PROGRAMMA CONSUNTIVO

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1 Programma preventivo Mod Rev PROGRAMMA CONSUNTIVO a.s.2013/2014 MATERIA MICROBIOLOGIA, IGIENE E LABORATORIO CLASSE QUINTA SEZIONE G INDIRIZZO BIO2 DOCENTE LORENZA BURATTIN- GIUSEPPE FASOLA ORE DI LEZIONE 4 (3) OBIETTIVI **************** Il programma di microbiologia della classe quinta dell indirizzo biologico ha la finalità di completare le conoscenze degli studenti sui processi vitali svolti dai microrganismi negli aspetti metabolici e genetici e sulla varietà dei microrganismi, attraverso l esame di alcuni dei principali generi batterici e lo studio dei virus. Rispetto invece agli aspetti tecnici verranno esaminati ed applicati i metodi di identificazione dei microrganismi, con particolare riferimento all identificazione batterica, e i metodi di controllo basati sull azione dei farmaci antimicrobici, soprattutto a scopo terapeutico per l individuazione dei ceppi resistenti. Per ciò che concerne l importanza pratica dei microrganismi si evidenzieranno le problematiche legate alla patogenicità microbica, mentre si faranno solo brevi cenni al ruolo dei microrganismi nei cicli della materia e nelle produzioni. La partecipazione al progetto di ingegneria genetica (vedasi POF dell Istituto) permetterà agli studenti di verificare l utilizzo dei microrganismi nella ricerca biologica e di sperimentare le più recenti tecniche della Biologia molecolare. I principali obiettivi di apprendimento del quinto anno di corso sono i seguenti: descrivere strutture e processi del sistema genetico, correlandoli alle rispettive funzioni identificare le specificità del sistema genetico dei procarioti individuare il contributo fornito dai microrganismi allo sviluppo delle tecniche di ingegneria genetica individuare e descrivere le peculiarità dei processi metabolici realizzati dai microrganismi nell ambito dell unitarietà dei viventi descrivere i metodi per riconoscere i caratteri biochimici dei microrganismi indicare i criteri della classificazione batterica evidenziare i principali caratteri dei seguenti taxa: Enterobacteriaceae, Streptococcus, Staphylococcus utilizzare le procedure operative di isolamento ed identificazione di gruppi e specie batteriche consegnare a: intralevi.it conservazione: intralevi.it responsabilità: DS elaborato da: Staff verificato da: GQ approvato da: DS valido dal: pag. 1/9

2 Programma preventivo Mod Rev riconoscere il ruolo dei microrganismi nelle produzioni biotecnologiche e nei cicli della materia descrivere le caratteristiche strutturali e i cicli vitali dei virus riconoscere i principali caratteri che rendono patogeni i microrganismi individuare i processi alla base delle malattie infettive riconoscere caratteristiche e limiti dei farmaci antimicrobici classificare i farmaci antimicrobici in base al meccanismo d azione eseguire test di sensibilità ai farmaci antimicrobici leggere e interpretare i risultati analitici STRUMENTI Testo in adozione: M.G.Fiorin- Microbiologia, principi e tecniche Zanichelli, consultazione dil testi: A. Tagliaferri-C.Grande Microbiologia generale e H.W.Seeley, P.J Vandermark, J.J.Lee Laboratorio di Microbiologia Manuali, saggi e articoli da riviste scientifiche Protocolli sperimentali,presentazioni PowerPoint Laboratorio di microbiologia, manuali di laboratorio Utilizzo PC Fotocopie fornite dall insegnante consegnare a: intralevi.it conservazione: intralevi.it responsabilità: DS elaborato da: Staff verificato da: GQ approvato da: DS valido dal: pag. 2/9

3 METODOLOGIA - CONTENUTI - VERIFICA DELL APPRENDIMENTO L attività didattica è articolata in moduli e unità didattiche i cui contenuti e prove di verifica sono evidenziati di seguito. Moduli e unità didattiche si sviluppano attraverso fasi di lavoro abbastanza costanti che comprendono lezioni frontali, coinvolgimento degli studenti alla lezione attraverso esercitazioni, considerazioni, interrogazioni brevi,questionari di recupero in itinere, programmazione e organizzazione dell attività sperimentale, esecuzione delle analisi di laboratorio a gruppi di due; valutazione dei risultati analitici;verifiche sommative; eventuale recupero. Rispetto ad alcune tematiche è stato necessario fornire fotocopie di approfondimento e visualizzare presentazioni PP (da siti universitari ), nonché filmati e mappe concettuali. Per ciò che concerne la verifica dell apprendimento sono state utilizzate sia prove a carattere formativo in itinere, per il controllo dello studio e della comprensione e lo sviluppo di capacità, sia prove a carattere sommativo, per la valutazione del grado di preparazione raggiunta al termine di ciascuna unità didattica. consegnare a: conservazione: pag. 3/9

