ITALIANO

Strutture e funzioni cellulari nei batteri e negli archeobatteri; nutrizione, colture e metabolismo dei microrganismi; crescita microbica; biologia molecolare dei microrganismi; genetica batterica; regolazione dell'espressione genica; fondamenti di virologia; controllo della crescita microbica.

Madigan, Martinko, Stahl, ClarK, BrocK, Biologia dei microrganismi 1° volume, Microbiologia generale, Casa editrice Pearson.
Willey, Sherwood, Woolverton, Prescott, Microbiologia generale, Casa editrice McGraw-Hill.

Lo scopo di questo insegnamento è impartire conoscenze di base riguardanti i principi di biologia, fisiologia e genetica microbica. Verrà anche trattata la capacità metabolica dei microrganismi insieme ad alcuni aspetti di ecologia microbica. Dopo aver seguito questo corso gli studenti dovranno conoscere:
-l'ubiquità dei microrganismi
- le reazioni struttura-funzione della cellula procariotica
- la grande versatilità metabolica dei microorganismi
- come i batteri possono rapidamente adattarsi ai cambiamenti ambientali attraverso una pronta regolazione della loro espressione genica
-le potenziali applicazioni dei batteri nel settore industriale e agricolo
-l'importante contributo microbico ai processi biotecnologici. L’attività di laboratorio si baserà sull’isolamento di batteri da matrici selezionate.

Buona conoscenza delle nozioni di base di Biochimica

L'insegnamento consiste di 64 ore di lezioni frontali su tutti gli argomenti dell'insegnamento e 8 ore di attività pratiche in laboratorio

Esame orale, riguardante domande su tutto l'insegnamento. Le domande verteranno soprattutto sulle conoscenze di base riguardanti la biologia, la fisiologia e la genetica microbica. Gli studenti dovranno dimostrare di possedere una buona capacità di elaborazione e un'adeguata capacità di esposizione. La valutazione finale dell'esame sarà espressa in trentesimi.

Durante le lezioni, il materiale didattico sarà fornito. All'inizio dell'insegnamento, verranno descritti il programma e il metodo di valutazione. Il docente è disponibile a ricevere gli studenti nei giorni indicati e su richiesta spedita via e-mail.

Cellula procariotica. Differenze fra la cellula procariotica ed eucariotica. Membrane e parete cellulare dei Batteri: strutture e funzioni. Membrana e parete cellulare degli archeobatteri. Flagelli e motilità. Chemiotassi. Strutture procariotiche di superficie e inclusioni cellulari. Organelli procariotici. Sistemi di trasporto attraverso le membrane cellulari. Meccanismi di secrezione proteica nei batteri.
Nutrizione e metabolismo. Nutrizione e mezzi di coltura. Fermentazioni. Respirazione aerobica. Respirazione anaerobica: riduzione del nitrato e il processo di denitrificazione; riduzione del solfato; anidride carbonica, come accettore finale di elettroni; riduzione dello ione ferrico. Chemiolitotrofia: i batteri che ossidano l’idrogeno; i solfobatteri; i batteri che ossidano il ferro; i batteri che ossidano l’ammonio e i nitriti. Fotosintesi anossigenica.
Crescita batterica e suo controllo. La crescita batterica. Misurazione della crescita. Il ciclo di crescita di popolazioni batteriche. Effetti della concentrazione dei nutrienti sulla crescita. Colture continue. Effetti dei fattori ambientali sulla crescita: temperatura, acidità e alcalinità, disponibilità d’acqua e di ossigeno.
Macromolecole biologiche. Struttura e replicazione del DNA batterico. Enzimi di restrizione e loro azione sul DNA. Elementi genetici. Struttura e funzioni dell’RNA. Trascrizione: promotore e terminatore. RNA transfer. Traduzione: il processo di sintesi proteica e accoppiamento trascrizione-traduzione.
Genetica microbica. Mutanti e loro isolamento. Le basi molecolari delle mutazioni. Mutageni. Mutagenesi e carcinogenesi. Trasformazione genetica. Trasduzione generalizzata e specializzata. Coniugazione e plasmidi: interazioni cromosomiche. Tipi di plasmidi e il loro significato biologico. Trasposoni e sequenze d’inserzione. Clusters genici e operoni.
Regolazione dell’espressione genica. Meccanismi di repressione e attivazione trascrizionali. Operone lac. Polarità. Risposta heat shock. Quorum sensing. Attenuazione. Risposta stringente. Repressione da catabolita nei gram positivi e negativi. Regolazione globale. Regolazione della chemiotassi.
Controllo della crescita microbica. Sterilizzazione. Controllo della crescita microbica: sterilizzazione al calore. Pastorizzazione. Decontaminazione batterica con l’uso di radiazioni ionizzanti. Sterilizzazione per filtrazione. Controllo chimico della crescita microbica. Germicidi, disinfettanti e antiseptici. Agenti chemioterapici: gli antibiotici e i loro meccanismi d’azione. Resistenza agli antibiotici.
Virus. La natura della particella virale. La classificazione dei virus. Quantificazione dei virus. Caratteristiche generali della riproduzione virale. Eventi precoci della moltiplicazione virale. Generale descrizione dei virus batterici. Batteriofagi a RNA. Batteriofagi icosaedrici a DNA a singolo filamento. Batteriofagi a DNA a doppio filamento. Virus batterici temperati: lisogenia. Ciclo litico e ciclo lisogenico del fago lambda. Descrizione generale dei virus animali.

