B016452 - MICROBIOLOGIA

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Le lezioni sono tese a far conoscere la struttura della cellula batterica e fungina e attraverso lo studio dell’evoluzione della struttura comprendere come le interazioni fra i microorganismi e fra i microorganismi e i loro ospiti determini le caratteristiche dei sistemi biologici dalla scala microscopica a quella macroscopica.

Prescott, Microbiologia Generale, Settima Edizione Mc Graw Hill.Vol 1,2,3. Edizioni successive al 2011
Biologia Dei Microorganismi Gianni Deho e Enrica Galli. Casa Editrice Ambrosiana.

Brock, Biologia dei Microorganismi. Edizioni successive al 2011, Casa Editrice Ambrosiana.

Il corso è teso a far acquisire le conoscenze fondamentali della biologia genetica e fisiologia dei microorganismi, archea, batteri, lieviti, funghi, e virus, con particolare attenzione al loro ruolo in salute e malattia e al loro utilizzo nelle biotecnologie farmaceutiche.

Conoscenze di Chimica, Biochimica, Fisica, Biologia Generale

Lezioni frontali con diapositive e audiovisivi. Approfondimenti interattivi per valutare l'apprendimento, stimolando il coinvolgimento degli studenti nell’ approfondimento di temi di attualità relativi alle materie dell'insegnamento.

Il metodo didattico pone particolare attenzione a contestualizzare la rapida evoluzione della materia, posizionando le scoperte più recenti nel contesto della storia del pensiero microbiologico. Il corso porterà gli studenti dalla conoscenza della cellula procariotica: forma, struttura e funzione, alla nutrizione microbica, dalle tecniche di coltura microbica al metabolismo dei microrganismi. Metodi di sterilizzazione e controllo della crescita microbica. Si porrà particolare attenzione a fornire conoscenze di Genetica, genomica e metagenomica, sistematica molecolare ed evoluzione microbica. Si forniranno conoscenze fondamentali sulla biologia dei microrganismi eucarioti, fondamenti di Virologia, basi di immunologia, interazioni microrganismi- uomo. Inoltre, visto il curriculum formativo si darà particolare attenzione alle biotecnologie microbiche, farmaci biotecnologici, sviluppo di antimicrobici e resistenza agli antimicrobici.

Sono previsti 5 appelli ufficiali, 2 nella sessione invernale gennaio-febbraio, e 3 nella sessione estiva, giugno-settembre. Inoltre sono previsti 2 appelli, uno a novembre e uno in aprile, durante i periodi di silenzio didattico. Nel caso di mancato superamento gli studenti si possono iscrivere al successivo primo appello utile. La prova finale è un esame scritto della durata media di 60 minuti, durante il quale lo studente è tenuto a rispondere a 27 domande a risposta multipla e 3 domande aperte. Successivamente è prevista una prova orale, di durata variabile, tra i 15 e i 30 minuti, a seconda del risultato dello scritto. Durante la prova orale si accertano le effettive conoscenze della materia. In particolare il superamento dell’esame richiede di conoscere in modo approfondito la struttura della cellula batterica e fungina, e la conoscenza dell’evoluzione della struttura; la conoscenza di come le interazioni fra i microorganismi e fra i microorganismi e i loro ospiti determinino le caratteristiche dei sistemi biologici dalla scala microscopica a quella macroscopica. Le domande spaziano dalla conoscenza della relazione che intercorre tra struttura, proprietà e composizione delle principali famiglie microbiche, la capacità di individuare il ruolo dei microorganismi nella sintesi di molecole organiche complesse. Si chiede inoltre di dimostrare approfondita comprensione del ruolo dei microorganismi nella produzione di farmaci e biomolecole di interesse industriale, e conoscenze del ruolo dei microorganismi in salute e malattia e le strategie per il loro controllo e utilizzo.

Storia della microbiologia. Cosa sono i microorganismi. Habitat microbici e vita microbica. La diversità microbica.

