Nella sezione 1.1 gli studenti
vengono introdotti al mondo dei
microbi, prima esplorando la
diversità di tipi e forme, poi
mediante l’analisi di microbi
buoni e cattivi.
Nell’attività
introduttiva,
gli
studenti
conosceranno
le
differenti forme e tipi di microbi
attraverso
un
didattico
ed
interattivo gioco a carte.
Le ulteriori attività proposte
arricchiscono le conoscenze
degli studenti sulla struttura
microbica,
attraverso
la
preparazione
di
posters.
Alternativamente, gli studenti
possono
scegliere
di
approfondire l’argomento della
storia
della
microbiologia
sviluppando un poster con le
tappe
fondamentali
dello
sviluppo di questa scienza.
OBIETTIVI
DIDATTICI
Tutti gli studenti:
Capiranno che esistono tre diversi tipi di microbi.
Impareranno che essi si trovano ovunque.
Gli studenti più abili
Impareranno che esistono batteri utili nel nostro
corpo.
Capiranno che tutti i microbi hanno dimensioni
differenti.
Campylobacter
RIFERIMENTI AL
PROGRAMMA MINISTERIALE
Programma di scienze
Organismi unicellulari
Microbi: batteri e virus
Microbi utili
Germi patogeni
Anno scolastico Scuola primaria di
secondo grado: primo anno
Tempo di lezione stimato
50 minuti
1.1 Microrganismi
Introduzione
Nozioni di base
Parole chiave
Batteri
Bacilli
Cellula
Ciglia
Citoplasma
DNA
Flagelli
Funghi
Germi
Malattia
Microbo
Micro-organismo
Microscopio
Patogeno
RNA
Virus
Materiale necessario
Per studente
Una copia di SH 1
Una copia di SH 2
Una copia di SH 3
Una copia di SH 4
Preparazione
Ritagliate un mazzo di
carte da gioco (SH 2 –
SH 4) per ogni gruppo.
Risorse disponibili sul
Sito Web
Un film sull’attività
Svariate fotografie di
microbi
SH 1 in formato MS
PowerPoint
Un’animazione che
illustra le diverse
dimensioni dei
microbi
I micro-organismi, noti anche come germi, bacilli o microbi, sono
minuscoli organismi viventi troppi piccoli per poter essere visti ad
occhio nudo. Si trovano quasi ovunque sulla terra. Alcuni microbi
sono benefici e altri dannosi per l’uomo (ciò verrà trattato nelle
prossime sezioni). Nonostante siano piccolissimi, si riconoscono
microbi di diverse forme e dimensioni. Esistono tre principali gruppi
di microbi:
I virus sono i più piccoli tra i microbi e sono generalmente dannosi
per l’uomo. I virus sono organismi unicellulari ma non vivono in
maniera indipendente. Abbisognano di una cellula “ospite” per
sopravvivere e riprodursi. Una volta insediati nella cellula ospite, si
moltiplicano rapidamente e la distruggono fuoriuscendo!
I funghi sono organismi multi-cellulari che possono essere sia utili
che dannosi per l’uomo. I funghi si nutrono sia decomponendo la
materia organica di organismi morti, sia vivendo come parassiti in
un ospite. I funghi possono essere dannosi quando causano
infezioni o quando risultano velenosi da mangiare; altri possono
essere benefici, ad esempio, il Penicillium produce l’antibiotico
penicillina, e l’Agaricus può essere mangiato (Prataiolo). Si
diffondono nell’aria mediante minuscole spore rigide simili a semi.
Quando le spore si appoggiano sul pane o la frutta e trovano le
giuste condizioni (soprattutto d’umidità), germinano.
I batteri sono organismi unicellulari che possono moltiplicarsi
esponenzialmente una volta ogni 20 minuti. Durante la loro
crescita normale, alcuni producono sostanze (tossine) che sono
estremamente dannose per l’uomo e ci causano malattie
(Staffilococco); altri batteri sono innocui ed altri ancora ci sono utili
(Lactobacillo nell’industria alimentare) o addirittura necessari per la
nostra vita poiché coinvolti nella crescita di alcune piante
(Rhizobacterium). I batteri innocui sono detti non-patogeni, mentre
quelli dannosi sono noti come patogeni. Più del 70% dei batteri
sono microrganismi innocui, non-patogeni.