Italian

Cell structure and function in Bacteria and Archaea; nutrition, culture, and metabolism of microorganisms; microbial growth; molecular biology of microorganisms; genetics of bacteria; regulation of gene expression; fundamentals of Virology; microbial growth control

Madigan, Martinko, Stahl, ClarK, BrocK, Biologia dei microrganismi 1° volume, Microbiologia

The aim of this teaching is to impart basic knowledge about the principles of microbial biology, physiology and genetics. Metabolic capability of bacteria and aspects of microbial ecology will be also emphasized.
After taking this course, students are supposed to know:
- the ubiquity of microorganisms
- structure/function relationships in prokaryotic cells
- the great metabolic versatility of microorganisms
- how bacteria can rapidly adapt to environmental changes through prompt regulation of their gene expression
- potential applications of bacteria in the industrial and agriculture sectors
- the important microbial contribution to biotechnological processes
Laboratory exercises will include the isolation of bacteria from selected environments.

a good knowledge of basic notions of Biochemistry

The teaching consists of 64 hours of class lectures on all topics of the teaching and 8 hours of practical activities in the laboratory

Oral exam, concerning questions about the teaching topics. The questions will focus mainly on the basic knowledge concerning biology, physiology and genetics. Students will have to demonstrate a good elaboration capacity and an adequate exposition capacity. The final evaluation of the exam will be expressed in thirtieths.

During the lessons, teaching material will be provided. At the beginning of the teaching, the program and the method of evaluation will be described. The teacher is available to receive students on the indicated days and on request sent by e-mail.

Procaryotic cell. Comparisons of the procaryotic and eucaryotic cell. Cell wall and membranes of Bacteria: structures and functions. Cell wall and membrane of Archaebacteria. Flagella and motility. Chemotaxis. Procaryotic cell surface structures and cell inclusions.
Prokaryotic organelles. Transport across biological membranes. Mechanisms of protein secretion in bacteria. Bacterial endospores.
Nutrition and metabolism. Nutrition and culture media. Fermentations. Aerobic respiration. Anaerobic respiration: nitrate reduction and the denitrification process; sulfate reduction; carbon dioxide as an electron acceptor; ferric ion reduction. Chemolithotrophy: hydrogen-oxidizing bacteria; sulfur bacteria; iron-oxidizing bacteria; ammonium and nitrite oxidizing bacteria. Anoxygenic photosynthesis.
Bacterial growth and its control. Cell growth. Measurement of growth. The growth cycle of populations. Effect of nutrient concentration on growth. Continuous culture. Effect of environmental factors on growth: temperature, acidity and alkalinity, water availability and oxygen.
Biological macromolecules. Bacterial DNA structure and replication. Restriction enzymes and their action on DNA. Genetic elements. RNA structure and function. Transcription: promoter and terminator. Transfer RNA. Translation: the process of protein synthesis and translate-transcription coupling.
Microbial genetics. Mutants and their isolation. The molecular basis of mutations. Mutagens. Mutagenesis and carcinogenesis. Genetic transformation. Generalized and specialized transduction. Conjugation and plasmid: chromosome interactions. Kinds of plasmid and their biological significance. Transposons and insertion sequences. Gene clusters and operons.
Regulation of gene expression. Mechanisms of transcriptional repression and activation. Lac operon. Polarity. Heat shock response. Quorum sensing. Attenuation. Stringent response. Catabolite repression in gram positive and negative bacteria. Global regulation. Regulation of chemotaxis.
Control of microbial growth. Sterilization. Control of microbial growth: heat sterilization. Pasteurization. Bacterial decontamination by ionizing radiation.
Filter sterilization. Chemical control of microbial growth. Germicides, disinfectants and antiseptics. Chemiotherapeutic agents: antibiotics and their mechanisms of action. Antibiotic resistance.
Viruses. The nature of the virus particle. The classification of viruses. Quantification of viruses. General features of virus reproduction. Early events of virus multiplication. General overview of bacterial viruses. RNA bacteriophages. Single-stranded icosahedral DNA bacteriophages. Double-stranded DNA bacteriophages. Temperate bacterial viruses: lysogeny. Lytic and lysogenic cycle of lambda. General overview of animal viruses.