Sommario. Volume 1. Volume 2. Evoluzione e diversità microbica. Scopo della microbiologia. Fisiologia microbica: nutrizione e crescita

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1 Sommario Volume 1 Parte I Scopo della microbiologia Capitolo 1 Evoluzione, vita microbica e biosfera Capitolo 2 Storia della microbiologia Capitolo 3 Le basi chimiche della cellula Capitolo 4 Struttura e funzione di Bacteria e Archaea Parte II Fisiologia microbica: nutrizione e crescita Capitolo 5 Isolamento, nutrizione e coltura dei microrganismi Capitolo 6 Crescita microbica Capitolo 7 Controllo della crescita microbica Parte III Fisiologia microbica: metabolismo Capitolo 8 Energia cellulare derivata dalle sostanze chimiche Capitolo 9 Energia cellulare derivata dalla luce Capitolo 10 Biosintesi dei monomeri Capitolo 11 Assemblaggio delle strutture cellulari dei batteri Capitolo 12 Ruolo dei microbi nella biodegradazione Parte IV Genetica microbica e virologia di base Capitolo 13 Principi di genetica microbica Capitolo 14 I virus Capitolo 15 Trasferimento genico Capitolo 16 Genomica microbica Parte V Evoluzione e diversità microbica Capitolo 17 Tassonomia di Bacteria e Archaea Capitolo 18 Archaea Capitolo 19 Proteobatteri non fotosintetici Capitolo 20 Batteri gram-positivi: Firmicutes e Actinobacteria Capitolo 21 Batteri fototrofi Capitolo 22 Altri phyla dei batteri Capitolo 23 Microrganismi eucariotici Volume 2 Parte VI Ecologia microbica Capitolo 24 Microrganismi ed ecosistemi Capitolo 25 Associazioni simbiotiche benefiche Capitolo 26 Interazione uomo-microrganismi Parte VII Immunologia e microbiologia medica Capitolo 27 Immunologia Capitolo 28 Malattie microbiche Capitolo 29 Malattie virali Capitolo 30 Epidemiologia e microbiologia clinica Parte VIII Microbiologia applicata Capitolo 31 Microbiologia industriale Capitolo 32 Microbiologia ambientale

2 Indice Parte VI Ecologia microbica Capitolo 24 Microrganismi ed ecosistemi Il microambiente 531 Box 24.1 Tappe salienti della ricerca Pensando in piccolo: un mondo di microbi all interno di una particella di neve marina 531 Autoecologia: ecologia della specie 532 Identificazione della specie nell ambiente 532 Conta dei microrganismi nell ambiente 532 L anomalia della conta batterica 533 Microautoradiografia 534 Riduzione dell INT 534 Accrescimento cellulare mediante acido nalidixico 535 Campionamento ambientale e valutazione degli habitat di una specie 535 Comunità microbiche 538 Comunità microbiche a tappeto e biofilm 538 Biomassa e biomarcatori 539 Box 24.2 Tappe salienti della ricerca Effetto dell eruzione del monte St. Helens sui laghi della zona di esplosione 540 È un processo chimico o microbico? 541 Misurazione della velocità 542 Box 24.3 Metodi e tecniche Misurazione chimica della produzione primaria 543 Box 24.4 Metodi e tecniche Metodo radioisotopico per la misurazione della produzione primaria: esempio della tecnica dei traccianti 544 Box 24.5 Metodi e tecniche Procedura radioisotopica per determinare la velocità dell attività eterotrofa o metabolismo dei composti organici disciolti negli habitat acquatici 545 Gli ambienti principali 546 Gli habitat d acqua dolce 546 Ambienti marini 549 Ambienti terrestri 551 Ambienti estremi 552 Box 24.6 Tappe salienti della ricerca Microrganismi endolitici dell Antartide 555 Cicli biogeochimici 556 Effetto dei