I batteri possono essere facilmente divisi in tre gruppi in base alla
loro forma – cocchi (sfere), bacilli (bastoncini) e spirali. I cocchi
possono suddividersi ancora in tre gruppi a seconda di come sono
aggregati: staffilococchi (gruppi), streptococchi (catene) e
diplococchi (coppie). Gli scienziati usano queste forme per
riconoscerli e capire quale infezione ha colpito un paziente.
Quali creature viventi, i microbi abbisognano di alcune condizioni
per crescere ma queste variano a seconda dell’ambiente in cui si
trovano. Ad esempio, i microbi che colonizzano l’uomo prediligono
la temperatura di 37oC, mentre i microbi delle profondità marine o
delle regioni artiche preferiscono temperature molto fredde. I
microbi variano anche esigenze nutrizionali. Un cambiamento
dell’ambiente può ucciderli, per quanto vada ricordato che essi
sono estremamente adattabili e i cambiamenti graduali possono
creare nuovi batteri adeguati al nuovo ambiente, come ad
esempio, quelli resistenti agli antibiotici.
1.1 Microrganismi
Introduzione
Introduzione
1. Iniziate la lezione chiedendo agli alunni che cosa già sanno riguardo ai microbi. La maggior
parte di loro saprà già che i microbi possono causare malattie ma non che possono anche
esserci utili. Chiedete dove guarderebbero se volessero vedere dei microbi. Pensano che i
microbi siano importanti per noi?
2. Spiegate loro che i microbi sono le creature più piccole viventi sulla terra e che la parola:
microrganismo letteralmente significa micro: piccolo e organismo: vita. I microbi sono così
piccoli che non si possono vedere senza l’uso di un microscopio. Anthony van Leewenhoek
creò il primo microscopio nel 1676. Lo usò per esaminare vari oggetti e chiamò ‘animalcules’
le creature viventi (batteri) che trovò nella materia grattata dai suoi denti.
3. Illustrate alla classe i tre differenti tipi di microbi: batteri, virus e funghi. Utilizzate il foglio SH 1
per facilitare la visualizzazione delle loro diverse strutture e forme oppure l’attività sul sito
www.e-bug.eu per enfatizzare le differenze tra batteri, virus e funghi.
4. Spiegate che nonostante i microbi possano causare malattia, ci sono anche quelli utili.
Chiedete agli studenti di identificare alcuni microbi utili. Se non ci riescono, portate alcuni
esempi come il Lactobacillus nello yogurt, i batteri probiotici che ci aiutano nella digestione e
il fungo Penicillium che produce l’antibiotico penicillina, ecc.
5. Sottolineate che i microbi possono trovarsi OVUNQUE – fluttuanti nell’aria che respiriamo,
sul cibo che mangiamo, nell’acqua che beviamo e sulla superficie o dentro il nostro corpo.
Enfatizzate il fatto che i microbi utili od innocui sono molto più numerosi dei microbi dannosi.
Attività
In questa attività, gruppi di 3 – 4 studenti giocano alle carte. Il gioco serve a fissare nella memoria
parole tecniche riguardanti i microbi e nomi propri di una varietà di generi e specie, la diversità
delle dimensioni, la capacità di nuocerci e la resistenza agli antibiotici (I valori numerici sulle carte
sono stati assegnati arbitrariamente e non vanno considerati scientificamente corretti; anche i
dati riguardo il numero di specie e la resistenza agli antibiotici sono da considerarsi indicativi,
quanto non è stato sempre possibile attualizzarli in tempo reale nel corso dello sviluppo del
volume).
Regole del gioco
1. Uno studente mescola le carte e le distribuisce, coperte, agli altri giocatori.
2. Il primo giocatore alla sinistra di chi le ha distribuite, guarda la prima carta e sceglie una
delle categorie descritte (ed esempio: Dimensioni-50). Gli altri giocatori devono dichiarare
il punteggio della loro prima carta per quella categoria Il giocatore con il punteggio più
alto, vince e prende le carte degli altri mettendole sotto la propria pila. Il vincitore quindi
sceglie un’altra categoria dalla prossima carta.
