OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce agli studenti le conoscenze di base del mondo dei microrganismi relativamente all’organizzazione cellulare, metabolismo, genetica e ruolo in natura. Gli studenti acquisiranno le nozioni indispensabili sulle basi cellulari e molecolari della patogenicità microbica, sugli strumenti a disposizione per il loro controllo e su diversi aspetti applicativi della microbiologia in campo industriale e ambientale. Tali obiettivi saranno raggiunti attraverso lezioni teoriche e di laboratorio queste ultime destinate a facilitare l'apprendimento e conseguire le conoscenze di base delle tecniche microbiologiche.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione alle attività formative previste consentiranno allo studente di acquisire le conoscenze di base sulla biologia dei microrganismi, sul loro ruolo in natura e sulle molte applicazioni in campo sanitario, industriale e ambientale. Nello specifico lo studente sarà in grado di:

• conoscere le caratteristiche morfologiche, fisiologiche, genetiche e metaboliche dei microrganismi
• comprendere la distribuzione e il ruolo dei microrganismi in natura
• conoscere le loro interazioni con altri organismi incluse quelle che portano un danno all’ospite
• comprendere i meccanismi d’azione degli antimicrobici e le basi molecolari della resistenza microbica agli stessi
• conoscere le applicazioni dei microrganismi e dei loro prodotti in campo sanitario, industriale e ambientale
• applicare le tecniche di base per la coltivazione, lo studio e l’identificazione dei microrganismi in laboratorio

Il corso fornirà la base per ulteriori studi specialistici nell’ambito della microbiologia molecolare, ambientale, agro-alimentare e sanitaria

PREREQUISITI

Non sono previste propedeuticità ma per uno studio proficuo e facile della materia si consiglia di aver sostenuto (o quantomeno studiato) gli esami di chimica organica, biochimica.e biologia molecolare

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali (7 CFU) e di una parte di esercitazioni pratiche di laboratorio (1 CFU). La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata. Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali.

La frequenza al laboratorio è obbligatoria. Le esercitazioni di laboratorio sono mirate all’applicazione pratica delle conoscenze teoriche acquisite durante le lezioni frontali. In particolare saranno sviluppati argomenti riguardanti la coltivazione e la colorazione dei batteri, la loro identificazione mediante test biochimici, la determinazione della concentrazione di batteri e virus in campioni biologici, la valutazione della sensibilità dei batteri ad agenti chimici e fisici.

 Le esercitazioni di laboratorio si svolgono in aule attrezzate con microscopi e strumentazione adeguata allo svolgimento delle prove pratiche

PROGRAMMA/CONTENUTO

Verranno presentati e discussi i seguenti argomenti

INTRODUZIONE 

• Il mondo microbico 
• Storia della Microbiologia
• Evoluzione e sistematica microbica

I BATTERI

• Morfologia e dimensioni. Colorazioni
• Struttura e funzioni della cellula batterica: il citoplasma; il nucleoide; la membrana e la parete; il glicocalice; i flagelli; i pili e le fimbrie; l’endospora
• Classi nutrizionali e reazioni energetiche.
• La divisione .batterica
• Fattori influenzanti la crescita  batterica e valutazione 
• Terreni di coltura e coltivazione 
• Biofilm
• Ruolo ecologico dei batteri e cicli biogeochimici.
• Interazioni batteriche
• Saggi non colturali per lo studio dei batteri

GLI ARCHAEA

• Principali caratteristiche anatomico funzionali.
• Diversità e ruolo ecologico

I MICRORGANISMI EUCARIOTI

•  Principali caratteristiche anatomico funzionali e biodiversità

I VIRUS

•  Composizione chimica e struttura.
• ·Classificazione
• ·Coltivazione e titolazione
• ·Caratteristiche del ciclo infettivo virale.
•  Ciclo litico e ciclo lisogeno dei batteriofagi.
• ·Replicazione dei virus animali a DNA e a RNA.
• ·Effetto citopatico e cenni di patogenesi delle infezioni virali
•  Entità sub-viarali: i viroidi

GENETICA BATTERICA

• Il genoma batterico: core e geni flessibili
• Plasmidi e altri elementi mobili
• Trasferimento genico orizzontale (trasformazione, trasduzione, coniugazione) e ruolo nell’evoluzione batterica

PATOGENICITA’ E VIRULENZA BATTERICA

• Microbiota/microbioma indigeno e opportunismo.
• Fasi del processo patogeno e fattori batterici coinvolti: adesione, colonizzazione, invasione, disseminazione, resistenza alla fagocitosi, danno all’ospite 

STRATEGIE ANTIBATTERICHE E ANTIVIRALI

• Cenni storici
• Disinfezione e sterilizzazione
• Farmaci antibatterici: antibiotici e altri chemioterapici, tossicità selettiva, spettro di attività, meccanismo d’azione.
• Resistenza batterica agli antibiotici: basi genetiche e meccanismi biochimici.
• Farmaci antivirali e interferone
•  I vaccini: razionale, vaccini tradizionali e di nuova generazione

MICROBIOLOGIA APPLICATA

• Cenni storici sullo sfruttamento dei microrganismi per la produzione di beni e servizi
• La microbiologia e le moderne biotecnologie
• Fermentazione, bioreattori, controllo della fermentazione, scaling up
• Metaboliti primari e secondari.
• Principali prodotti della microbiologia industriale  (aminoacidi, acidi organici, polisaccaridi, enzimi, antibiotici, cellule microbiche)
• Bioconversioni.

LABORATORIO

• Preparazione dei terreni di coltura per batteri
• Osservazione microscopica dei batteri colorati con la colorazione di Gram
• Coltivazione dei batteri 
• Isolamento di un ceppo batterico e identificazione mediante analisi del profilo biochimico
• Quantificazione delle cellule batteriche coltivabili (saggio delle unità formanti colonia e valutazione del “most probable number”)
• Valutazione della sensibilità batterica agli antibiotici mediante antibiogramma (test di Kirby-Bauer) e determinazione della MIC (minima concentrazione minima inibente) e della MBC (minima concentrazione battericida)
• Determinazione della sensibilità di un ceppo batterico mesofilo (modello  di Escherichia coli) all’esposizione a temperatura  elevata
• Valutazione dello spettro d’ospite di un batteriofago
• Determinazione delle unità formanti placca presenti in una sospesonsione virale (modello del batteriofago T7)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le diapositive utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su AulaWeb o saranno fornite direttamente dal docente al termine di ogni ciclo di lezioni. Il libri sotto indicati sono suggeriti come testi di appoggio, ma gli studenti possono comunque utilizzare anche altri testi di livello universitario.

-"Brock - Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale"  M.T. Madigan, J.M. Martinko, K. S. Bender, D.H. Buckley, e D.A. Stahl  (2016) e "Brock - Biologia dei microrganismi. Microbiologia biomedica” M.T. Madigan, J.M. Martinko, D.A. Stahl  e D.P. Clark (2012). Pearson Education

-“Biologia dei microrganismi”  G. Deho ed E. Galli  (2014) Casa Editrice Ambrosiana.