cicli dei nutrienti sull atmosfera 556 Ciclo del carbonio 557 Ciclo dell azoto 559 Ciclo dello zolfo 561 Altri cicli 562 Dispersione, colonizzazione e successione 562 Biogeografia dei batteri 563 Riassunto del capitolo 564 Domande di verifica 564 Bibliografia 565 Capitolo 25 Associazioni simbiotiche benefiche Funzioni delle relazioni simbiotiche 566 Protezione 567 Accesso a nuovi habitat 567 Aiuto per il riconoscimento 567 Nutrizione 567 Formazione delle simbiosi 567 Tipi di simbiosi 568 Simbiosi microbo-microbo 568 Chlorochromatium aggregatum 568 Bacteria-Archaea 568 Archaea-Protista 568 Licheni 569 Simbiosi microbo-pianta 569 Rizosfera 570 Micorrize 571 Frankia-pianta 572 Rhizobium-legume 573 Azorhizobium-legume 576 Cianobatteri-pianta 576 Batteri-foglia 577 Simbiosi microbo-animale 577 Invertebrati simbionti 577 Termiti-microbi 580 Afide-microbo 580 Microbo-pseudococco (cocciniglia farinosa) 581 Wolbachia-animali 581 Batteri bioluminescenti-pesci 581 Batteri-uccelli 582 Simbiosi nei ruminanti 583 Riassunto del capitolo 585 Domande di verifica 586 Bibliografia 586 Capitolo 26 Interazione uomo-microrganismi Microbiota normale dell uomo 587 Box 26.1 Pietre miliari Evoluzione della virulenza 588

3 X Indice Cute 588 Tratto respiratorio 589 Box 26.2 Tappe salienti della ricerca Stafilococchi cutanei 590 Tratto gastrointestinale 590 Tratto genitourinario 591 Difese innate dell ospite 591 Barriere fisiche 591 Difese chimiche 592 Il processo infiammatorio 592 Fagociti e fagocitosi 593 Monociti (macrofagi) 595 Il sistema linfatico 595 Meccanismi della patogenesi 597 Adesione e penetrazione 597 Colonizzazione e fattori di virulenza 598 Interazioni fra patogeni e cellule fagocitarie 600 Tossine 600 Endotossine 601 Esotossine 601 Tossine e febbre 602 Riassunto del capitolo 603 Domande di verifica 604 Bibliografia 604 Parte VII Immunologia e microbiologia medica Capitolo 27 Immunologia Immunità di barriera 606 Barriere fisiche 606 Barriere meccaniche 607 Barriere chimiche 607 Barriere microbiche 607 Come gli agenti infettivi superano le barriere 607 Infiammazione ed immunità innata 608 Eventi precoci nell infiammazione 608 Attivazione del complemento 609 Reclutamento dei fagociti nei siti di infezione 610 Marcatori molecolari facilitano la fagocitosi 612 I segnali veicolati dalle citochine provocano deperimento, febbre e la risposta della fase acuta 613 Fagocitosi ed uccisione degli agenti infettivi 613 I macrofagi tissutali originano dai monociti 615 Come sopravvivere alla fagocitosi microbi intracellulari 615 Recettori di riconoscimento del profilo espressi dai macrofagi e difese non fagocitarie 616 Immunità acquisita 616 Avvio della risposta immunitaria acquisita 617 Sviluppo delle cellule T 617 Sviluppo delle cellule B 619 Recettori delle cellule T αβ 620 Presentazione dell antigene alle cellule T CD4 621 Molecole effettrici delle cellule T CD4: citochine 621 Presentazione dell antigene alle cellule T CD8 622 Funzione effettrice delle cellule T CD8: citotossicità e citochine 624 Memoria immunologica 625 Cellule B e anticorpi 625 Attivazione delle cellule B 627 Maturazione delle cellule B, memoria e risposte immunitarie secondarie 628 Funzioni delle classi anticorpali: IgG, IgA, IgM e IgE 630 Box 27.1 Tappe salienti della ricerca Produzione degli anticorpi monoclonali 633 Risposte immunitarie a ponte 