Insegnamento: BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI (cod. 69153)
(n. 6 CFU; 6 CFU; 60 ore)
A.A. 2014-2015
Corso di laurea: Tecnologie alimentari (8528)
Scuola di Agraria e Medicina Veterinaria - Campus di Cesena
Prof. Fausto Gardini
OBIETTIVI FORMATIVI:
Al termine del corso, lo studente conosce le caratteristiche a livello strutturale, fisiologico e
metabolico delle specie microbiche di interesse alimentare, ne conosce gli aspetti genetici e le
relazioni fra genotipo e fenotipo. Inoltre le caratteristiche fisiologiche dei principali gruppi di
microorganismi che svolgono un ruolo importante nei processi fermentativi, nella degradazione e
nell’insorgenza di tossinfezioni associate al consumo di alimenti
.
LEZIONI
Temi e competenze acquisite
Temi e competenze acquisite
1 La cellula microbica
Acquisizione di conoscenze
circa:
a. Struttura cellulare degli
organismi viventi
b. Organizzazione della
cellula batterica
c. Organi fondamentali
della cellula
Argomenti
Argomenti
Presentazione del corso
e inquadramento della
materia
Struttura e funzione di
delle strutture cellulari
microbiche
Contenuti specifici
Contenuti specifici
Campo di azione della
microbiologia, definizioni
generali. Cos'è un
microorganismo.
Composizione e funzioni
generali della cellula microbica.
Cellule eucariote e cellule
procariote: differenze e
caratteristiche in comune.
Morfologia delle cellule
batteriche; la parete cellulare,
peptigoglicano. Colorazione di
Gram: batteri Gram+ e batteri
Gram-; membrana esterna e
spazio periplasmatico dei batteri
Gram-. Membrana plasmatica:
funzioni strutturali e funzioni.
Proteine di membrana e fluidità.
Ore
Ore
1
2
3
Strati esterni (S-layer, capsule e 2
polisaccaritidi). Organi di
movimento. Tassia dei
microorganismi. Citoplasma.
Ribosomi. Produzione di
endospore. Morfologia delle
cellule eucariote. Parete,
cloroplasti, mitocondri. Nucleo e
cromosomi. Ipotesi
endosimbiontica. Reticolo
endoplasmatico, apparato del
Golgi. Flagelli e cilia
Crescita microbica e sistemi di
trasporto
Acquisizione di conoscenze
circa:
a. Moltiplicazione
microbica
b. Relazioni fra
microorganismi e
l’ambiente esterno
c. Produzione di energia
d. Interazione fra la
cellula e l’ambiente
esterno
Metabolismo microbico
Acquisizione di conoscenze
circa:
Principi della
moltiplicazione
microbica e fattori che
la influenzano
Acquisizione ed utilizzo
dei principi nutrizionali
da parte della cellula
Produzione di energia
ed attività biosintetiche
a. Biochimica della
produzione di energia
b. Utilizzo delle sostanze
fondamentali per la
crescita microbica
c. Vie anaboliche e vie
cataboliche
Respirazione e
fermentazione
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
Componenti chimici. Energia
(fototrofia, chemiotrofia,
litotrofia). Sostanza organica
(autotrofi, eterotrofi). Fattori di
crescita.
Sistemi di trasporto (primario,
secondario, traslocazione di
gruppo)
Processi energetici.
Fermentazione e respirazione.
Trasporto elettronico,
potenziale di ossidoriduzione e
bioenergetica. Trasporatori di
membrana (NADH, chinoni,
citocromi, proteine Fe S,
flavoproteine. Forza Proton
Motrice, ATP, CoA. Generazione
di FPM. Ruolo della ATPasi
Intermedi chiave.
Gluconeogenesi. Ciclo di Calvin.
Assimilazione dell'azoto.
Assimilazione dello zolfo.
Assimilazione del fosforo.
Biosintesi degli aminoacidi.
Biosintesi dei nucleotidi
2
Glicolisi. Via di Entner
Doudoroff. Ossidazione dei
pentoso fosfati.
Fermentazioni: omolattica,
etero lattica, alcoolica, acido
mista, butandiolica, acetica,
butirrica, dei bifidobatteri,
propionica, omoacetica,
1
2
2
1
2
2
3
Genetica batterica (6)
Acquisizione di conoscenze
circa:
a. Organizzazione del
genoma batterico
b. Trasmissione
dell’informazione
genetica
c. Relazione fra genotipo
e fenotipo
d. Scambi di materile
genetico nei batteri
I virus
Acquisizione di conoscenze
circa:
Organizzazione degli
acidi nucleici e
dell’informazione
genetica
Funzioni e trasmissione
del patrimonio
genetico
Caratteristiche delle
particelle virali
a. Definizione e struttura
ei virus
b. Fagi virulenti e fagi
temperati
Tassonomia e classificazione
(5)
Acquisizione di conoscenze
circa:
a. Concetto di specie fra i
procarioti
Criteri della tassonomia
microbica
reazione di Stickland.
Respirazione aerobica ed
anaerobica. Ciclo di Krebs.
Vie anapleorotiche e via del
gliossilato. Catabolismo delle
macromolecole
Genoma batterico e nucleoide.
Organizzazione del cromosoma.
2
1
1
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:
replisoma, enzimi coinvolti.
1
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
Struttura virale, materiale
genetico dei virus. Replicazione
virale: fasi. Proteine virali.
Virus batterici (fagi). Fagi
virulenti e fagi temperati.
Caratteristiche della lisogenia
1
Filogenesi. Metodi per la
classificazione: genotipo e
fenotipo. Definizione delle
specie in campo microbico.
Classificazione di Bacteria.
Principali Phyla (Proteobacteria,
Firmicutes, Actinobacteria).
1
2
1
1
1
1
0.5
b. Cenni di tassonomia
microbica
c. Caratteristiche dei
principali gruppi
batterici di interesse
alimentare
Laboratorio (20)
Acquisizione di conoscenze
circa:
a. Manipolazione dei
microorganismi
b. Metodiche di
conteggio
c. Preparazione ed
utilizzo di terreni
colturali
Caratteristiche dei
principali gruppi
microbici
Esercitazioni svolte nel
laboratorio didattico
dagli studenti
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.
Curva di crescita microbica:
numerazione e determinazione
delle fasi di crescita di colture
tramite metodi diretti
(conteggio in camera di Burker,
conteggio in piastra) e metodi
indiretti (misura della densità
ottica).
Campionamento di un alimento
tramite metodo di semina in
piastra sia per sia per inclusione
che per spatolamento
superficiale.
Conteggi e individuazione del
carico microbico nel campione
per i diversi gruppi microbici.
Tecniche di isolamento di
microrganismi su piastra;
purificazione degli isolati e loro
caratterizzazione
Visione al microscopio
(morfologia cellulare) e test
della catalasi. Prove di
fermentazione: lieviti maltosio +
o-
2.5
1
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