Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze sulla biologia dei microrganismi; nutrizione e metabolismo microbico; crescita microbica e suo controllo; principi di identificazione e tecniche di base.

Learning Goals

To give knowledge of biology of microorganisms; nutrition and microbial metabolism; microbial growth and its control; principles of identification and basic techniques.

Metodi didattici

Lezioni frontali, ed esercitazioni; l’attività didattica sarà supportata da presentazioni in power point e video. Presentazioni delle lezioni pdf in forma estesa disponibili sulla piattaforma e-learning o sul Teams dell'insegnamento. Le presentazioni delle lezioni da sole non costituiscono materiale didattico sufficiente per la preparazione della verifica dell'apprendimento. Pertanto, devono essere combinati con libri di testo consigliati

Teaching Methods

Lectures, and exercises; the teaching activity will be supported by power point presentations and videos. Extended pdf lesson presentations available on the e-learning platform or teaching Teams Presentations of the lessons alone are not sufficient for the preparation of the exam. Therefore, they must be combined with recommended textbooks.

Prerequisiti

E' fortemente consigliato avere dato tutte le materie di base del I anno.

Prerequisites

It is strongly suggested to attend the course only after passing I year basic courses.

Verifiche dell'apprendimento

L’apprendimento verrà verificato tramite prove in itinere e un colloquio orale finale. In entrambi i casi saranno valutati: capacità sintetica (prova scritta), proprietà di linguaggio, capacità espositiva e di collegamento tra i vari argomenti trattati. Le prove in itinere, riservate agli studenti in corso, potranno essere svolte o in modalità scritta o orale. Il voto finale sarà dato dalla media dei voti conseguiti nelle prove in itinere e finale. La valutazione risulterà insufficiente qualora lo studente non presenti alcuna o scarse conoscenze dei concetti di base.

Assessment

The learning will be verified through ongoing exams and an oral final interview. In both cases will be evaluated: synthetic ability (written exam), language and connection skills between the various topics covered during the course. The ongoing exams (written or oral) are only for students of current academic year. The final grade will be given by the average of the grades obtained in the ongoing and final tests. The evaluation will be insufficient if the student does not present any or poor knowledge of the basic concepts. It takes place in public form only on the days indicated by the academic calendar.

Programma del Corso

Microrganismi e microbiologia: cenni storici, definizioni e importanza del patrimonio microbico. Diversità microbica: eucarioti, procarioti e virus. Struttura e funzione della cellula procariote: parete cellulare, membrana citoplasmatica e sistemi di trasporto, citoplasma e strutture citoplasmatiche, genoma dei procarioti, capsula, flagelli e regolazione del movimento, endospore. Duplicazione ed espressione del genoma dei procarioti. Elementi di genomica microbica. Metabolismo microbico: caratteristiche della diversità metabolica dei procarioti, fermentazione, respirazione aerobica e anaerobica, fotosintesi. Caratteristiche della crescita dei procarioti: ciclo cellulare e divisione, curva di crescita, fattori ambientali e crescita. Genetica dei microrganismi: diversità dei genomi procariotici, trasferimento genico orizzontale e trasposizione. Virus: struttura e funzione, strategie replicative di virus animali e batterici (a DNA e a RNA). Elementi sub-virali: prioni e viroidi. Interazioni microrganismi/ospite. Elementi di patogenesi batterica (tossine, meccanismi di adesione, invasione e colonizzazione). Agenti antimicrobici: meccanismi di azione e fenomeni di resistenza. Principi di classificazione convenzionale e molecolare dei procarioti ed evoluzione molecolare. Caratteristiche fondamentali degli Archaea. Caratteristiche fondamentali dei principali Eucarioti unicellulari. Tecniche microbiologiche di base: sterilizzazione, coltivazione, colorazioni microbiche, microscopia, titolazione dei virus. PROGRAMMA ESTESO Introduzione e storia della Microbiologia Classificazione nei domini Bacteria, Archaea ed Eukarya – Virus – Importanza dei microrganismi e campi di applicazione della Microbiologia (Ambientale, Clinico-diagnostico, Agricoltura, Biotecnologie, ecc). Organizzazione di un laboratorio di Microbiologia generale di base. Struttura e funzione della cellula procariote Morfologia, dimensioni ed arrangiamenti delle cellule batteriche – Strutture esterne (capsula, EPS, flagelli, fimbrie e pili) – Membrana e Parete cellulare di Archaea ed Eubatteri – Organizzazione interna della cellula batterica – Endospore - Altre strutture di differenziamento Cellule microbiche eucariote/ Cenni sulla diversità dei microrganismi eucarioti Introduzione alle tecniche per lo studio dei microrganismi tramite microscopia - tecniche di colorazione - osservazione al microscopio. Principi di Metabolismo microbico e Nutrizione microbica Catabolismo ed Anabolismo – Enzimi – Fonti di energia e di carbonio – Produzione di energia (reazioni di ossido-riduzione, vie metaboliche di produzione energetica, sintesi di ATP) - Respirazione aerobia ed anaerobia - Fermentazione – Fotosintesi ossigenica ed anossigenica – Diversità metabolica dei microrganismi. Terreni di crescita e Tecniche di coltivazione La crescita microbica La crescita di colture batteriche – Divisione batterica – Tempi di generazione - Curva di crescita. Misura dell’accrescimento nei microrganismi (determinazione di biomassa e numero di cellule) Controllo della crescita microbica Terminologia – Tasso di morte microbica – Molecole antimicrobiche - Meccanismi di azione degli agenti di controllo microbico Tecniche di sterilizzazione Dosaggio microbiologico dei biocidi e degli antibiotici (antibiogramma, MIC) Principi di Genetica Microbica Cenni di Regolazione dell’espressione genica nei batteri. Mutazioni – Ricombinazione e meccanismi di trasferimento genico nei batteri. Principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante e ingegneria genetica. Cenni of Tassonomia e filogenesi dei microrganismi e analisi di comunità microbiche, cenni di genomica microbica e bioinformatica. Virus: struttura e funzione, strategie replicative di virus animali e batterici (a DNA e a RNA). Elementi sub-virali: prioni e viroidi. Interazioni microrganismi/ospite: mutualismo, commensalismo e opportunismo; elementi di patogenesi batterica (tossine, meccanismi di adesione, invasione e colonizzazione); elementi di patogenesi virale; difese dell’ospite.