La cellula procariotica: forma, struttura e funzione. Microscopia ottica e colorazioni. Microscopio elettronico. Dimensioni, organizzazione, forma della cellula batterica. Differenze fra Bacteria e Archaea. La membrana citoplasmatica. Il trasporto attraverso le membrane cellulari. La parete batterica: struttura, funzione e sintesi della parete nei batteri Gram+ e Gram-. Capsula. Differenziazione batterica. I biofilm. La spora batterica, struttura e funzione. Locomozione microbica: flagelli, struttura e funzione. Chemiotassi: recettori, sensori e regolazione della chemiotassi.

Nutrizione, coltura e metabolismo dei microrganismi
Terreni di coltura. Tecniche asettiche di manipolazione dei microrganismi. Isolamento dei microorganismi e preparazione di colture pure. Conservazione dei microorganismi. La nutrizione microbica. Fermentazione e respirazione. Fonti di carbonio, eterotrofi e autotrofi. Fonti di energia, chemiotrofi e fototrofi. Diversità microbica come espressione della diversità metabolica.


Crescita e controllo della crescita microbica. Il ciclo cellulare batterico. Crescita di una popolazione batterica in laboratorio. Curva di crescita batterica. Metodi di misurazione della crescita batterica e calcolo del tempo di generazione. Determinazione del numero totale di cellule microbiche e del titolo vitale. Metodi di sterilizzazione e pastorizzazione. Temperatura e altri fattori ambientali che influenzano la crescita dei microorganismi. Controllo della crescita microbica. Metodi di sterilizzazione e d'inibizione della crescita batterica. Antibiotici. Microorganismi produttori di antibiotici. Principali antibiotici e loro meccanismo d'azione. Antibiogramma. Meccanismi di resistenza microbica agli antibiotici. Ricerca di nuovi farmaci.
Genetica, Genomica. Struttura e funzione del genoma batterico e fungino, plasmidi, struttura dei geni e genomici batterici. Importanza evolutiva, fisiologica, tassonomica e medica dei fenomeni di trasferimento di materiale genetico fra microorganismi. Selezione di mutanti batterici. Espressione genica, dal DNA alle proteine. Operoni e regolazione dell'espressione genica nei procarioti, l’operone LAC, l’operone Triptofano. Le isole di patogenicità.

Virologia. Classificazione dei virus. Fagi T4 e lambda, terapia fagica. Virus di mammiferi, il virus dell’HIV, Papilloma virus, Herpes virus, influenza. I Vaccini storia applicazioni e sviluppi, la reverse vaccinology.

Biologia dei microrganismi eucarioti. Cellula eucariotica e suoi organelli. Diversità degli eucarioti microbici: protisti, alghe e funghi. Il lievito Saccharomyces cerevisiae come modello in genetica microbica e biologia dei sistemi. Candida albicans e la transizione fra commensalismo e patogenicità. Aspergillosi e morbidità in pazienti immunodepressi.

Sistematica molecolare ed evoluzione microbica. Studio della diversità microbica: caratterizzazione fenotipica e molecolare dei microrganismi. Metodi per determinare le relazioni evolutive. Il concetto di specie microbica. Sequenziamento e analisi di genomi microbici. Confronto tra genomi. Metagenomica. Metodi molecolari per l’identificazione dei microorganismi, PCR, PCR RFLP, PCR RAPD, sequenziamento del 16S e ITS 1-4. Genomica batterica e fungina, tecniche di metagenomica e studio di comunità microbiche.

Interazioni microrganismi- uomo. Biofilm. Rapporti tra microorganismi. Microorganismi e ospite animale. Simbiosi. Patogenesi e infezione. Fattori di virulenza e patogenicità. Difese dell'ospite, infezione e sepsi. Microrganismi patogeni e patogeni opportunisti. Principi di epidemiologia. Cenni di immunologia. Epidemiologia.

Biotecnologie microbiche. Selezione e miglioramento genetico dei microrganismi di interesse biotecnologico. Microorganismi come “cell factories”, le fermentazioni e gli alimenti fermentati, probiotici e prebiotici.