BIOLOGIA GENERALE E BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI A - L

Anno accademico 2021/2022 - 1° anno - Curriculum BIOTECNOLOGIE BIOMEDICHE, Curriculum BIOTECNOLOGIE AGRARIE e Curriculum BIOTECNOLOGIE FARMACEUTICHE

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 35 ore di didattica frontale tramite lezioni con l’ausilio di diapositive e filmati e 12 ore di esercitazioni in aula

   

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere
  introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare
  il programma previsto e riportato nel syllabus.

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  Lezioni frontali.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

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

  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.

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

  1) Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. Pearson Editore.
  
  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 con un esame orale alla fine del corso.

   

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le
  condizioni lo dovessero richiedere.

  Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA
  A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche.
  
  

• BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

  - Test in itinere (se le condizioni lo permettono).

  - Colloquio orale.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

  Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA
  A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche.

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