3. Se 2 o più giocatori hanno lo stesso punteggio, le carte di tutti vengono lasciate in mezzo
al tavolo per essere prese dal vincitore della mano successiva. La mano successiva inizia
dallo stesso giocatore. Vince chi si aggiudica tutte le carte.
1.0 Introduction to Microbes
1.1 Microrganismi
Introduzione
Discussione
1. Valutate l’apprendimento ponendo agli studenti le seguenti domande
a. Che cosa sono i microbi?
I microbi sono organismi viventi troppo piccoli per essere visti ad occhio nudo.
b. Dove si trovano i microbi?
I microbi si trovano ovunque
c. Quali sono le tre differenti forme di batteri?
Bacilli (bastoncini), cocchi (sfere) and spirali
d. Qual è la maggiore differenza tra batteri e virus?
I batteri sono molto più complessi dei virus e possono vivere teoricamente OVUNQUE
mentre i virus abbisognano di una cellula ospite in cui penetrare per sopravvivere.
e. Discutete riguardo i microbi usati nel gioco con le carte soffermandovi in particolare sulla
utilità o danno che portano all’uomo. Insistete chiedendo perché i microbi possono
essere utili, dannosi o alcune volte entrambe le cose.
I microbi pericolosi per l’uomo sono generalmente quelli che ci fanno ammalare
d’infezione. Alcune volte però, questi microbi possono rivelarsi utili, ad esempio alcuni
ceppi di E. coli e Salmonella ci causano una grave diarrea per intossicazione alimentare,
ma sono estremamente utili nella ricerca. Tali ricerche ci hanno insegnato molto
riguardo i microbi in generale e come possiamo utilizzarli a nostro beneficio, ad esempio
per l’ingegneria genetica, lo sviluppo dei vaccini, ecc.
Attività supplementare
Dividete la classe in gruppi di 3-4 studenti. Ogni gruppo dovrebbe creare un poster sui seguenti
argomenti
1. Scegli uno specifico batterio, virus o fungo, ad esempio Salmonella, Penicillium ed Influenza.
Il poster dovrebbe includere
a. la struttura di quel microbo
b. i diversi differenti posti dove si può trovare
c. come interagisce con l’uomo sia in modo negativo che positivo
d. le necessità per la crescita di quel gruppo di microbi
O
2. Un poster con le tappe temporali della storia dei microbi. Il poster può includere
a. 1676: van Leewenhoek scopre gli ‘animalcules’ usando un microscopio fatto in
casa
b. 1796: Jenner scopre la vaccinazione contro il vaiolo
c. 1850: Semmelweis propugna il lavaggio delle mani per bloccare la diffusione
delle infezioni
d. 1861: Pasteur scopre che i batteri non derivano da una rigenerazione spontanea
e. 1884: Koch pubblica I suoi postulati, i criteri the criteri atti a stabilire una relazione
di causa-effetto tra microbi e malattia infettiva
f.
1892: Ivanovski scopre i virus
g. 1929: Fleming scopre gli antibiotici
Funghi
Batteri
Membrana
cellulare
Cromosoma
Virus
Capside
Complex
(Bacteriophage – a virus which infects
bacteria)
Sporangio
Acido nucleico
Sporangioforo
Glicoproteine
Rizoidi
Sporangio:
Struttura che produce spore.
Parete
Citoplasma
cellulare
I batteri si trovano ovunque e vivono senza
bisogno di altre cellule
I virus NON possono vivere da soli–
essi DEVONO vivere all’interno di
un'altra cellula/organismo vivente
Sporangioforo:
Stelo filamentoso che porta lo sporangio.
Cromosoma:
Materiale genetico (DNA) della cellula.
Rizoide:
Parte sotterranea composta da ife,
filamenti specializzati nell’assorbimento
dei nutrienti.
Parete cellulare:
La parete è composta da peptidoglicano e conserva
la forma della cellula batterica.
Capside
Doppio strato lipidico che racchiude il
materiale genetico della cellula.
Membrana cellulare:
Adiacente al lato interno della parete, fornisce una
barriera per il contenuto della cellula ed una barriera
selettiva per le sostanze che entrano ed escono.
Glicoproteine
Esse hanno 2 funzioni
Citoplasma:
Mezzo gelatinoso all’interno della cellula, nel quale si
trovano immersi gli altri componenti.
