Insegnamento: MICROBIOLOGIA Docente Prof. Margherita Sacco Anno II anno Corso di studi Laurea in Biotecnologie Tipologia Attività Crediti 10 SSD BIO/19 Periodo didattico Secondo semestre Propedeuticità Chimica generale, Chimica organica, Biologia Frequenza obbligatoria Modalità di esame Superamento di una prova orale Sede Polo Scientifico, Via Vivaldi 43 – Caserta – Dip. di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche Lezioni frontali Organizzazione della didattica Obiettivi formativi Acquisizione di conoscenze delle strutture cellulari, delle principali vie metaboliche in aerobiosi e anaerobiosi, della genetica e dell’espressione genica dei microrganismi. Meccanismi molecolari della patogenesi dei principali patogeni dell’uomo (batteri, funghi e virus) Knowledge about cellular structures, main metabolic pathway in the presence or absence of oxygen, genetics and gene expression in microorganisms. Pathogenetic mechanisms of the main human pathogens (bacteria, fungi and viruses) Prerequisiti Conoscenze di chimica generale, chimica organica e biologia Knowledge of general chemistry, organic chemistry and biology Contenuti del corso Strutture e funzioni cellulari. Nutrizione e crescita microbica e controllo della crescita. Biologia molecolare dei microrganismi e regolazione dell’espressione genica. Elementi di virologia. Genetica dei microrganismi. Sistematica molecolare. Patogenicità e interazione dei principali patogeni umani (batteri, funghi e virus) con l’ospite. Cellular structures and functions. Microbial nutrition, growth and growth control. Molecular biology and gene expression of microorganisms. Genetics of microorganisms. Molecular phylogenesis. Pathogenicity and interaction of the main human pathogens (bacteria, fungi and viruses) with the host. Programma Microbiologia generale Strutture e funzioni cellulari. Microscopia e morfologia cellulare. Cellula procariotica ed eucariotica a confronto. Caratteristiche strutturali e funzionali della cellula procariotica. Dimensioni e forma. Membrana citoplasmatica: struttura e funzione. Sistemi di trasporto. La parete delle cellule procariotiche. La matrice citoplasmatica. Il nucleoide. Le appendici cellulari. La locomozione microbica. Inclusioni cellulari. Le endospore. Nutrizione e metabolismo dei microrganismi. Esigenze nutrizionali comuni. Assunzione di nutrienti da parte della cellula. Terreni di coltura e tecniche di sterilizzazione. Isolamento in coltura pura. Reazioni di ossido-riduzione e composti ad alta energia. Ruolo dell’ATP nel metabolismo. Principali vie cataboliche, il trasporto di elettroni e la forza proton motrice. Respirazione aerobica e anaerobica. Esempi di metabolismo fermentativo: fermentazione alcolica e lattica. La crescita microbica. La divisione della cellula batterica. La crescita di una popolazione batterica. Misurazione della crescita microbica. Parametri che influenzano la crescita microbica: temperatura, pH, ossigeno, osmolarità. Macromolecole biologiche. Struttura e sintesi del nucleoide. L'RNA polimerasi, la trascrizione, il promotore, il terminatore. Il codice genetico. Traduzione: il processo di sintesi proteica. Batteriofagi: ciclo litico; batteriofagi temperati e lisogenia. Genetica batterica. Mutazione e ricombinazione. Selezione e screening di mutanti. Scambio genetico nei procarioti: trasformazione, coniugazione e trasduzione. La complementazione. I trasposoni e le sequenze di inserzione. Genetica batterica e clonaggio genico. Il cromosoma batterico. Controllo della crescita microbica. Metodi fisici e chimici per il controllo della crescita microbica. Farmaci antimicrobici. Meccanismo d'azione degli antibiotici. Tossicità selettiva. Controllo dei virus e dei patogeni eucariotici. Resistenza ai farmaci antimicrobici e ricerca di nuovi farmaci. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Regolazione della trascrizione tramite controllo positivo e negativo. Sistemi di controllo globale: la repressione da catabolita nei gram-positivi e nei gram-negativi. Sistematica molecolare ed evoluzione microbica. L’origine della vita e la diversificazione microbica. Metodi per determinare le relazioni evolutive. L’evoluzione microbica. Tassonomia microbica e suo rapporto con la filogenesi. Esperienza di laboratorio: 1) Crescita di una popolazione batterica. Effetto della temperatura sulla crescita. 2) Trasformazione di cellule competenti di Escherichia coli. Microbiologia clinica Cenni di immunologia.Patogenicità dei microrganismi. Relazione ospite-parassita. Patogenesi della malattie batteriche, virali e fungine. Difese dell’ospite. Batteriologia speciale: Streptococchi, Stafilococchi, Neisserie, Enterobatteri, Micobatteri, Clamidia, Helicobacter, Pseudomomas. Virologia speciale: Herpes virus, Virus influenzali, Virus epatitici, Retrovirus. Cenni di Micologia medica: Candida albicans, Malassezia spp. Testi consigliati e bibliografia Brock, Biologia dei Microrganismi, vol. 1, Madigan, Martinko, Casa editrice Ambrosiana. Biologia dei microrganismi, Dehò e Galli, Casa Editrice Ambrosiana Prescott, Microbiologia medica, Willey, Sherwood, Woolverton, ed. McGraw-Hill CURRICULUM DEL DOCENTE Margherita Sacco ha conseguito la laurea in Scienze Biologiche presso l'Università "Federico II" di Napoli nel 1978. Dal 1979 al 1983 é stata in qualità di visiting fellow prima presso la Washington Uni., St. Louis, USA (differenziamento del fungo Histoplasma capsulatum), poi presso il Départ. des Biotechnologies, Institut Pasteur, Parigi (espressione di geni eterologhi in Saccharomyces cerevisiae). Dal 1984 al 1998 é stata Ricercatore del CNR presso l'IIGB, Napoli, dove ha sviluppato linee di ricerca sull'analisi dell'espressione genica in differenti sistemi procariotici (il regulone Lrp in Escherichis coli; il processo di sporulazione in Bacillus subtili; la regolazione del metabolismo del carbonio in Lactobacillus plantarum). Dal 1998 é Professore Associato di Microbiologia presso il DISTABIF, Seconda Università di Napoli, dove si occupa di regolazione del metabolismo nei batteri lattici e dell’interazione di batteri probiotici con recettori del tratto intestinale umano. È stata coordinatore nazionale e di unità operative di Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale (PRIN) e di linee di ricerca di progetti finanziati dalla Regione Campania. È coautrice di 50 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali, di capitoli di libri di microbiologia in lingua italiana e inglese e di numerosi abstract di partecipazioni a convegni e workshops.