BIOLOGIA GENERALE E BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

Obiettivi formativi

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Il corso ha l'intento di fornire le informazioni per comprendere i principi generali su quali si basa la vita. Gli obiettivi principali sono la conoscenza delle basi chimiche e molecolari della vita, lo studio delle strutture e funzioni delle cellule, dei meccanismi fondamentali della trasmissione dell’informazione genetica, dei principi dello sviluppo e del differenziamento, ed infine una conoscenza generale dei Regni dei viventi e dei principali organismi modello di interesse biotecnologico.
  Le principali conoscenze acquisite dallo studente saranno
  - l'apprendimento delle basi chimiche e molecolari della vita, e l'applicazione di queste conoscenze allo studio della struttura e delle funzioni della cellula procariotica ed eucariotica
  - l'apprendimento dei meccanismi di base di duplicazione, trasmissione ed espressione dell’informazione genica
  - l'apprendimento delle nozioni fondamentali riguardanti la produzione di energia e le trasformazioni energetiche nei viventi
  -la comprensione dei meccanismi fondamentali dello sviluppo e del differenziamento, e la loro applicazione a studi avanzati di biologia cellulare e biotecnologie
  -l'apprendimento di nozioni generali sui Regni dei viventi e sui principali organismi modello di interesse biotecnologico e biomedico
  - lo sviluppo della capacità di comunicare le informazioni acquisite tramite una corretta terminologia
  - lo sviluppo dell'abilità di esporre in modo sintetico e chiaro le informazioni rilevanti, analizzandole in modo logico e critico.

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Fornire le principali conoscenze su batteri, virus e funghi e sulle loro principali caratteristiche morfo-funzionali; fornire le conoscenze di base sui meccanismi della genetica dei microrganismi; nell’ambito dell’organizzazione strutturale dei microrganismi, individuare le strutture/funzioni necessarie per effettuare i processi metabolici e la replicazione e per determinare l’infezione/malattia nell’ospite; correlare il fenomeno della variazione e mutazione dei microrganismi con l’azione patogena e la resistenza a sostanze antimicrobiche; introdurre i concetti di base per l’impiego microbico nei processi di biotrasformazione

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Il corso è organizzato in 42 ore di didattica frontale tramite lezioni con l’ausilio di diapositive e filmati

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Lezioni frontali

Prerequisiti richiesti

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Lo studente deve avere acquisito le conoscenze di base nel campo della Biologia fornite dai normali programmi di studio delle scuole superiori.

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Conoscenze di Chimica generale e inorganica e Chimica Organica.

Frequenza lezioni

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Frequenza obbligatoria. E’ richiesta la frequenza del corso per almeno il 70% delle lezioni per essere ammessi all’esame conclusivo del corso.

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Obbligatoria

Contenuti del corso

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Introduzione alla biologia e metodi di studio della vita. Origine della vita e suddivisione dei viventi. Procarioti e Eucarioti. Generalità sulla chimica dei viventi: glucidi e lipidi, amminoacidi e proteine, nucleotidi e acidi nucleici. Eubatteri e Archeobatteri. Origine della cellula eucariotica: la cellula animale e vegetale. Organelli degli Eucarioti ed entità biologiche di complessa classificazione. Membrane cellulari e trasporto di membrana. Il nucleo eucariotico e la struttura del cromosoma eucariotico. Struttura e replicazione del DNA. Trasmissione dell’informazione genetica: il codice genetico e la trascrizione. Ribosomi, traduzione e sintesi proteica. Controllo dell’espressione genica: modificazioni post-trascrizionali e post-traduzionali. Il citoscheletro e la comunicazione cellulare. Ciclo cellulare e mitosi. Meiosi e gametogenesi. Sviluppo embrionale, tipi di uova e stadi di sviluppo negli animali. Virus a DNA e a RNA, retrovirus e prioni. I Protisti. Energia, metabolismo e produzione di energia nei viventi. I mitocondri, la fosforilazione ossidativa e il genoma mitocondriale. Elementi di biologia delle piante. La fotosintesi, il genoma del cloroplasto e il mondo vegetale. Basi biologiche dell’estrema diversità del mondo animale. Lo sviluppo e i principali phyla animali. I principali organismi modello e i loro genomi.

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  1) Microbiologia: origine ed evoluzione

  Definizione; scopi ed importanza della microbiologia; i microrganismi e i loro ambienti naturali; i microrganismi come causa di malattie; gli effetti indotti dai microrganismi sulla sostanza organica ed inorganica.

  Storia della microbiologia: le origini, l'era della microbiologia generale; la scoperta della diversità microbica; gli inizi della microbiologia moderna; l'avvento delle biotecnologie: il presente ed il futuro.

  L'albero della vita; le prime forme di vita; la teoria dell'endosimbiosi; la vita ad RNA; la tassonomia classica; l'orologio molecolare; come si misura l'evoluzione molecolare; il concetto di specie in microbiologia.

