Microbiologia

Introduzione alla microbiologia; la classificazione dei viventi; il microscopio ottico. La colorazione di Gram. La parete batterica. La parete cellulare di Saccharomyces cerevisiae. La capsula; flagelli, ciglia e pili; l'endospora batterica. Esempi di batteri sporigeni: Bacillus thuringiensis, Bacillus licheniformis e Clostridium botulinum. La membrana cellulare e il trasporto di membrana. Le esigenze nutrizionali ed energetiche dei microrganismi. Le esigenze chimico/fisiche ambientali dei microrganismi: microrganismi e ossigeno. Le esigenze chimico/fisiche ambientali dei microrganismi: microrganismi e pressione osmotica (attività dell'acqua). La riproduzione batterica: la curva di crescita batterica; la riproduzione asessuata di Saccharomyces cerevisiae. I terreni colturali: classificazione in base allo stato fisico, alla composizione chimica e alla funzione. Il concetto di sterilità e gli strumenti usati per il lavoro in sterilità; le tipologie di semina. La determinazione della carica microbica con misurazioni dirette e indirette: la conta microbica totale con camere di conta; descrizione ed esempi di calcolo per la conta vitale con metodo della semina di diluizioni decimali seriali (il concetto di UFC, la media ponderata per il calcolo delle UFC). Gli eumiceti: i funghi filamentosi, la classificazione degli eumiceti in base alla riproduzione asessuata e sessuata. I batteri del suolo. Interazioni suolo-pianta-microrganismi: la rizosfera, i noduli radicali delle leguminose, la fissazione dell'azoto, Agrobacterium, le micorrize. Introduzione al metabolismo cellulare: l'ATP e la sua formazione. I trasportatori liberi di elettroni (NAD e NADP). Le vie di produzione del piruvato: via di Embden-Meyerhof, pentoso fosfato e Entner-Doudoroff. La definizione dei processi catabolici di respirazione e di fermentazione. Le diverse tipologie di fermentazione nei batteri (le fermentazioni alcolica, lattica, acido mista, butilenglicolica, propionica, butirrica e omoacetica). La via del fruttosio-6-fosfato fosfochetolasi. I batteri lattici e il loro metabolismo; i batteri acetici ed il loro metabolismo. Cenni di anabolismo. Principi di genetica microbica; il dogma centrale della biologia; la regolazione della trascrizione (l'operone lac, l'operone, operone triptofano, regulone maltosio); la sintesi proteica nei procarioti. Il concetto di vita in biologia e i virus; i batteriofagi; i plasmidi. Come si genera la biodiversità microbica: il trasferimento genico orizzontale. I meccanismi di ricombinazione genetica naturale nei batteri: la trasformazione, la coniugazione e la trasduzione. Valutazione in itinere della preparazione degli studenti. La reazione a catena della polimerasi. La tassonomia e l'identificazione batterica. Il gene 16S rRNA; il gene 16S rRNA nell'identificazione batterica e nello studio della filogenesi batterica.

Programma delle esercitazioni di laboratorio
Durante le esercitazioni nei laboratori didattici vengono illustrate l'importanza e le modalità con cui si lavora in sterilità in microbiologia (spiegazione del becco bunsen, fiamma ossidante, cono di sterilità); vengono mostrati e utilizzati gli strumenti che si usano in microbiologia classica (anse, spatole, pipette, provette, slant, beute, capsule Petri, terreni di coltura liquidi e agarizzati); viene insegnato come allestire diluizioni seriali decimali a partire da campioni di diversa origine a concentrazione ignota per poi proseguire con tecniche di semina per spatolamento e inglobamento su terreni selettivi, a seguito delle quali viene spiegato come eseguire il calcolo di conta vitale dalle unità formanti colonia cresciute in piastra; da sospensioni di lieviti o batteri a concentrazione ignota viene mostrato come effettuare un calcolo di conta totale attraverso la camera di conta al microscopio ottico e anche di conta vitale attraverso blu di metilene; viene mostrata la tecnica della semina per striscio per ottenere colonie isolate e colture pure con utilizzo di terreni selettivi; vengono mostrati esempi di saggi biochimici da effettuare in piastra per evidenziare alcune attività enzimatiche microbiche (catalasi, amilasi, proteasi); vengono effettuate prove di metabolismo fermentativo di lattobacilli con saggi di utilizzazione di diverse fonti di zuccheri, e come si favorisce la crescita di microrganismi anaerobi; viene spiegata ed eseguita la colorazione di Gram; vengono illustrati i principi della microscopia ottica a contrasto di fase, con esempi di osservazione di preparati a fresco di batteri e lieviti diversi, e di colorazioni di batteri da matrici alimentari complesse.