Corso di Laurea in Biotecnologie

Conoscenze di Biologia Molecolare e Cellulare e di Biochimica

Questo corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sui principi della microbiologia, con particolare attenzione ai batteri, Archea, virus.

In particolare, l'obiettivo del corso è quello di far sì che gli studenti di biotecnologie acquisiscano nozioni di base per la definizione naturalistica del mondo degli agenti trasmissibili. Gli studenti dovranno acquisire padronanza della struttura e della fisiologia dei microrganismi, dei virus e dei loro cicli replicativi, dei meccanismi di variabilità genetica e di evoluzione molecolare dei procarioti, dei principali concetti di sterilizzazione, di diagnosi microbiologica e di terapia antibiotica e antivirale.

Queste conoscenze forniranno una solida base per la comprensione delle potenzialità applicative dei microorganismi nelle attività biotecnologiche.

Conoscenza e comprensione

Gli studenti dovranno:

• distinguere le principali caratteristiche morfologiche di batteri, Archea, virus.
• comprendere i concetti di meccanismi di variabilità genetica e di evoluzione molecolare dei procarioti e dei virus
• dimostrare la conoscenza delle principali tecniche di laboratorio per la diagnosi microbiologica e conoscere gli attuali agenti terapeutici
• acquisire conoscenze sui metodi di controllo microbico fisico e chimico

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze di base acquisite per l’esecuzione di tecniche diagnostiche microbiologiche e tecniche molecolari basate sull’uso dei batteri.

 

Autonomia di produzione intellettuale e giudizio critico

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di sviluppare un pensiero critico per riconoscere le principali caratteristiche dei microrganismi e virus e per selezionare le tecniche diagnostiche appropriate per l’isolamento dei microrganismi.

Competenze comunicative

Lo studente sarà in grado di utilizzare il vocabolario specialistico per esporre criticamente le problematiche relative ai microrganismi a interlocutori specialisti e non specialisti.

Competenze di apprendimento

Lo studente sarà in grado di raccogliere, confrontare e analizzare dati riguardanti la microbiologia tratti dalla letteratura scientifica.

Didattica erogata in presenza. Per coloro che sono esentati dalla frequenza in presenza, saranno disponibili lezioni preregistrate secondo l'orario. I materiali integrativi saranno forniti online sulla piattaforma E-learning del Dipartimento di Biotecnologie Molecolari e Scienze per la Salute e sulla piattaforma Moodle di Scuola di Medicina. Al termine di alcune lezioni, la capacità di comprensione e l'autovalutazione della preparazione dello studente saranno valutate tramite l'utilizzo di una piattaforma di apprendimento interattiva. La frequenza è obbligatoria.

Gli esami si svolgeranno in forma orale in presenza. L'esame orale consiste in 2 domande aperte volte a verificare l'acquisizione delle principali nozioni relative ai microrganismi, la capacità di organizzare discorsivamente le conoscenze, la qualità dell'esposizione e la competenza nell'uso del lessico specialistico (durata dell’esame: circa 20 minuti). Possibilità di sostenere due prove parziali scritte facoltative (33 domande a risposta multipla) durante il corso per verificare i risultati dell’apprendimento acquisito.

Le slide delle lezioni, i materiali didattici integrativi saranno forniti online sulla piattaforma E-learning del Dipartimento di Biotecnologie Molecolari e Scienze per la Salute.

I video tutorial per la formazione pratica saranno forniti online sulla piattaforma Moodle di Scuola di Medicina.

Inquadramento storico della Microbiologia: dalla scoperta del mondo microbico agli esperimenti storici di Pasteur e Koch alle prospettive future.
Il mondo microbico: elementi distintivi dei Procarioti (Eubatteri e Archeobatteri) e degli Eucarioti.
Ruolo dei microrganismi nell'ecosistema e loro potenziale applicativo nelle attività biotecnologiche (agricoltura, sanità, produzioni industriali e alimentazione, ambiente e biorisanamento, ecc).

Strutture e funzioni della cellula procariotica:

• morfologia cellulare;
• la parete cellulare dei Gram positivi , dei Gram negativi e degli Archeobatteri;
• struttura e sintesi del peptidoglicano;
• la membrana citoplasmatica dgli Eubatteri e degli Archeobatteri: ruolo nelle funzioni cellulari (sistemi di trasporto, energia e respirazione, replicazione);
• organizzazione del cromosoma batterico: il nucleoide;
• le strutture superficiali: la capsula i pili, le fimbrie e i flagelli;
• locomozione batterica e chemiotassi;
• le inclusioni intracellulari nei procarioti;
• la endospora: struttura e meccanismi di sporulazione e germinazione.

Colorazioni batteriche (colorazioni semplici, differenziate e speciali) e la microscopia ottica.
Nutrizione e coltura dei microrganismi: classi di terreni di coltura (terreni definiti, complessi, selettivi e differenziali).

Crescita microbica:

• la divisione della cellula batterica;
• la crescita di una popolazione batterica;
• misurazione della crescita microbica;
• colture continue: il chemostato;
• effetti ambientali sulla crescita microbica: la temperatura, il pH, l'osmolarità e l'ossigeno.

Controllo della crescita microbica:

• metodi fisici e chimici per il controllo della crescita microbica;
• antibiotici;
• resistenza ai farmaci antimicrobici.

Principi di biologia molecolare dei procarioti:

• meccanismi di replicazione, trascrizione e traduzione del genoma nelle cellule procariote;
• principali meccanismi di regolazione dell'espressione genica;
• ingegneria genetica.

Genetica batterica:

• scambio genetico orizzontale (trasformazione, coniugazione e traduzione);
• elementi genetici mobili (plasmidi, trasposoni, integroni e elementi invertibili).

Sistematica molecolare ed evoluzione microbica:

• origine della vita e la diversificazione microbica;
• metodi per determinare le relazioni evolutive;
• tassonomia microbica.

Diversità dei procarioti nel dominio di vita degli Archaea:

• alofili estremi;
• metanogeni e processo di metanogenesi;
• ipertermofili.

Elementi di Virologia:

• composizione, struttura e criteri classificativi dei virus;
•  ciclo replicativo dei virus;
• la variabilità genetica e l'evoluzione molecolare dei virus;
•  infezione litica, persistente, latente, trasformante;
• metodi di studio, di coltivazione e di quantificazione dei virus;
•  cenni di diagnostica virologica;
• i farmaci antivirali ed il problema delle resistenze;
•  I batteriofagi.