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-, Oc); 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.
http://www.labmicrobiologia.unict.it/index.php/It/didattica/lezioni/130-microbiologia
Argomenti | Riferimenti testi | |
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 | |
2 | 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 | 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 | 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 | 5) Metabolismo microbico: I parte energetica. La torre biologica; gli enzimi come catalizzatori; le reazioni energetiche; la fosforilazione ossidativa | |
6 | 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 | 7) Diversità metabolica: La fototrofia (fotosintesi anossigenica); la chemiolitotrofia; la fissazione dell'azoto. | |
8 | 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 | 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 | 10) Antibiotici Meccanismi d’azione e meccanismi di resistenza delle principali classi | |
11 | 9) Macromolecole biologiche fondamentali DNA, RNA, proteine | |
12 | 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. | |
13 | 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); sist | |
14 | 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-, Oc); 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 | |
15 | 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. | |
16 | 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. | |
17 | 16) Immunologia: le infezioni microbiche e le difese aspecifiche Barriere generali, fisiche, chimiche e biologiche; microflora indigena normale; flogosi e fagocitosi, principi di immunologia. | |
18 | 17) Potere patogeno dei microrganismi Rapporti ospite-parassita; trasmissibilità del patogeno; adesione e colonizzazione; penetrazione, crescita e moltiplicazione del patogeno; tossigenicità: esotossine ed endotossine. |
Le prove in itinere saranno svolte una per ciascun modulo (I e II) e comprendono 12-15 domande a risposta aperta con l'obiettivo di verificare l'apprendimento degli studenti che frequentano il corso. La prova verrà considerata superata se lo studente risponde in maniera esauriente almeno al 50% delle domande. La valutazione finale prenderà in considerazione anche la qualità delle prove in itinere che saranno integrate durante l'esame finale .
L'esame finale è rappresentato da un colloquio orale
descrivi la biosintesi del peptidoglicano