Codice insegnamento

4S00279

Crediti

6

Coordinatore

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

ARGOMENTI delle LEZIONI TEORICHE FRONTALI
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, Respirazione aerobica e respirazioni anaerobiche, Fermentazioni, Chemiolitotrofia; Principali vie biosintetiche. 5. I VIRUS: Rassegna dei diversi gruppi virali; I batteriofagi. 6. GENETICA BATTERICA: Mutazioni; Ricombinazione genetica: trasformazione, coniugazione, trasduzione. 7. BIOLOGIA MOLECOLARE DEI MICRORGANISMI ED ESPRESSIONE GENICA: Biologia molecolare dei Bacteria: Vettori di clonaggio e vettori di espressione; Regolazione dell'espressione genica. 8. ELEMENTI DI ECOLOGIA MICROBICA: Metodi dell'ecologia microbica; Diversità dei principali habitat microbici; Cicli biogeochimici dei nutrienti; Simbiosi microbiche. 9. APPROFONDIMENTO SU SPECIFICI GRUPPI MICROBICI (da definirsi con gli studenti alla fine del Corso).

ESERCITAZIONI di LABORATORIO
[A] Tecniche base di laboratorio per l’isolamento, la coltivazione, l’osservazione e la conta dei microrganismi. 1. Preparazione di mezzi di coltura liquidi ed agarizzati, definiti e complessi; 2. Tecniche di inoculazione e trasferimento in condizioni asettiche, isolamento in coltura pura; 3. Metodi di stima della carica microbica totale di una matrice complessa (es. suolo, acque reflue, compost): i) conta totale con determinazione del numero di CFU (Unità Formanti Colonia), ii) procedura MPN (Most Probable Number); 4. Colorazioni di contrasto ed osservazione al microscopio ottico: i) colorazione semplice, ii) colorazione differenziale di Gram, iii) colorazione acid-fast, iv) colorazione delle spore.
[B] Caratterizzazione di un isolato batterico ottenuto da semina diretta su piastra partendo da matrice complessa. 1. Metodi classici: (a) Valutazione della crescita microbica (in piastra, in liquido, in slant agarizzato ) – (b) Test della motilità: i) metodo di osservazione al microscopio ottico, ii) metodo in tubino con soft agar – (c) Test biochimici: i) fermentazione/ossidazione degli zuccheri, ii) catalasi, iii) ossidasi, iv) riduzione dei nitrati, v) ureasi – (d) Prove di crescita in mezzo liquido definito con diverse fonti di C: valutazione della crescita mediante misura di OD a 600 nm; 2. 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) Procedura ARDRA (Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis) e osservazione dei profili di digestione su gel di agarosio mediante corsa elettroforetica – (d) Analisi BOX-PCR e osservazione dei profili BOX su gel di agarosio mediante corsa elettroforetica – (e) Scelta di un isolato per Gruppo di Studenti sulla base dei profili ARDRA, profili BOX e dati di caratterizzazione classica da inviare al sequenziamento del 16S rRNA ed eluizione da gel del gene 16S rRNA amplificato e quantificazione dell'eluato – (f) Analisi delle sequenze del gene 16S rRNA ottenute, mediante confronto in banca dati: i) NCBI; ii) Ez-Taxon.


TESTI di RIFERIMENTO

Brock Biology of Microorganisms (14th Edition)
Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley, David A. Stahl
Pearson, 2015
ISBN: 0321928350
(anche nella versione in lingua italiana curata da Pearson Italia)

Microbiology: A Laboratory Manual (11th Edition)
James G. Cappuccino • Chad T. Welsh
Pearson, 2017
ISBN: 0134298683

Bibliografia

Modalità d'esame

Verifica di profitto finale mediante esame scritto.