634 Cellule T primitive: cellule NK 634 cellule B B cellule T γδ 636 cellule T CD1-reattive 637 Vaccini 637 Immunità passiva e attiva 637 Disfunzioni del sistema immunitario 640 Allergia 640 Sindrome da shock tossico ed endotossiemia 641 Autoimmunità 641 Immunodeficienze 642 Riassunto del capitolo 643 Domande di verifica 644 Bibliografia 644 Capitolo 28 Malattie microbiche Infezioni cutanee 645 Malattie respiratorie 648 Difterite 648 Pertosse 649 Polmonite 650 Infezioni streptococciche 651 Lebbra 654 Psittacosi (ornitosi) 655 Malattie da funghi 655 Istoplasmosi 655 Coccidioidomicosi 656 Aspergillosi 656 Candidosi 656 Criptococcosi 656 Malattie batteriche del tratto gastrointestinale 656 Ulcere 657 Intossicazioni alimentari 658 Infezioni veicolate da acqua ed alimenti 660 Infezioni del tratto urinario 662 Malattie a trasmissione sessuale 663 Gonorrea 663 Sifilide 664

4 Indice XI Clamidie 665 Malattie trasmesse da vettori 666 Peste 666 Box 28.1 Pietre miliari Un triste girotondo 667 Malattia di Lyme 668 Febbre maculosa delle Montagne Rocciose 669 Tifo 670 Febbre fluviale del Giappone 670 Febbre Q 670 Febbre ricorrente 670 Tularemia 671 Febbre delle trincee 671 Malattia da graffio di gatto 671 Protozoi come agenti di malattia 671 Amebiasi 671 Box 28.2 Tappe salienti della ricerca L acqua che beviamo: sicura o no 672 Giardiasi 672 Malaria 673 Zoonosi 673 Box 28.3 Tappe salienti della ricerca Microrganismi patogeni come arma di guerra biologica e bioterrorismo 674 Riassunto del capitolo 675 Domande di verifica 676 Bibliografia 676 Capitolo 29 Malattie virali Infezioni virali trasmesse attraverso l apparato respiratorio 677 Varicella 678 Rosolia 679 Morbillo 679 Vaiolo 680 Box 29.1 Pietre miliari Epidemie di vaiolo nel Nuovo Mondo 681 Box 29.2 Pietre miliari Conservare o distruggere? 682 Parotite 682 Influenza 683 Virus del raffreddore 685 Patogeni virali che hanno l uomo come riserva di infezione 685 Leucemia linfocitica acuta a cellule T 686 Sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS) 686 Herpes labiale 689 Herpes genitale 690 Mononucleosi infettiva 690 Poliomielite 690 Box 29.3 Pietre miliari Vittoria sulla poliomielite 691 Epatite 691 Verruche 693 Gastroenterite virale 693 Malattie virali in cui la riserva di infezione non è l uomo 693 Febbre da zecche del Colorado 694 Encefalite 695 Rabbia 695 Febbre gialla 696 Ebola e Marburg 696 Virus emergenti 696 Riassunto del capitolo 697 Domande di verifica 698 Bibliografia 698 Capitolo 30 Epidemiologia e microbiologia clinica Epidemiologia 699 Terminologia 699 Box 30.1 Pietre miliari Le principali cause di morte negli Stati Uniti nel XX secolo 700 Box 30.2 Pietre miliari La grande peste a Londra 700 Mortalità e morbosità 701 Portatori e serbatoi 701 Box 30.3 Pietre miliari Mary la tifoide 701 Box 30.4 Pietre miliari John Snow ed il colera 702 Modalità di trasmissione delle malattie infettive 702 Malattie da contatto interumano e trasmesse per via aerea 704 Infezioni trasmesse per via idrica, alimentare e attraverso il suolo 704 Malattie a trasmissione sessuale 704 Malattie trasmesse da pidocchi e interumane 705 Infezioni trasmesse da vettori 705 Malattie da contatto con animali (zoonosi) 705 Infezioni nosocomiali 706 Le più importanti infezioni nosocomiali 706 Misure di sanità pubblica 706 Box 30.5 Pietre miliari Interventi di Sanità