Ancorare il virus alla cellula ospite.
Trasportare il materiale genetico dal
virus alla cellula.
Acido nucleico
É costituito da DNA o RNA, ma raramente
una virus li contiene entrambi. La maggior
parte dei virus contengono RNA.
Tobamovirus
18
Lungh max (nm)
...................................
Numero di specie ........................... 125
Pericolosità per l’uomo
12
..............................
34
Utilità
per l’uomo ......................
humans agli antbiotici
N/A
Resistenza
.......................
I Tobamovirus sono un gruppo di
virus che infettano le piante. Il più
noto di essi è il virus del mosaico
del tabacco, che, in questa ed alter
piante, causa un’alterazione del
colore delle foglie. Questo virus è
stato molto utile nella ricerca
scientifica.
Lymphocryptovirus
Lungh max (nm).................................110
Numero di specie............................. 8
Pericolosità per l’uomo...........................
37
Utilità per l’uomo........................
2
Resistenza agli antbiotici.....................
N/A
Il virus di Epstein-Barr è un
Lymphocryptovirus. Causa quella
che è nota come la “malattia del
bacio” o “Mononucleosi”. Il paziente
suffre di mal di gola, rigonfiamento
dei linfonodi ed estrema stanchezza.
Il contagio prevede un contatto molto
stretto quale il bacio o la
condivisione di una bibita.
Orthomyxovirus
90
Lungh max (nm)
.................................
Numero di specie............................. 6
146
Pericolosità per l’uomo.........................
12
Utilità per l’uomo......................
N/A
Resistenza agli antbiotici.....................
L’influenza è un’infezione causata
dagli Orthomyxoviridae. Ogni anno
dal 5% al 40% della populazione
contrae l’influenza ma la maggior
parte guarisce completamente in
un paio di settimane. Nel 1918,
prima che esistesse qualsiasi
vaccino, l’influenza uccise più di 20
milioni di persone!
Simplex Virus
Lungh max (nm)
200
................................
Numero di specie............................. 2
Pericolosità per l’uomo...........................
64
Utilità per l’uomo.......................
2
Resistenza agli antbiotici....................N/A
L’Herpes simplex è una delle più
vecchie malattie a trasmissione
sessuale. In molti casi, l’infezione
da Herpes è del tutto asintomatica
ma eruzioni cutanee sono il
sintomo che incorre in circa un
terzo della popolazione infetta.
Lyssavirus
Filovirus
Lungh max (nm).................................180
1500
Lungh max (nm) ..............................
Numero di specie............................. 10
Pericolosità per l’uomo........................74
Utilità per l’uomo........................
5
N/A
Resistenza agli antbiotici.....................
Numero di specie............................. 5
200
Pericolosità per l’uomo.........................
0
Utilità per l’uomo ........................
N/A
Resistenza agli antbiotici.....................
I Lyssavirus infettano sia le piante
che gli animali. Il più comune dei
Lyssavirus è il virus della Rabbia
ed è usualmente associato ai cani.
La Rabbia è responsabile di oltre
55,000 morti nel mondo ma si può
prevenire con il vaccino.
I Filovirus causano una malattia
comunemente nota come Ebola. È
uno dei virus più pericolosi che si
conoscano perchè non esistono
vaccini preventivi o trattamenti
specifici. Il 50% – 90% delle vittime
muoiono!
Rhinovirus
Varicellovirus
Lungh max (nm)................................. 25
Lungh max (nm)............................... 200
Number of species .......................... 100
Pericolosità per l’uomo...........................
28
Utilità per l’uomo......................
14
Resistenza agli antbiotici.....................
N/A
Numero di specie.............................. 1
Pericolosità per l’uomo...........................
21
Utilità per l’uomo........................
7
Resistenza agli antbiotici.....................
N/A
Esistono più di 250 diversi tipi di
virus del raffreddore! Ma il
Rhinovirus è certamente il più
frequente. I Rhinovirus sono I
responsabili di quasi il 35% dei
raffreddori. Il Rhinovirus può
sopravvivere tre ore fuori da un
naso. Se si trovano su un dito e ve
lo infilate nel naso, l’avete già
contratto!
