Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di base sul mondo dei microrganismi e di descrivere le tecniche principali necessarie per il loro studio.
Obiettivi formativi misurabili (OF)
OF1. Capacità di svolgere calcoli nell'ambito di problematiche legate alla microbiologia.
OF2. Comprensione e concetti base (nozioni) degli argomenti sopra descritti.
OF3.Capacità di pensiero critico, applicazione e analisi di processi relazionate agli argomenti sopra descritti.
Tali obiettivi sono sviluppati per dare allo studente una terminologia microbiologica appropriata, basi molecolari di citologia procariotica; coltura pura, sviluppo microbico e fattori chimico-fisici che influenzano la crescita; basi di genetica e di regolazione del metabolismo microbico. Coltivazione, isolamento, arricchimento e caratterizzazione di microrganismi; conteggio di sospensioni microbiche; sterilizzazione, saggi di sensibilità agli antibiotici; utilizzo della strumentazione di base del laboratorio di microbiologia. Comprensione del ruolo dei microrganismi in natura e loro possibile utilizzo.
Per le lezioni di Laboratorio lo studente è tenuto a partecipare alle lezioni in presenza.
Modalità di verifica apprendimento
- Esame scritto.
- L’esame si svolge sui contenuti dell’ultimo anno di corso.
- Per ottenere la sufficienza all’esame si richiede il superamento di tutti gli Obiettivi Formativi (OF1, OF2 e OF3) nella stessa sessione di esame (stesso giorno dell'esame).
Il voto finale è una media pesata dove: OF1 è il 25%, OF2 è il 25% e OF3 è il 50%.
OF1: sono previsti 3 esercizi di calcoli, per raggiungere la sufficienza in questo OF lo studente deve risolvere correttamente 2 esercizi. Ogni esercizio viene considerato completo quando include necessariamente: 1) l’impostazione corretta dell’equazione; 2) il risultato corretto; 3) la unità di misura corretta.
OF2. Si compone di 24 domande brevi o a risposta multipla. Per avere la sufficienza in questo OF lo studente deve rispondere correttamente ad almeno 14 domande.
OF3. Domande a risposta aperta. Per ottenere la sufficienza in questo OF si richiede di rispondere almeno a 2 domande di cui: 1 domanda dimostrando conoscenze dei contenuti precise e quasi complete, buona capacità di applicare le conoscenze, capacità di analisi, esposizione chiara e corretta. Articolazioni. 1 domanda con conoscenze dei contenuti sufficienti ma generali, esposizione semplice, incertezze nell’applicazione di concetti teorici con semplicismi.
Programma del corso
Storia della microbiologia. Hooke, Leewenhoek. Esperimento di Pasteur. Postulati di Koch.
Il mondo microbico. La cellula. La cellula procariote e eucariote. Volumi e grandezze microorganismi. Morfologie. Biomassa microbica sulla terra. Il microscopio.
Struttura e funzioni delle cellule microbiche, Involucro cellulare (batteri, archea, eucarioti). Trasporto sostanze interno nella cellula. Parete cellulare (Gram positivi, Gram negativi, archea). Strutture di superficie: capsula, fimbrie, pili, hami. Inclusioni cellulari. Endospore. Motilità.
La cellula microbica e il suo controllo. Terreni di coltura massimi, minimi, differenziali e selettivi. LB, NA, MacConkey, Sabouraud. Divisione cellulare (CALCOLI). Strumenti per la conta microbica (Diluizioni seriali: CALCOLI). Biofilm. Controllo crescita: pH, Temperatura, pressione osmotica, ossigeno. Ossidi pericolosi, specie chimiche tossiche. Controllo crescita microbica: “Decimal reduction time”, autoclave, UV. Antibiotici (da Prescott): caratteristiche principali degli antibiotici. MIC, Kirby-Bauer Test. E-Test. Antibiotici che inibiscono la sintesi della parete cellulare (penicilline, cefalosporine, vancomicina). Antibiotici che inibiscono la sintesi proteica (amminoglucosidi, tetracicline). Antagonisti metabolici (sulfonamidi). Antibiotici che inibiscono la sintesi degli acidi nucleici (quinoloni). Resistenze agli antibiotici.
Metabolismi microbico. Classi microbiche. Torre redox. Metabolismi: respirazione aerobia chemoorganotrofi (Paracoccus denitrificans, Escherichia coli). Respirazione anaerobia chemoorganotrofo (E. coli). Respirazione aerobia chemiolitotrofo (Ralstonia eutropha). Fotosintesi ossigenica (alghe). Fotosintesi anossigenica (batteri porpora). Fissazione N2.
Flusso dell’informazione e genomi microbici. Flusso informazione. Genoma batteri (operone, plasmidi). Replicazione DNA. Accoppiamento trascrizione/traduzione. Terminazione trascrizione. Ribosomi. Chaperoni. Traslocazione, tipi di secrezione (SecA). Evoluzione genomi microbici.
Genetica dei Batteri. Esperimento di Griffith. Mutazioni, esempi di mutanti, selezione auxotrofo. Trasformazione. Trasduzione. Coniugazione. Immunità batterica.
Sistemi di regolazione microbici. Regolazioni di base. Risposta stringente. Sistema a 2 componenti. Chemiotassi. Quorum sensing.
Aspetti molecolari della crescita microbica. Morfologia cellulare. Sintesi peptidoglicano. Biofilm.
Diversità metaboliche nei microorganismi. Fototrofia (bacterioclorofille). Metanogenesi. Anammox. Fermentazioni lattiche omofermentative e eterofermentative (batteri lattici). Fermentazioni butanolo, butirrato etanolo (Clostridi). Fermentazione acido-mista (E. coli).
Virus. Natura dei virus. Strutture e dimensioni. Virus rivestiti e non rivestiti. Classificazione Baltimore. Placche di lisi. Curva di crescita virale “a gradino singolo”. Endocitosi virus rivestiti. Virus T4 (batteriofago). Sars-CoV-2 (malattia Covid-19), Herpes Virus.
Diversità dei microrganismi eucarioti. Protisti (Excavates, Alveolati, Stramenofili, Rhizaria, Aptofite, Amebozoi). Funghi, lieviti (Saccharomyces cerevisiae e replicazione), muffe.
Diversità filogenetica Batteri. 16S. Proteobacteria (alfa, beta, gamma). Firmicutes. Actinobacteria.
Metodi per la stima quantitativa/qualitativa sistemi microbici. Metodi di coltura-dipendenti (arricchimento, Most Probable Number, MPN). Metodi di coltura-indipendenti (fluorocromi, FISH, 16S). Misura attività microbiche in habitat naturali (elettrodi).