MICROBIOLOGIA-MOD.1

Questo corso è progettato per fornire principi di base di microbiologia a studenti non biologi. Sebbene relativamente semplici e primitivi, i microrganismi sono considerati la forma di vita di maggior successo. Sono praticamente ovunque e sono indispensabili per la vita sulla Terra. I microrganismi condizionano profondamente il mondo in cui viviamo: sono fondamentali per il mantenimento dell’equilibrio di ogni ecosistema, vivono in simbiosi con piante, uomo e animali, sono fondamentali per la fermentazione di alimenti, svolgono un ruolo importante in diverse applicazioni industriali,depurano le acque e partecipano al biorisanamento ambientale. Alcuni di loro sono patogeni e quindi novici e pericolosi per piante, animali e uomo. Per tutti questi motivi diventa importante studiarli e conoscerne i meccanismi cellulari, molecolari e metabolici.

L’obiettivo principale del corso è di fornire agli studenti i concetti di base per la comprensione dell’organizzazione strutturale e funzionale delle cellule procariotiche e dei virus, nonché le loro principali applicazioni biotecnologiche e nanotecnologiche. Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:
-Comprendere i concetti fondamentali della microbiologia e l’importanza dei microrganismi;
-Descrivere le strutture procariotiche e virali e come esse si relazionano alle funzioni cellulari e all'interazione con altri organismi e l'ambiente;
-Descrivere la diversità metabolica dei procarioti e come questi organismi ottengono energia, elettroni e carbonio dall’ambiente;
-Descrivere i meccanismi di biologia molecare dei microrganismi
-Discutere le principali opzioni per il controllo della crescita microbica in vitro e in vivo;
-Preparare e riconoscere preparati microscopici e macroscopici, piastre di coltura e terreni di coltura;
- Avere una buona conoscenza delle procedure comuni nei laboratori di microbiologia, tra cui isolamento e purificazione batterica e identificazione batterica basata su strumenti biochimici e molecolari
-Valutare potenziali benefici e danni causati dai microrganismi;
-Ritenere ed applicare il linguaggio specializzato della microbiologia

Non sono richiesti prerequisiti per questo corso, ma è consigliabile che gli studenti abbiano una conoscenza di base di chimica organica e biochimica

1. INTRODUZIONE ALLA MICROBIOLOGIA. Definizione microrganismo; importanza di studiare i microrganismi; microrganismi e biosfera; impatto dei microrganismi sulla societa’ e loro applicazione; storia microbiologia: scoperte Pasteur e Koch.

2. BIOLOGIA CELLULARE MICROBICA.
a. Struttura della cellula: procarioti vs eucarioti; morfologia batterica; la membrana citoplasmatica: struttura e funzioni; la parete cellulare: struttura Gram+ e Gram-; sintesi della parete cellulare e divisione cellulare
b. Strutture cellulari di superficie e inclusioni cellulari: capsule e strati mucosi, fimbre e pili. Inclusioni cellulari; vescicole gassose, endospore: struttura e ciclo sporulazione.
c. Locomozione microbica: flagelli e motilita’; motilita’ per scivolamento; tassie microbiche: chemiotassi, fototassi

3.BIOLOGIA MOLECOLARE E GENETICA MICROBICA. DNA microbico, replicazione, trascrizione e traduzione batterica; mutazioni; trasferimento genico nei batteri; ricombinazione genica; trasformazione; trasduzione; coniugazione; trasposoni; CRISPR

4. METABOLISMO MICROBICO. Macro e micronutrimenti; trasporto cellulare; classificazione energetica dei microrganismi; principi di bioenergetica;
Catabolismo: Glicolisi, cicli dell’acido citrico e del gliossilato; principi di fermentazione; principi della respirazione: trasportatori di elettroni e varieta’ metabolica
Anabolismo: autotrofia e fissazione dell’azoto; biosintesi polisaccaridi e gluoconeogenesi; aminoacidi-nucleotidi, lipidi

5. PRINCIPI DIVERSITA’ METABOLICA. Metabolismo chemiotrofo; ciclo di Calvin e altri pathway fissazione CO2; fototrofia; fissazione dell’azoto; Ossidazione idrogeno; ossidazione ferro e zolfo; nitrificazione; riduzione nitrato e denitrificazione; riduzione zolfo; metabolismo a 1 atomo di carbonio; acetogenesi e metanogenesi, fermentazioni

6. CRESCITA MICROBICA. Nutrienti; microbiologia classica: tecniche di coltivazione e conta microbica; scissione binaria e ciclo crescita microbica; colture continue; crescita in biofilm; quorum sensing; effetti ambientali sulla crescita microbica: temperature, pH, pressione osmotica e ossigeno; controllo crescita microbica: calore, agenti chimici e fisici; resistenza antibiotici

7. PRINCIPI DI VIROLOGIA. La natura dei virus; struttura del virione; metodi per coltivare e quantificare i virus; overview ciclo replicativo virale; batteriofagi; virus eucariotici; classificazione virale: virus a DNA, virus a RNA.

Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley, David A. Stahl. Brock Biologia dei Microrganismi. Microbiologia Generale, Ambientale, Industriale. Sedicesima Edizione. Editore Pearson, Anno 2022

L'esame sara' diviso in due parti. La prima parte prevedera’ la valutazione delle attività svolte durante le sessioni di laboratorio e valuterà la comprensione da parte dello studente di ciò che è stato coperto durante queste sessioni tramite una prova scritta con possibilita’ di domande a risposta multipla e/o domande aperte. La seconda parte consisterà in una prova orale che valutera’ tutti gli argomenti trattati durante il corso. La seconda parte riguarderà tutti i materiali (teorici e di laboratorio) insegnati durante il corso.

scritto e orale

L'insegnamento sarà organizzato in lezioni frontali che copriranno diversi aspetti della microbiologia. Le lezioni saranno supportate da sessioni di laboratorio che aiuteranno a illustrare i concetti pratici. Le lezioni saranno interattive, e gli studenti verranno incoraggiati a discutere le loro osservazioni e punti di vista sui concetti teorici e pratici del corso. Le esercitazioni in laboratorio consisteranno in esperimenti reali e forniranno agli studenti l’opportunità di acquisire esperienza pratica sui concetti illustrati durante le lezioni frontali.