La varicella è causata dal virus
Varicella-Zoster.
É molto contagioso per quanto
raramente
grave
e
diffonde
mediante
contatto
diretto
(o
tossendo e starnutendo). Quasi tutti
ne entrano in contatto e sviluppano
la malattia durante l’infanzia.
Penicillium
Saccharomyces
Tinea
Stachybotrys
Lungh. Max (nm)
5000
................................
Numero di specie .........................
27
Pericolosità per l’uomo..........................
64
Utilità per l’uomo .....................
198
Resistenza agli antibiotici
N/A
..........................
Lungh. Max (nm).............................
10,000
Lungh. Max (nm)...............................
15,000
Lungh. Max (nm).............................
72,000
Numero di specie............................ 19
Pericolosità per l’uomo......................... 1
Utilità per l’uomo......................
184
Resistenza agli antibiotici..................N/A
Numero di specie................................10
Pericolosità per l’uomo...........................
43
Utilità per l’uomo.......................
14
Resistenza agli antibiotici...................N/A
Numero di specie.............................. 2
Pericolosità per l’uomo...........................
83
Utilità per l’uomo .........................
2
Resistenza agli antibiotici...................N/A
Il Penicillium è un fungo che ha
letteralmente cambiato il mondo!
Dopo
questa
scoperta,
gli
antibiotici sono stati prodotti
industrialmente per combattere le
infezioni. Sfortunatamente l’abuso
ha portato allo sviluppo della
resistenza
in
molte
specie
batteriche.
Da almeno 6,000 anni,il lievito
Saccharomyces cerevisiae è usato
per produrre il pane e la birra! Può
essere usato anche per fare il vino
e è ampiamente utilizzato nella
ricerca biochimica. Una cellula può
moltiplicarsi fino a 1 milione in sole
sei ore.
Anche se molti funghi possono
causare eruzioni cutanee, Tinea
provoca un’irritazione pruriginosa e
la rottura della pelle spesso tra le
ultime due dita dei piedi, nota come
“Piede d’atleta”, la più comune
infezione della pelle causata da
funghi. Il piede d’atleta colpisce
quasi il 70% della popolazione.
Stratchybotrys (o muffa della
paglia) è un fungo tossico nero
che, tuttavia, non è patogenico di
per se stesso, ma produce una
serie di tossine che causano
svariati problemi di salute: da
eruzioni cutanee, a gravi reazioni
per chi ha già problemi all’apparato
respiratorio..
Aspergillus
Cryptococcus
Candida
Verticillium
Lungh. Max (nm)..............................
12000
Lungh. Max (nm) ..............................
15,000
Lungh. Max (nm)..............................
10,000
8,500,000
Lungh. Max (nm)........................
Numero di specie.......................... 200
Pericolosità per l’uomo...........................
47
Utilità per l’uomo.....................
124
Resistenza agli antibiotici...................N/A
Numero di specie.............................. 37
Pericolosità per l’uomo...........................
98
Utilità per l’uomo.......................
37
Resistenza agli antibiotici....................
N/A
Numero di specie............................. 44
Pericolosità per l’uomo..........................
74
Utilità per l’uomo.....................
175
Resistenza agli antibiotici...................N/A
Numero di specie............................... 4
Pericolosità per l’uomo...........................1
Utilità per l’uomo.........................
18
Resistenza agli antibiotici....................
N/A
Aspergillus è sia utile che dannoso
per l’uomo. Molti sono usati
nell’industria e in medicina. Questi
funghi coprono il 99% della
produzione di acido citrico che un
componente di medicamenti per
ridurre la flatulenza!
Il Cryptococcus è un fungo che
cresce come un lievito. È noto per
lo più perché causa una grave
forma di meningite e meningoencefalite
in
persone
già
ammalate
di
HIV/AIDS.
Il
Cryptococcus vive nel suolo e
non è usualmente dannoso per
l’uomo.
La Candida appartiene alla normale
flora che vive nella bocca e nel tratto
gastrointestinale
dell’uomo.
I
circostanze normali questi funghi
vivono nel 80% della popolazione
senza recare danno ma una crescita
abnorme causa la candidosi.
