Codice insegnamento

4S008408

Crediti

9

Coordinatore

Sandra Torriani

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

BIO/19 - MICROBIOLOGIA GENERALE

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

Modulo: LEZIONI TEORICHE FRONTALI Il Corso è concepito per introdurre gli studenti ai concetti fondamentali, ai principali metodi di indagine ed alle applicazioni della microbiologia, con ampio riferimento all'attività ed alle proprietà dei microrganismi sia procarioti che eucarioti, ivi inclusi batteri, archebatteri, lieviti, funghi filamentosi e - in posizione distinta, in quanto forme a struttura non-cellulare - i virus. Durante la prima parte delle lezioni teoriche, verranno affrontati i temi generali della diversità morfologico-funzionale, genetica e biochimico-metabolica, dell'evoluzione e dell'ecologia dei microrganismi, anche in relazione alle modalità di interazione con specifici fattori ambientali. Nella seconda parte di lezioni frontali, i microrganismi saranno invece considerati in quanto strumenti sia per la ricerca fondamentale negli ambiti biologico-molecolare, biochimico e dei meccanismi di regolazione metabolica sia per le possibili applicazioni in campo biotecnologico. Saranno forniti inoltre elementi circa i metodi di coltivazione in microbiologia e sulle strategie per il controllo della crescita microbica ed il condizionamento del metabolismo. La terza parte del del Modulo di lezioni frontali riguarderà lo studio di dettaglio di gruppi microbici particolarmente importanti dal punto di vista igienico-sanitario, alimentare e ambientale, comunque da definirsi con gli Studenti. Modulo: ESERCITAZIONI di LABORATORIO Le attività di laboratorio sono concepite per guidare gli studenti nell'acquisizione di tecniche e nello sviluppo di abilità operativa essenziali per l'individuazione e lo studio delle caratteristiche strutturali e funzionali dei microrganismi, nonché per la corretta manipolazione delle colture microbiche ai fini di ricerca. Il principale obbiettivo del modulo è quello di fornire agli studenti gli strumenti di base, rappresentati dalle procedure analitiche tradizionali in microbiologia, ma anche la conoscenza di tecniche avanzate, basate su metodi di indagine molecolare, ai fini della ricerca fondamentale e della definizione del corretto approccio alle problematiche legate ai numerosi temi della microbiologia applicata.

Programma

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MM: teoria
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1. EVOLUZIONE E DIVERSITA' DEI MICRORGANISMI: Origine ed evoluzione delle forme di vita microbica; Bacteria; Archaea; Origine della cellula eucariote e microrganismi eucarioti; Tassonomia e sistematica dei microrganismi.
2. FONDAMENTI DI MICROBIOLOGIA: Struttura e funzione nei Bacteria, Archaea e Fungi (lieviti e funghi filamentosi);
3. CRESCITA MICROBICA: Principi di nutrizione e coltivazione dei microrganismi e caratteristiche della crescita microbica; Agenti antimicrobici e metodi per il controllo della crescita microbica.
4. DIVERSITA' METABOLICA: Fototrofia e autotrofia, Respirazione aerobica (via di Embden-Meyerhof-Parnas, via di Enther-Doudoroff, via dell'Esoso Mono-Fosfato + catena di trasporto degli elettroni e generazione della forza proton-motrice) e respirazioni anaerobiche, Fermentazioni (omolattica, eterolattica, acido-mista, butan-diolica, propionica, butanol/acetone), Chemiolitotrofia; Altre vie biosintetiche.
5. I VIRUS: Rassegna dei diversi gruppi virali; I batteriofagi.
6. CENNI di GENETICA BATTERICA: Mutazioni; Ricombinazione genetica: trasformazione, coniugazione, trasduzione. e di BIOLOGIA MOLECOLARE DEI MICRORGANISMI ED ESPRESSIONE GENICA: Biologia molecolare dei Bacteria: Vettori di clonaggio e vettori di espressione; Regolazione dell'espressione genica.
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7. INTERAZIONI MICROBICHE. Tipo di relazioni tra microrganismi (commensalismo, parassitismo, mutualismo). I consorzi microbici. Le associazioni simbiontiche: interazioni tra specie. Le micorrize.
8. BIODIVERSITA’ MICROBICA E METODI DI STUDIO: La biodiversità microbica coltivabile e non coltivabile. Identificazione, classificazione e nomenclatura della biodiversità coltivabile. La nomenclatura: regole e strumenti (Codice della nomenclatura e LPSN - List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature). Il concetto di specie, la definizione di ceppo e di ceppo tipo. Gli approcci sistematici classici (fenetica, numerica, polifasica), l’approccio filogenetico. Le tecniche di indagine, dall’ibridazione del DNA totale al sequenziamento e confronto di genomi e livelli di risoluzione tassonomica. La biodiversità non coltivabile: tecniche di studio coltura-indipendenti (PCR-DGGE, metabarcoding, metagenomica) e loro nomenclatura (Candidatus).
9. GRUPPI DI MICRORGANISMI: I livelli tassonomici e i gruppi principali di microrganismi Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Deinococcus-Thermus.

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MM: laboratorio
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Lo scopo delle esercitazioni è mostrare allo studente alcune tecniche di analisi microbica di una matrice naturale, attraverso l’impiego di metodi analitici basati su test morfologici, fisiologici, biochimici e genetici necessari per valutare la tipologia di microrganismi presenti nella matrice stessa e classificarli con un approccio tassonomico.
Nel primo credito verranno mostrate alcune tecniche di conta microbica su piastra, impiegando terreni generici per la conta e l’isolamento di batteri e funghi, saggi per analizzare la crescita microbica in provetta e in piastra, saggi di motilità e metodi di conservazione delle colture.
Nel secondo credito verranno mostrati alcuni metodi per effettuare una identificazione preliminare di batteri e funghi. Microscopia ottica per l’analisi della morfologia cellulare, profili di assimilazione e fermentazione degli zuccheri, tecniche di colorazione delle cellule e saggi enzimatici.

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MM: laboratorio
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Nel terzo credito saranno illustrati alcuni metodi molecolari: (a) Estrazione del DNA totale da coltura liquida: i) osservazione del DNA ottenuto su gel di agarosio mediante elettroforesi, ii) quantificazione del DNA ottenuto mediante misura al biofotometro con analisi dei rapporti 260/280 e 260/320 – (b) Reazione di PCR sul gene 16S rRNA – (c) Analisi BOX-PCR e osservazione dei profili BOX su gel di agarosio mediante corsa elettroforetica – (d) Analisi delle sequenze del gene 16S rRNA ottenute, mediante confronto in banca dati: i) NCBI; ii) Ez-Taxon. - e) costruzione di un phylogenetic tree utilizzando seq di 16S rRNA appartenenti ai generi Bacillus sp. e Pseudomonas sp.

Bibliografia

Modalità d'esame

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MM: teoria
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Non sono previste prove in itinere. La prova d’esame consisterà in una valutazione orale del grado di apprendimento conseguito sull’intero programma del corso. L’esame consiste in tre o quattro quesiti posti ad ogni candidato. L'esame ha una durata complessiva di circa 30 minuti. La valutazione finale è espressa in trentesimi.
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MM: laboratorio
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Al termine delle lezioni pratiche lo studente dovrà scrivere una relazione riportando quanto fatto in laboratorio. Tale relazione verrà considerata in sede di esame.
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MM: laboratorio
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Al termine delle lezioni pratiche lo studente dovrà scrivere una relazione riportando quanto fatto in laboratorio. Tale relazione verrà considerata in sede di esame.