  2) L'infinitamente piccolo va osservato per mezzo del microscopio: metodi

  Il microscopio ottico; la microscopia tridimensionale: a contrasto di fase, a forza atomica, confocale; la microscopia elettronica e a fluorescenza; preparazione e colorazione dei campioni.

  3) Natura del mondo microbico: struttura e funzione della cellula procariotica

  Il peptidoglicano e la parete cellulare; la membrana cellulare ed i sistemi di trasporto; la membrana esterna dei Gram -

  Le strutture di superficie, gli annessi citoplasmatici; l'apparato di locomozione: flagelli e chemiotassi

  4) Metabolismo microbico: I parte energetica.

  La torre biologica; gli enzimi come catalizzatori; le reazioni energetiche; la fosforilazione ossidativa

  5) Metabolismo microbico: II parte biosintetica

  Biosintesi, polimerizzazioni, assemblaggio; Respirazione aerobica, anaerobica e fermentazioni: Glicolisi e ciclo di Krebs, via dei pentoso-fosfati, shunt dell'esoso-monofosfato;

  6) Diversità metabolica:

  La fototrofia (fotosintesi anossigenica); la chemiolitotrofia; la fissazione dell'azoto.

  7) Sviluppo e colture batteriche - La crescita microbica - Influenza dell’ambiente sulla crescita

  Moltiplicazione cellulare; misura dell’accrescimento dei microrganismi; valutazione della massa cellulare; accrescimento batterico; matematica dell’accrescimento batterico; curva di crescita di una coltura batterica; crescita sincrona e metodi di sincronizzazione; colture continue; fattori che influenzano la crescita dei microrganismi; crescita dei microrganismi in ambiente naturale.

  8) I metodi della microbiologia

  Isolamento e coltura pura; i principi della nutrizione microbica, i terreni di coltura; la sterilizzazione; parametri chimico-fisici che regolano la crescita microbica.

  9) Antibiotici

  Meccanismi d’azione e meccanismi di resistenza

  10) Mutazioni

  Adattamento fisiologico; adattamento genetico; origine della variazione genetica; test di fluttuazione, replica plating; tasso di mutazione; mutazioni puntiformi; origine e natura chimica delle mutazioni spontanee, reversioni; mutagenesi indotta; tipi di mutanti; nomenclatura dei mutanti.

  11) Genetica dei microrganismi

  Ricombinazione omologa e sito specifica. Sistemi di trasferimento di materiale genetico nei batteri: trasformazione e competenza nei batteri Gram-positivi e negativi. Plasmidi: organizzazione e struttura; coniugazione; Formazione ceppi Hfr; Traduzione generalizzata e specializzata. Elementi genetici trasponibili: sequenze d’inserzione (IS) e trasposoni; sistemi di replicazione: conservativa e replicativa.

  12) Regolazione del metabolismo nei procarioti

  Regolazione della sintesi delle proteine; utilizzazione del lattosio in E.coli; Induzione; Geni di controllo; Teoria dell’operone; mutanti costitutivi (I^-, O^c); repressore; promotore. Regolazione dell’espressione genica: proteina allosterica, sistemi feed-back. Isoenzimi. Variazione di fase in Salmonella. Sistemi regolazione associati ai fattori sigma; controllo positivo e negativo: operon lac ed arginina; operon maltosio; operone triptofano; polarità; crescita diauxica; regolazione globale; attenuazione.

  13) La spora batterica, esempio di differenziamento cellulare nei procarioti

  Struttura; analisi genetica e molecolare: regolazione del processo di sporulazione e fattori sigma alternativi; germinazione.

  14) I virus

  Caratteristiche generali e strategie replicative; classi replicative virali; Caratteristiche principali e sistemi di replicazione di MS2, lambda, fiX-174; Sistemi di replicazione di T7 e T4 e loro regolazione.

Testi di riferimento

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Hillis et al., Fondamenti di Biologia - Zanichelli

  Savada et al., Elementi di Biologia e Genetica

  Ultime edizioni disponibili

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  1a) Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. Pearson Editore.
  Nuova edizione.
  1b) BROCK, MADIGAN, MARTINKO: BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI VOL. 1 ED. ABROSIANA (vol.2A e 2B
  per integrare). Vecchia edizione.
  2) Gianni Dehò e Enrica Galli. Biologia dei microrganismi. Casa editrice Ambrosiana.

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  La verifica dell'apprendimento avverrà sia con un esame orale alla fine del corso.

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Test in itinere.

  Colloquio orale.
  

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• BIOLOGIA GENERALE E APPLICATA

  Struttura e funzione delle membrane

  Ruolo dei mitocondri

  Regolazione genica post-trascrizionale

  Struttura del genoma umano

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Nessuno