Il
Verticillium
è
un
fungo
ampiamente diffuso che abita il
suolo
ed
i
vegetali
in
decomposizione. Alcuni tipi di
Verticillium possono essere tossici
per insetti, piante ed altri funghi ma
molto raramente causa malattia
nell’uomo.
Chlamydia
Salmonella
MRSA
Streptococcus
Lungh. Max (nm) ..............................
1000
Lungh. Max (nm)..............................
1000
Lungh. Max (nm)...............................
1000
Lungh. Max (nm)...............................
1000
Numero di specie ............................. 3
Pericolosità per l’uomo
37
............................
Utilità
per l’uomo........................
1
Resistenza agli antibiotici................
5
Numero di specie....................... 2500
Pericolosità per l’uomo...........................
89
Utilità per l’uomo.......................
15
Resistenza agli antibiotici....................40
Numero di specie.............................. 1
Pericolosità per l’uomo..........................
174
Utilità per l’uomo.....................
20
Resistenza agli antibiotici....................90
Numero di specie........................... 50
Pericolosità per l’uomo...........................
50
Utilità per l’uomo......................
75
Resistenza agli antibiotici....................20
Chlamydia trachomatis causa una
malattia
sessualmente
trasmissibile.
Può
presentare
sintomi lievi come secrezione
vaginale o del pene per arrivare a
complicazioni
più
serie,
ad
esempio la sterilità o il gonfiore dei
testicoli.
Le Salmonelle sono batteri a forma
di bastoncino più comunemente
noti per causare intossicazioni
alimentari e febbre tifoide. I sintomi
variano dal vomito alla diarrea, fino
al decesso nei casi più gravi.
Lo
Staphylococcus
aureus
Meticillino-Resistente (MRSA) è il
batterio responsabile delle infezioni
ospedaliere difficili da trattare.
Rappresentano una variante del
comune Staphylococcus aureus che
ha sviluppato la capacità di
sopravvivere all’azione dei più
comuni antibiotici.
Molti Streptococci sono innocui per
l’uomo e appartengono alla flora
normale della bocca e delle mani.
Tuttavia, alcune specie causano
circa il 15% dei mal di gola. I
sintomi del mal di gola da
Streptococcus includono febbre
improvvisa, mal di stomaco e
rigonfiamento dei linfonodi.
Escherichia
Pseudomonas
Lactobacillus
Treponema
Lungh. Max (nm).............................2000
Lungh. Max (nm).............................5000
Lungh. Max (nm)..............................
1500
Lungh. Max (nm).............................2000
Numero di specie............................. 9
Pericolosità per l’uomo...........................
54
Utilità per l’uomo....................
184
Resistenza agli antibiotici....................
N/A
Numero di specie.......................... 126
Pericolosità per l’uomo...........................
50
Utilità per l’uomo...................
150
Resistenza agli antibiotici....................80
Numero di specie.......................... 125
Pericolosità per l’uomo...........................0
Utilità per l’uomo....................
195
Resistenza agli antibiotici....................10
Numero di specie............................. 3
Pericolosità per l’uomo..........................
115
Utilità per l’uomo.......................
8
Resistenza agli antibiotici....................10
Molti ceppi di E. coli sono innocui e
presenti numerosi nell’intestino di
uomini ed animali. Inoltre, E. coli è
tra le creature, grandi e piccole, più
studiate. In alcuni casi, tuttavia, E.
coli causa sia infezioni urinarie che
addominali
ed
avvelenamento
alimentare.
Le Pseudomonas sono tra i
microbi più comuni in quasi tutti
gli ambienti. Nonostante alcune
specie possano causare malattia
nell’uomo, le altre sono coinvolte
nei processi di decomposizione e
bio-bonifica.
I
Lactobacilli
sono
molto
e
generalmente innocui per l’uomo.
Sono presenti nella vagina e nel
tratto gastrointestinale come una
piccola porzione della flora normale.
Questi batteri sono molto usati
nell’industria alimentare per produrre
yogurt e formaggi.
La Sifilide è una malattia molto
contagiosa, causata dal batterio
Treponema. I sintomi inizialmente
assomigliano a quelli dell’influenza
ma con un eritema cutaneo, e
possono arrivare a danni cerebrali e
morte. La sifilide si può curare con
antibiotici anche se i ceppi resistenti
sono in aumento.
