69153 - BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce le caratteristiche a livello strutturale, fisiologico e metabolico delle varie specie microbiche ed è in grado di gestire ed ottimizzarne l'attività nei processi fermentativi per la trasformazione delle materie prime di interesse alimentare o prevenire l'insorgenza di tossinfezioni alimentari.

Contenuti

Generalità. Campo di azione della  microbiologia generale, definizioni ed importanza del patrimonio microbico.

Classificazione batterica. Filogenesi. Metodi per la classificazione: genotipo e fenotipo. Definizione dei principali generi e specie di interesse per la microbiologia degli alimenti. Classificazione di Bacteria. Principali Phyla (Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria). Caratteristiche e collocazione dei principali gruppi microbici batterici : Pseudomonadacee, Enterobacteriacee, Batteri acetici, Acinetobacter e Chromobacterium, Vibrio e Photobacterium, batteri lattici, Bacillus, Clostridi, Stafilococchi, Micrococchi, Listeria, Corineformi, batteri propionici, bifidobatteri.

Classificazione dei funghi: lieviti e muffe. Riproduzione sessuale e riproduzione asessuale; ascomiceti e basidiomiceti.

Struttura della cellula. Composizione e funzioni generali della cellula microbica. Morfologia e struttura delle cellule microbiche. Cellule eucariote e cellule procariote: differenze e caratteristiche comuni. Formazione di spore

Crescita cellulare. Terreni di coltura: definizione, classificazione, preparazione. Conteggio dei microrganismi. Curva di crescita microbica: fase lag, fase esponenziale, fase stazionaria e fase di morte. Crescita diauxica, chemostati. Concetto di omeostasi. Principali fattori che influenzano la crescita microbica: temperatura, pH, aw, ossigeno.

Nutrizione e sistemi di trasporto cellulari. Componenti chimici. Energia (fototrofia, chemiotrofia, litotrofia). Sostanza organica (autotrofi, eterotrofi). Fattori di crescita. Sistemi di trasporto (primario, secondario, traslocazione di gruppo).

Metabolismo microbico. Processi energetici. Fermentazione e respirazione. Trasporto elettronico, potenziale di ossidoriduzione e bioenergetica. Trasporatori di membrana (NADH, chinoni, citrocomi, proteine Fe S, flavoproteine). Forza Proton Motrice, ATP CoA. Generazione di FPM: fasi. ATPasi

Cicli energetici. Glicolisi. Entner Doudoroff. Ossidazione dei pentoso fosfati. Fermentazioni: omolattica, etero lattica, alcoolica, acido mista, butandiolica, acetica, butirrica, dei bifido batteri, propionica, omoacetica, reazione di Stickland. Respirazione aerobica ed anaerobica. Ciclo di Krebs. Vie anapleorotiche e via del gliossilato. Catabolismo delle macromolecole

Metabolismo assimilativo e biosintetico. Intermedi chiave. Gluconeogenesi. Ciclo di Calvin. Assimilazione dell'azoto. Assimilazione dello zolfo. Assimilazione del fosforo. Biosintesi degli aminoacidi. Biosintesi dei nucleotidi

Genetica batterica. Genoma batterico e nucleoide. Organizzazione del cromosoma. Elementi genetici accessori (mobili) nei batteri. Plasmidi, trasposoni, integroni, sequenze di inserzione, genomi virali. Replicazione, trascrizione e traduzione dell'informazione genetica. Modalità di replicazione del cromosoma: repli soma, enzimi coinvolti. Trascrizione: fasi, ruolo di mRNA e fattori sigma. Traduzione: tRNA, codice genetico, sintesi proteica, ribosomi. Ruolo e funzioni degli operoni. Regolazione della trascrizione. Mutazioni e mutagenesi. Ricombinazione. Trasferimento genetico orizzontale: trasformazione, trasduzione, coniugazione

Virus: struttura virale, materiale genetico dei virus. Replicazione virale: Fagi virulenti e fagi temperati. Caratteristiche della lisogenia.

Durante il corso verranno anche svolte esercitazioni di laboratorio che verranno tenute dalla Prof.ssa Lucia Vannini (2 CFU).

Le esercitazioni di laboratorio rappresentano un approfondimento delle tematiche affrontate durante le lezioni frontali e prenderanno in considerazione:

• l’uso del microscopio ottico per l’osservazione della morfologia delle cellule microbiche di lieviti, batteri e muffe
• le tecniche per l’isolamento, la purificazione e la conservazione di isolati di interesse alimentare
• le tecniche di colorazione per la differenziazione e messa in evidenza di componenti della cellula microbica: colorazione di Gram, colorazione delle spore e della capsula
• test fisiologici e reazioni enzimatiche per la caratterizzazione degli isolati: catalasi, ossidasi, test di Voges-Proskauer.
• test per valutare le esigenze degli isolati in termini nutrizionali, di rapporti con l’ossigeno e la temperatura
• l’identificazione degli isolati mediante test miniaturizzati (API test)
• l’enumerazione di colture cellulari mediante metodi diretti ed indiretti: densità ottica, camera di Thoma, conteggio diretto in piastra
• la valutazione dello sviluppo di colture cellulari mediante tecniche di semina su piastra per inclusione e per spatolamento superficiale
• l’analisi dei dati sperimentali: costruzione di curve di crescita e determinazione delle fasi di crescita di colture cellulari

Testi/Bibliografia

Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. Pearson editore

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche di laboratorio. Ove possibile, verranno svolti seminari da esperti del settore ed organizzate visite guidate in aziende alimentari.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un prova scritta finale che si articola in due parti. Tre domande a risposta aperta a ciascuna della quali viene associato un valore di 3 punti e 25 domande a risposta multipla, associabili ciascuna ad un massimo di un punto. La prova si protrae per 90 minuti e non è ammessa la consultazione di testi, appunti ed altri supporti. Per superare la prova è necessario che il candidato raggiunga almeno 18 punti. Il raggiungimento di un punteggio pari a 33 assegna al candidato la lode.

Il voto relativo all'intero corso integrato di Biologia dei Microorganismi ed Ispezione degli Alimenti viene calcolato come media aritmetica delle votazioni riportate nei due moduli di Biologia dei Microorganismi e di Ispezione degli Alimenti.

Trattandosi di Corso Integrato, si segnala che il docente verbalizzante è il prof.Gerardo Manfreda.

Strumenti a supporto della didattica

Slide delle lezioni, seminari dedicati

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Patrignani

Consulta il sito web di Lucia Vannini