inoltre, alle lezioni verranno aggiunte 16 ore di lezioni di laboratorio per testare concretamente le tecniche microbiologiche di base per isolare e coltivare i batteri, utilizzando vari terreni liquidi e solidi, piastrando le colonie e trasferendole su terreni per contarli e valutare statisticamente la loro carica microbica Inoltre, gli studenti impareranno a lavorare in modo sterile usando l'autoclave e la "la cappa a flusso laminare" per evitare la contaminazione microbica esterna, e quindi arrivare alla fine alla loro conservazione dei ceppi per scopi biotecnologici.

Inglese

Nessuna

orale