Scheda Insegnamento: Microbiologia e principi di microbiologia industriale A.A. 2017/2018
  • Corso di Laurea: BIOTECNOLOGIE (L-2)
  • Codice: 15607
  • Crediti: 9
  • Anno Off. Formativa: 2017/2018
  • Anno di Corso: 2
  • Erogazione: I semestre
  • Docente: MAURIZIO PETRUCCIOLI

Programma

A) OBIETTIVI FORMATIVI
Fornire agli studenti conoscenze fondamentali del mondo dei microrganismi (procarioti in particolare) quali struttura e funzione (citologia e fisiologia) e genetica della cellula procariote, sviluppo e conseguente crescita delle popolazioni. Lo studente, inoltre, dovrà acquisire una visione generale dell'impatto dei microrganismi in natura (cicli biogeochimici, p. es.) e delle loro potenzialità applicative a livello industriale e ambientale. Verranno inoltre fornite alcune conoscenze di base di virologia. E' scopo del corso anche quello di far prendere agli studenti confidenza con alcune tecniche di base del laboratorio di Microbiologia.

B) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
1) Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
L’insegnamento contribuirà a far acquisire conoscenze e capacità di comprendere e descrivere le strutture ed i processi biologici fondamentali nell'ambito della microbiologia. Si mira, inoltre, a far acquisire conoscenze teorico-sperimentali della microbiologia relativamente ad aspetti cellulari, morfologici, biochimici, fisiologici e genetici. Tutte queste informazioni consentiranno allo studente di comprendere sia gli elementi fondamentali della microbiologia sia quelli interdisciplinari.
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)
Lo studente sarà in grado di tradurre sul piano pratico le conoscenze teoriche e di argomentare problematiche nell’ambito della microbiologia generale e soprattutto industriale e ambientale. Attraverso le attività di laboratorio, gli studenti acquisiranno la capacità di applicare sul piano pratico le conoscenze teoriche attuando tecniche di base tipiche del laboratorio di microbiologia.
3) Autonomia di giudizio (making judgements);
Lo studente avrà la capacità di interpretare in modo autonomo sia le conoscenze di base che applicate della microbiologia. Questa capacità verrà acquisita, in particolar modo, grazie alla frequenza di attività pratiche ed esercitazioni in aula e laboratorio.
4) Per le abilità comunicative (communication skills)
Lo studente che frequenta l’insegnamento sarà in grado di presentare, anche con l'ausilio delle opportune tecniche audiovisive ed in modo critico, le conoscenze connesse con la microbiologia generale e applicata. Tale abilità saranno conseguite anche grazie all’ampio uso che viene fatto delle presentazioni power point in aula e al dialogo e scambio di opinioni tra gli studenti ed il docente sia in occasione delle lezioni frontali che durante le attività di laboratorio.
5) La capacità di apprendere (learning skills)
Gli studenti comprenderanno e acquisiranno i metodi di indagine e di lavoro in ambito microbiologico. Saranno, quindi, in grado di approfondire autonomamente le conoscenze e competenze acquisite. Tale abilità verrà sviluppata mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula su temi specifici dell’insegnamento e nelle attività di laboratorio.

C) PROGRAMMA DELL’INSEGNAMENTO
Il corso si svolgera’ secondo la seguente articolazione:
1. Storia della Microbiologia (cenni): la scoperta del mondo dei microrganismi; la controversia sulla generazione spontanea; i microrganismi come agenti di malattia e loro ruolo nella trasformazione della sostanza organica.
2. Basi tecniche del laboratorio di microbiologia: il microscopio, richiami di fisica ottica; preparati a fresco e colorati; microscopia elettronica (a trasmissione ed a scansione), cenni; la coltura pura ed il suo ottenimento; principi generali di nutrizione microbica; preparazione dei terreni colturali; teoria e pratica della sterilizzazione; controlli di sterilità.
3. Citologia della cellula procariota ed eucariota: generalità; struttura ed ultrastruttura della cellula batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; la parete cellulare, composizione chimica e caratteristiche; la parete dei batteri Gram+ e Gram-; la parete degli archebatteri e degli eucarioti; la capsula e la virulenza ad essa legata; il movimento e gli organi di movimento; la chemiotassi; la endospora batterica, struttura, funzione ed importanza; cenni alle spore degli eucarioti ed alla alternanza di generazione; il mitocondrio e la funzione respiratoria; cenni all'arrangiamento del DNA ed alla divisione cellulare.
4. Fisiologia cellulare: richiami di chimica e biochimica cellulare (energia di attivazione; catalisi ed enzimi; le reazioni biologiche di ossidoriduzione; trasportatori di idrogeno e di elettroni; i composti fosfato con legami ricchi di energia); produzione di energia nei sistemi biologici; la glicolisi e le vie simili; riossidazione del NAD ridotto: fermentazione e respirazione; la fermentazione alcolica e lattica; la respirazione aerobica; il ciclo degli acidi tricarbossilici; il sistema di trasporto degli elettroni; bilancio energetico della respirazione; cenni alla respirazione anaerobica; biosintesi e ricambio del materiale cellulare.
5. Sviluppo microbico: crescita di una singola cellula e di una popolazione microbica; misura dello sviluppo e curva di crescita; repressione catabolica e diauxia; effetto delle condizioni colturali sullo sviluppo microbico.
6. Principi di genetica molecolare e genetica batterica: richiami alla struttura del DNA; azione degli enzimi di restrizione; replicazione del DNA; elementi genetici; riarrangiamento dei geni; trasposoni; il processo di trascrizione; struttura e funzione di mRNA e tRNA; il processo di traduzione e la sintesi proteica; il codice genetico; agenti mutageni e mutazioni; la ricombinazione nei batteri; trasformazione, trasduzione e coniugazione; plasmidi e loro significato biologico.
7. Virologia: natura della particella virale; conte virali; caratteristiche generali della riproduzione virale; principi di genetica dei virus; batteriofagi a RNA; batteriofagi icosaedrici a singolo filamento di DNA; virus DNA a doppio filamento; i virus batterici temperati e la lisogenia; le principali famiglie di virus animali (cenni).
8. Ecologia microbica: richiami alle tecniche di isolamento ed identificazione dei microrganismi; interazioni tra popolazioni microbiche e con altri organismi; comunita’ microbiche ed ecosistemi; i principali cicli biogeochimici (carbonio, azoto, ferro, ecc.); ruolo dei microrganismi nella decontaminazione ambientale; catabolismo aerobio o anaerobio di inquinanti organici e trattamento delle acque reflue.
9. Biotecnologie microbiche: i microrganismi di interesse industriale; screening da ambienti naturali e da collezioni; il fermentatore, geometria ed impieghi; il processo di scale-up; metaboliti primari e secondari; cenni su produzione di antibiotici, di enzimi, aminoacidi e sulla immobilizzazione.

