MICROBIOLOGIA - canale 1

Acquisizione di conoscenze di base sulla architettura, fisiologia, biochimica e genetica batterica. Cenni si biologia dei miceti e dei virus. Acquisizione delle metodologie di base del Lab di Microbiologia.

Queste conoscenze saranno propedeutiche per corsi successivi - nell’ambito microbiologico - di primo e secondo livello

Lezioni frontali, tutorato e ripasso in aula, esercitazioni, seminari.

Conoscenze di Chimica Organica e Genetica.

Libera

Modulo 1

1) Microbiologia: origine ed evoluzione

Definizione; scopi ed importanza della microbiologia; i microrganismi e i loro ambienti naturali; i microrganismi come causa di malattie; gli effetti indotti dai microrganismi sulla sostanza organica ed inorganica.

Il metodo scientifico: metodo induttivo-deduttivo (Galilei) e metodo ipotetico-deduttivo (Popper)

Storia della microbiologia: le origini, la controversia sulla generazione spontanea e microrganismi; l'era della microbiologia generale, con la scoperta della diversità microbica; gli inizi della microbiologia moderna; l'avvento delle biotecnologie: il presente ed il futuro.

2) Tassonomia e filogenesi

L'albero della vita; le prime forme di vita; la teoria dell'endosimbiosi; la vita ad RNA; la tassonomia classica; l'orologio molecolare; come si misura l'evoluzione molecolare; il concetto di specie in microbiologia.

3) L'infinitamente piccolo va osservato per mezzo del microscopio: metodi

Il microscopio ottico; la microscopia tridimensionale: a contrasto di fase, a forza atomica, confocale; la microscopia elettronica e a fluorescenza; preparazione e colorazione dei campioni.

4) Natura del mondo microbico: struttura e funzione della cellula procariotica

Il peptidoglicano e la parete cellulare; la membrana cellulare ed i sistemi di trasporto; la membrana esterna dei Gram -

Le strutture di superficie, gli annessi citoplasmatici; l'apparato di locomozione: flagelli e chemiotassi

5) Metabolismo microbico: I parte energetica.

La torre biologica; gli enzimi come catalizzatori; le reazioni energetiche; la fosforilazione ossidativa

6) Metabolismo microbico: II parte biosintetica

Biosintesi, polimerizzazioni, assemblaggio; Respirazione aerobica, anaerobica e fermentazioni: Glicolisi e ciclo di Krebs, via dei pentoso-fosfati, shunt dell'esoso-monofosfato;

7) Diversità metabolica:

La fototrofia (fotosintesi anossigenica); la chemiolitotrofia; la fissazione dell'azoto.

8) Sviluppo e colture batteriche - La crescita microbica - Influenza dell’ambiente sulla crescita

Moltiplicazione cellulare; misura dell’accrescimento dei microrganismi; valutazione della massa cellulare; accrescimento batterico; matematica dell’accrescimento batterico; curva di crescita di una coltura batterica; crescita sincrona e metodi di sincronizzazione; colture continue; fattori che influenzano la crescita dei microrganismi; crescita dei microrganismi in ambiente naturale.

9) I metodi della microbiologia

Isolamento e coltura pura; i principi della nutrizione microbica, i terreni di coltura; la sterilizzazione; parametri chimico-fisici che regolano la crescita microbica.

10) Antibiotici

Meccanismi d’azione e meccanismi di resistenza delle principali classi

Modulo 2

9) Macromolecole biologiche fondamentali

DNA, RNA, proteine

10) Mutazioni

Adattamento fisiologico; adattamento genetico; origine della variazione genetica; test di fluttuazione, replica plating; tasso di mutazione; mutazioni puntiformi; origine e natura chimica delle mutazioni spontanee, reversioni; mutagenesi indotta; tipi di mutanti; nomenclatura dei mutanti.

11) Genetica dei microrganismi

Ricombinazione omologa e sito specifica. Sistemi di trasferimento di materiale genetico nei batteri: trasformazione nei batteri Gram-positivi e negativi; trasformazione ed espressione della competenza in S.pneumoniae; competenza indotta artificialmente.Plasmidi: organizzazione e struttura; coniugazione; Formazione ceppi Hfr;Test di complementazione; Traduzione generalizzata e specializzata. Elementi genetici trasponibili; trasposoniconiugativi; sequenze d’inserzione (IS); sistemi di replicazione: conservativa e replicativa; mappe genetiche nei batteri; Principi di genomica. Principi di biotecnologie.

12) Regolazione del metabolismo nei procarioti

Regolazione della sintesi delle proteine; utilizzazione del lattosio in E.coli; Induzione; Geni di controllo; Teoria dell’operone; mutanti costitutivi (I^-, O^c); repressore; promotore. Regolazione dell’espressione genica: proteina allosterica, sistemi feed-back. Isoenzimi. Variazione di fase in Salmonella. Sistemi regolazione associati ai fattori sigma; controllo positivo e negativo: operonlac ed arginina; operon maltosio; operone triptofano; polarità; crescita diauxica; regolazione globale; attenuazione.

13) La spora batterica, esempio di differenziamento cellulare nei procarioti

Struttura; analisi genetica e molecolare: regolazione del processo di sporulazione e fattori sigma alternativi; germinazione.

Modulo 3

15) I virus

Caratteristiche generali e strategie replicative; classi replicative virali; Caratteristiche principali e sistemi di replicazione di MS2, lambda,fiX-174; Sistemi di replicazione di T7 e T4 e loro regolazione.

16) Immunologia: le infezioni microbiche e le difese aspecifiche

Barriere generali, fisiche, chimiche e biologiche; microflora indigena normale; flogosi e fagocitosi, principi di immunologia.

17) Potere patogeno dei microrganismi

Rapporti ospite-parassita; trasmissibilità del patogeno; adesione e colonizzazione; penetrazione, crescita e moltiplicazione del patogeno; tossigenicità: esotossine ed endotossine.

1 a) Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. Pearson Editore.

1 b) BROCK, MADIGAN, MARTINKO: BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI VOL. 1 ED. ABROSIANA (vol.2A e 2B per integrare).

2) Gianni Dehò e Enrica Galli. Biologia dei microrganismi. Casa editrice Ambrosiana.

Verifiche in itinere; colloquio orale

descrivi la biosintesi del peptidoglicano