4 CONTENUTI CONTROLLO DELLA CRESCITA MICROBICA: I Valutazione FARMACI AD ATTIVITA ANTIMICROBICA ( cap.6 libro di testo) -Azione degli agenti chimici: spettro d azione, meccanismo d azione, dosaggio,durata del trattamento, caratteristiche chimico-fisiche del mezzo -Caratteristiche e azione dei disinfettanti, principali tipi di disinsinfettanti. Caratteristiche e limiti dei farmaci antimicrobici: chemioterapici e antibiotici, concetto di tossicità selettiva -Meccanismo d azione dei chemioterapici:l inibizione competitiva dei sulfamidici e dell isoniazide -Le principali classi di antibiotici: penicilline (naturali e sintetiche); cefalosporine, tetracicline,rifampicina, streptomicina,gentamicina -Meccanismo d azione degli antibiotici: effetti su :a) sintesi proteica, b) duplicazione, c) sintesi della parete, d) sintesi della membrana -Microrganismi produttori di antibiotici -Resistenza dei microrganismi agli antibiotici: meccanismi biochimici, resistenza cromosomica, resistenza extracromosomica METODOLOGIE/ LABORATORIO dell azione inibente di alcuni disinfettanti di uso comune (esperienza di laboratorio n 12) Test di sensibilità agli antibiotici (Antibiogramma), secondo il metodo di Kirby-Bauer, su ceppi Gram+ e Gram- (esperienza lab. n 13) Determinazione, mediante diluizione, della MIC (minima concentrazione inibente) e della MCB (minima concentrazione battericida) della gentamicina su ceppi Gram+ e Gram- (es perienza lab. n 14) Lezione frontale con presentazione in PowerPoint organizzazione dell attività di laboratorio esecuzione dei protocolli sperimentali e valutazione dei risultati VERIFICHE Questionari in itinere formativi formative scritte sommative Verifiche sommative a domande aperte e chiuse Relazione di laboratorio consegnare a: conservazione: pag. 4/9

5 Il SISTEMA GENETICO DEI MICRORGANISMI (cap.9 libro di testo) Strutture e funzioni del sistema genetico, conservazione e trasferimento dell informazione - comparazione del sistema genetico nei procarioti ed eucarioti: - codice genetico e processo della sintesi proteica nei procarioti in riferimento ai processi di trascrizione e maturazione dell RNA ribosomiale e dell RNA di trasferimento. In comune con il programma di Biochimica:traduzione e sintesi delle proteine. -Differenze nell espressione dei geni dei procarioti e degli eucarioti - Regolazione dell espressione dei geni nei procarioti: assimilazione del lattosio, esperimenti di Jacob e Monod modello dell operone lattosio e regolazione per induzione; modello dell operone triptofano - Ricombinazione genetica - trasformazione batterica: esperimenti di Griffith, esperimenti di Avery MacLead, McCarty, cellula ricevente, DNA trasformante, cellula donatrice -coniugazione batterica: esperimenti di Lederberg e Tatum, -trasduzione: trasduzione generalizzata e trasduzione specializzata. Le mutazioni: basi molecolari delle mutazioni: mutazioni geniche,cromosomiche e genomiche; origine delle mutazioni. Mutagenesi ambientale.-tecnica del DNA ricombinante: enzimi di restrizione, clonaggio dei geni. - protocollo sperimentale IFOM: preparazione di cellule competenti di E. coli e loro trasformazione mediante plasmide pgex Amp R (nell ambito del Progetto ingegneria genetica). Lezione frontale con presentazioni in Power Point organizzazione dell attività di laboratorio, esecuzione dei protocolli sperimentali, valutazione dei risultati dal libro di testo: schede di approfondimento uscita didattica al CusMiBio: Esperimento sugli OGM Dvd : il DNA e la genetica Questionari in itinere formativi formative Verifiche sommative a domande aperte Relazione di laboratorio consegnare a: conservazione: pag. 5/9