Le esercitazioni di laboratorio riguarderanno i seguenti argomenti:
1. Microscopia e osservazioni microscopiche; osservazioni a fresco; colorazioni semplici e differenziali e osservazioni di preparati colorati;
2. La coltura pura e suo isolamento: lo spandimento e lo strisciamento, il re-isolamento; le colture di arricchimento;
3. Coltivazione di microrganismi e misurazione dello sviluppo microbico (conta diretta e conta colturale; peso secco; turbidimetria).

Testi consigliati

- Brock, Biologia dei microrganismi - Microbiologia generale, ambientale e industriale 14/E - di Michael T. Madigan, John M. Martinko, David A. Stahl, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley - Pearson, 2015.
- Microbiologia di D.R. Wessner, D. Dupont e T.C. Charles, Casa Editrice Ambrosiana, 2015
- Brock, Biologia dei Microrganismi di M.T. Madigan e J.M. Martinko, D.A. Stahl, D.P. Clark, Pearson, 2012. Volumi 1 e 2
- Brock, Biologia dei Microrganismi di M.T. Madigan e J.M. Martinko, Casa Editrice Ambrosiana. Volumi 1 e 2A
- Biologia dei microrgaismi di G. Dehò e E. Galli, Casa Editrice Ambrosiana, 2012.

Propedeuticità

Propedeuticità fortemente consigliata: chimica generale e inorganica

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 64

Valutazione del profitto

Prova in itinere, prova orale

Descrizione dei metodi di accertamento

La prova in itinere, svolta a circa meta’ del semestre, consiste in un questionario con risposte aperte e chiuse.
Chi ha sostenuto la prova in itinere e ne accetta l’esito positivo svolge la prova orale finale su argomenti diversi da quelli oggetto della prova in itinere. In questo caso, l’ orale consiste in 2-3 domande di cui, in genere, 1-2 sulla parte di Microbiologia Generale e 1-2 sulle parti di Ecologia e Biotecnologie Microbiche.
Nel caso non venga svolta la prova in itinere o non se ne accetti l’esito, l’ orale consiste in 3-5 domande di cui, in genere, 1 sulle esercitazioni di laboratorio, 1-3 sulla parte di Microbiologia Generale e 1-2 sulle parti di Ecologia e Biotecnologie Microbiche. In situazioni particolari o peculiarità di uno o più candidati, l'esame potrà essere svolto in forma scritta con cinque domande a risposta aperta, valutate come per l'orale. Ai candidati sarà concessa un'ora e mezzo di tempo per rispondere.
Nell’attribuzione del voto finale si terrà conto: del livello di conoscenza dei contenuti (superficiale, appropriato, preciso e completo, completo e approfondito), della capacità di applicare i concetti teorici (discreta, buona, ben consolidata), della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari (sufficiente, buona, ottima), delle capacità critiche e di formulare di giudizi (sufficiente, buona, ottima), della padronanza di espressione ed uso del linguaggio scientifico-tecnico (esposizione carente, semplice, chiara e corretta, sicura e corretta).

Luogo lezioni

Largo dell'Università Blocco B Aula 10

Orario lezioni

da definire

Comunicazioni

Martedì: 16:00-18:00
Mercoledì: 15:00-17:00 presso lo studio (stanza n. 233c) o i laboratori (stanza n. 206, 208 o 232) al 1° piano del dipartimento DIBAF (ex-DABAC, vecchio edificio, ex-Facoltà di Agraria). Il Prof. M. Petruccioli è comunque disponibile in qualunque altro giorno e orario previo appuntamento (e-mail: petrucci@unitus.it; tel 0761 357332 o 0761 357270).