Pubblica e condizioni di salute dell uomo 707 Misure di controllo per le malattie trasmissibili 707 Controllo delle riserve di infezione 708 Quarantena 709 Misure di controllo per gli alimenti e le acque 709 Vaccinazione dell uomo e degli animali 709 Resistenza dei patogeni agli antibiotici 710 Organizzazione Mondiale della Sanità 710 Problemi nei paesi in via di sviluppo 710 Box 30.6 Pietre miliari La storia di un successo: l eradicazione del vaiolo 711 Problemi nei paesi industrializzati 711 Problemi per i viaggiatori 711 Metodi clinici e diagnostici 712 Ricerca del patogeno 712

5 XII Indice Metodi per ottenere i campioni clinici 712 Identificazione dei patogeni 714 Identificazione basata sul tipo di crescita 715 Identificazione sierologica 716 Sistemi di identificazione automatizzati 717 Metodi che si avvalgono di antigeni/anticorpi 719 Individuazione mediante immunofluorescenza 721 Reazione di agglutinazione 722 Fingerprinting plasmidico 722 Tipizzazione fagica 723 Indagini diagnostiche basate sugli acidi nucleici 723 Sensibilità agli antibiotici 724 Riassunto del capitolo 726 Domande di verifica 727 Bibliografia 727 Parte VIII Microbiologia applicata Capitolo 31 Microbiologia industriale I microbi 730 Metaboliti primari e secondari 731 Principali prodotti industriali 732 Alimenti, aromi e integratori alimentari, vitamine e bevande 732 Alimenti Pietre miliari I batteri come alimenti 733 Formaggio e yogurt 734 Box 31.2 Pietre miliari Il pane, sostegno della vita 736 Aromi e integratori alimentari 738 Bevande contenenti alcool 742 Acidi organici 746 Enzimi, trasformazioni microbiche e inoculi 746 Enzimi 746 Trasformazioni microbiche 748 Inoculi 748 Inibitori 749 Biocidi 749 Antibiotici 749 Microrganismi geneticamente ingegnerizzati 755 Insulina umana 756 Ormone somatotropo 756 Vaccini 756 Riassunto del capitolo 757 Domande di verifica 758 Bibliografia 759 Capitolo 32 Microbiologia ambientale Il trattamento delle acque reflue e dei liquami 760 Impatto ecologico sui corpi idrici riceventi i liquami non trattati 760 Impatto sulla salute pubblica dello scarico dei liquami 761 Trattamento primario delle acque reflue 762 Trattamento secondario 762 Problemi dei trattamenti che prevedono l impiego di microrganismi 764 Trattamento terziario dei reflui 764 Box 32.1 Tappe salienti della ricerca Eutrofizzazione del lago Washington 764 Trattamenti per la potabilizzazione delle acque 765 Determinazione dei batteri coliformi totali 766 Determinazione dei batteri coliformi fecali 768 Tecniche microbiologiche alternative per l analisi di un acqua potabile 768 Discariche e compostaggio 769 Discariche 769 Compostaggio 769 Pesticidi 770 Alternative all uso di pesticidi persistenti 771 Microrganismi e biorisanamento ambientale 771 Organismi biodegradativi 772 Box 32.2 Tappe salienti della ricerca Alcuni batteri traggono benefici dal TNT 773 Box 32.3 Tappe salienti della ricerca Il ruolo dei batteri nella concentrazione dei rifiuti radioattivi 764 Vantaggi del biorisanamento 774 Problemi associati al biorisanamento 774 Metodologie di biorisanamento 774 Box 32.4 Tappe salienti della ricerca Degradazione dei bifenili policlorurati (PCB) 775 Il futuro del biorisanamento 776 Drenaggi acidi di miniera e piogge acide 776 Riassunto del capitolo 777 Domande di verifica 778 Bibliografia 778 Glossario G-1 Indice analitico I-1