Course Syllabus

Microorganisms and microbiology: historical notes, definitions and importance of microbial heritage. Microbial diversity: eukaryotes, prokaryotes and viruses. Structure and function of prokaryotic cell: bacterial cell wall, cytoplasmic membrane and membrane transport, cytosol and the bacterial cytoplasmic inclusions, bacterial flagellum and bacterial movements regulation, endospore. Duplication and expression of the prokaryote’s genome. Element of microbial genomics. Microbial metabolism: bacteria metabolism characteristics, fermentation, aerobic and anaerobic respiration, photosynthesis. Microbial growth: bacterial cell division, growth curve, and the effect of environmental factors on growth. Microorganism genetics: diversity of procaryotic genomes, horizontal gene transfer and transposons. Virus: structure and function, replication cycles of animal viruses and bacteria viruses (with DNA or RNA genome). Subviral particles: viroids and prions Microorganism/host interactions. Elements of bacterial pathogenesis (toxins, adhesion mechanisms, invasion and colonization). Antimicrobial agents: mechanism of action and resistance phenomena. Traditional and molecular methods for classification of prokaryotes. Molecular evolution. Main characteristics of Archaea. Main characteristics of unicellular eukaryotic microorganisms. Basic microbiological techniques: sterilization, disinfection, sanitation, bacterial cultivation and microbial staining techniques. PEXTENDED PROGRAM Introduction and History of microbiology Classification of Bacteria, Archaea and Eukarya in the three Dominia – Virus – Role of microorganisms and different applied field of microbiology (environmental, clinic, agriculture, biotechnology). Structure and organization of a basic laboratory of Microbiology. Structure and function of prokaryotic cell Morphology, size and arrangement of bacterial cells – external structures (capsule, EPS, flagella, fimbrie and pili) – Membrane and cell wall in Archaea and Eubacteria – Internal organization of prokaryotic cell – Endospores – Other structures of differentiation Eukaryotic microorganisms Principles of diversity of eukaryotic microorganisms Introduction of microscopy techniques for studying microorganisms – Staining – Observation under microscopy. Principles of microbial metabolism and of Microbial nutrition Catabolism and anabolism –Enzymes – Energy and Carbon sources – Energy production (redox reactions, main pathways of energy production, ATP synthesys) – Aerobic and anaerobic respiration – Fermentation –Oxygenic and anoxygenic photosynthesys – Metabolic diversity of microorganisms – Culture media and techniques. Microbial growth Growth of bacterial population – Cell division and generation time – Growth curve – Biomass and number of viable cell measurements Control of microbial growth Basic definition – Death curve – Mechanisms of control agents – Antibiotics - Sterilization techniques – Sensitivity test of biocides and antibiotics (antibiogram, MIC) Principles of Genetic of microorganisms Principles of regulation of genes expression in prokaryotes – Mutations – Recombination and mechanisms of genes transfer. Principles and application of recombinant DNA and genetic engineer. Principles of Taxonomy and phylogenesis of microorganisms and of microbial communities with basic knowledge of microbial genomics (DNA sequencing, bioinformatics, etc.). Viruses: structure and function, replication strategies of animal and bacterial viruses (DNA and RNA). Sub-viral elements: prions and viroids. Microorganism/host interactions: mutualism, commensalism and opportunism; elements of bacterial pathogenesis (toxins, adhesion mechanisms, invasion and colonization); elements of viral pathogens; defenses of the host.