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.
Obiettivi Formativi
Obiettivi Formativi:
A) 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 controllo qualità.
B) Orientarsi nella consultazione di letteratura e documentazione scientifica specifica nella microbiologia.
C) predisporre protocolli di analisi e monitoraggio secondo gli standard di certificazione dei sistemi di qualità microbiologici.
Prerequisiti
Conoscenze di Chimica, Biochimica, Fisica, Biologia Generale
Metodi Didattici
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.
Altre Informazioni
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.
Modalità di verifica apprendimento
Sono previsti 6 appelli ufficiali, 2 nella sessione invernale gennaio-febbraio, e 3 nella sessione estiva, giugno-settembre. Inoltre sono previsti 1 appello 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 90 minuti, durante il quale lo studente è tenuto a rispondere a 27 domande a risposta multipla e 3 domande aperte. A richiesta lo studente può richiedere la prova orale al posto della scritta.
Programma del corso
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.