Obiettivi formativi
Il corso è stato pensato per offrire agli studenti una visione quanto più possibile chiara e dettagliata del mondo invisibile dei microrganismi e dare loro un'idea del ruolo fondamentale che essi svolgono nella biosfera.
Il corso tratta di microrganismi eucarioti e procarioti, con particolare attenzione ai batteri.
Darà allo studente conoscenze di base in microbiologia per affrontare corsi più specialistici
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione a struttura, metabolismo, fisiologia dei microrganismi, in particolare i procarioti.
Cenni di immunologia e di virologia
Programma esteso
Cenni storici sullo sviluppo della microbiologia
Struttura delle cellule microbiche a diversi livelli evolutivi (eucarioti, eubatteri, archebatteri) esame comparativo e descrizione di strutture e funzioni:
Cellula procariotica : - dimensioni cellulari, forma - composizione chimica - parete cellulare (differenze fra Gram+ e Gram-, parete archebatteri, sintesi della parete) - membrana citoplasmatica (struttura e funzioni) - pili e flagelli (struttura e funzionamento, chemiotassi, fototassi) - capsule e strati extracellulari - citoplasma - genoma (organizzazione e struttura) - organuli specializzati - sostanze di riserva - spora batterica
Cellula eucariotica : Cenni ed analisi comparative con le cellule procariotiche
Tecniche microbiologiche:
-microscopi (ottici ed elettronici) -colorazioni semplici e complesse (di Gram, di acido-resistenza). Colorazioni di strutture cellulari specifiche.
Nutrizione microbica:
- Componenti cellulari ed ingredienti fondamentali dei terreni di coltura. - Fonti di carbonio, azoto, zolfo, fosforo, idrogeno, ossigeno, magnesio, ferro, calcio, potassio etc - vitamine e fattori di crescita (concetto di auxotrofia e prototrofia) - Principali terreni di coltura.
- aerobiosi ed anaerobiosi -effetti della temperatura sulla crescita - effetti del pH
- tecniche di isolamento in coltura pura
tecniche di sterilizzazione (calore secco e calore umido; filtrazione; irraggiamento) – disinfezione
Crescita microbica:
- curva di crescita - misurazione della crescita microbica (determinazione della massa cellulare, conteggio totale e vitale diluizioni seriali e piastramenti) - curve diauxiche
- colture in continuo (chemostato e turbidostato)
- fermentazioni industriali
Metabolismo microbico:
Principali forme di energia utile nelle reazioni biologiche
Reazioni di ossidoriduzione biologica: potenziali di riduzione; torre degli elettroni; trasportatori di elettroni
ATP e altri composti ad alta energia: sintesi di ATP; fosforilazione a livello del substrato e fosforilazione a livello di membrana; ATP sintasi e sintesi di ATP a livello di membrana
Chemiotrofia
Microrganismi chemioeterotrofi: Metabolismo fermentativo; Metabolismo respiratorio (respirazione aerobia dei batteri chemioeterotrofi ; respirazione anaerobia dei batteri chemioeterotrofi)
Diversità delle fonti organiche di energia: catabolismo dei carboidrati, dei lipidi, di proteine ed amminoacidi; Energia da composti organici ad un atomo di carbonio (metilotrofia); Catabolismo degli idrocarburi e dei composti xenobiotici
Microrganismi chemiolitotrofi: Ossidazione dell’idrogeno molecolare: batteri H2 ossidanti; Ossidazione dei composti ridotti dello zolfo: batteri zolfo-ossidanti o solfobatteri;Ossidazione del ferro (Fe2+): batteri ferro-ossidanti;Ossidazione dell’azoto: batteri nitrificanti;Ossidazione anaerobia dell’azoto: i batteri “anammox”
Energia dalla luce: fototrofia
Fototrofia basata sulla batteriorodospina: pompe protoniche "primarie"
Fototrofia basata sulla clorofilla e/o batterioclorofilla:pompe protoniche "secondarie": fotosintesi anossigenica; i cianobatteri e la fotosintesi ossigenica
Regolazione del metabolismo : a livello genetico e a livello metabolico
Genetica microbica
- struttura del genoma, mutazioni, meccanismi per la ricombinazione genetica nei procarioti (trasformazione, coniugazione, trasduzione). Plasmidi batterici, elementi trasponibili.
Microbiologia sistematica
Tassonomia e filogenesi microbica: I principali gruppi batterici - Archaea- Brevi cenni su Funghi - Alghe - Protozoi
Antibiotici:
Aspetti generali e strutture chimiche, Attività biologica, Meccanismo d’azione, Resistenza
Principi di immunologia
Virologia
Virus dei procarioti : I batteriofagi a RNA ,I batteriofagi icosaedrici con genoma
a singolo filamento di DNA, I batteriofagi filamentosi con genoma
a singolo filamento di DNA , I batteriofagi con genoma a doppio filamento
di DNA: T7 , Il batteriofago Mu: un fago trasponibile a doppio filamento di DNA. I virus degli Archea
Virus degli eucarioti : I virus vegetali I virus animali con genoma a filamento
positivo di RNA: poliovirus e coronavirus I virus animali con genoma a filamento negativo di RNA: rabbia, influenza e virus correlati I virus con genoma a doppio filamento di RNA: i reovirus. La replicazione dei virus animali con genoma a doppio filamento di DNA I virus con genoma a doppio filamento
di DNA: gli herpesvirus I virus con genoma a doppio filamento di DNA: i poxvirus I virus con genoma a doppio filamento di DNA: gli adenovirus I virus che utilizzano la retrotrascrizione:i retrovirus e gli hepadnavirus
Bibliografia
Dehò & Galli “Biologia dei Microrganismi” Casa Editrice Ambrosiana (2011)
Prescott et al“Microbiologia “ 7/ed volumi 1-2-3 McGraw-Hill Companies srl (2009)
Madigan et al. “Brock, Biologia dei Microrganismi” volumi 1-2-3 Casa Editrice Ambrosiana (2007)
Modalità verifica apprendimento
L'esame è organizzato in una prova scritta composta da 26 domande brevi (con una risposta breve) e 6 domande aperte, per un valore totale di 33. Durante il periodo di insegnamento vi è la possibilità di separare la prova. Il valore complessivo della prova scritta corrisponde a 30/30 e lode.
L'esame orale è necessario per tutti gli studenti che hanno ottenuto meno di 33 punti con un minimo di 15. L'esame orale aggiunge un massimo di 3 punti al punteggio totale della prova scritto.
Altre informazioni
Simulazioni in classe dei test di esame con correzione del docente