6 IL METABOLISMO MICROBICO (cap. 7 libro di testo) -Significato del metabolismo -peculiarità delle reazioni metaboliche: ruolo degli enzimi, fattori che influenzano l attività enzimatica, Energia libera di Gibbs, reazioni ossidoriduttive, potere riducente, enzimi ossido riduttivi -Vie del metabolismo energetico: metabolismo anaerobico del glucosio, glicolisi (via Embden-Meyerhof), fermentazione alcolica, fermentazione omolattica principali microrganismi fermentanti e relative fermentazioni secondo la via Emben-Meyerohof. Via del pentosofosfato (fermentazione eterolattica); -substrati fermentabili(cenni) -respirazione, ciclo di Krebs(cenni, in comune con biochimica) catena respiratoria: teoria chemiosmotica, -specializzazioni metaboliche dei batteri: respirazione anaerobica.chemioautotrofia:utilizzo dell energia luminosa nella fotosintesi: sistema di pigmenti, centro di reazione, catena di trasporto fotosintetica, dinamica del processo fotosintetico,fotofosforilazione, fotosintesi ossigenica e anossigenica, caratteristiche dei batteri rossi sulfurei, dei batteri rossi non sulfurei e cianobatteri Cenni al ciclo di Calvin. -fissazione biologica dell azoto, caratteristiche dei batteri azotofissatori e generi, la fissazione industriale dell azoto. lezione frontale con presentazioni in Powerpoint organizzazione dell attività di laboratorio, esecuzione dei protocolli sperimentali, valutazione dei risultati. Osservazione dei caratteri metabolici dei microrganismi (esperienze di laboratorio n libro di testo) degradazione di substrati, produzione di metaboliti, attività enzimatiche attraverso le seguenti prove: - idrolisi dell amido - fermentazione dei carboidrati(acidificaz ione e produzione di gas) - produzione di indolo - test della catalasi - test dell ossidasi dal libro di testo: scheda di approfondimento 13 Questionari in itinere formativi formative Verifiche sommative a domande aperte Relazione di laboratorio consegnare a: conservazione: pag. 6/9

7 L IMPORTANZA PRATICA DEL METABOLISMO MICROBICO - applicazioni del metabolismo microbico (cap. 8: 8.1; -microrganismi ed equilibrio dell ecosistema: cicli biogeochimici (8.2; 8.2.1) -il ciclo dell azoto generi batterici coinvolti (scheda di approfondimento n 18)l eutrofizzazione delle acque -ciclo del carbonio (scheda di approfondimento n 16), effetto serra -ciclo dell azoto -ciclo dell ossigeno, ciclo dello zolfo (cenni) ciclo del fosforo(cenni) - principali caratteri dei seguenti taxa (cap. 10): Enterobacteriaceae, Streptococcus, Staphylococcus - Fasi e metodi dell identificazione batterica (cap.11 cenni ); analisi microbiologica di un campione biologico: analisi delle urine. lezione frontale con presentazioni in PowerPoint organizzazione dell attività di laboratorio, esecuzione dei protocolli sperimentali, valutazione dei risultati Identificazione di ceppi batterici della famiglia delle Enterobacteriaceae, e dei generi Streptococcus e Staphylococcus mediante: Metodi di identificazione: test miniaturizzati: principi e fasi Analisi microbiologica di un campione di urina (esperienza di lab. n 24 libro di testo) Identificazione di generi di Enterobatteri tramite sistema di enterotube Identificazione di generi di Stafilococchi tramite sistema Apistaph Identificazione di generi di Streptococch Tramite il sistema Apistrep Questionari in itinere formativi formative scritte sommative tipologia A/B/C Verifiche sommative a domande aperte Relazione di laboratorio consegnare a: conservazione: pag. 7/9

8 I VIRUS E I BATTERIOFAGI Scoperta dei virus e caratteristiche generali - Struttura e composizione chimica:genoma a DNA e a RNA, capside, pericapside, organismi parassitati, esempi di malattie, classificazione dei virus. Replicazione virale: adsorbimento, penetrazione, spoliazione, replicazione, montaggio, liberazione. I batteriofagi: lisogenia e latenza, esempi di virus a DNA e virus a RNA: virus del papilloma, gli Herpes virus, citomegalovirus, virus di Epstein-Barr, virus della poliomielite, virus dell influenza, virus del morbillo, virus della rabbia, i retrovirus, virus dell HIV. Risposta delle cellule all infezione virale. Caratteristiche della cellula neoplastica (scheda di approfondimento n 30) Viroidi e prioni Isolamento, coltivazione e identificazione dei virus; cenni a proprietà degli agenti patogeni, concetto di malattia infettiva, cenni a invasività e tossigenicità. lezione frontale filmati su virus e batteri dalla nuova edizione del libro di testo: scheda virus influenzali, scheda virus HIV formative GLI INSEGNANTI GLI STUDENTI consegnare a: conservazione: pag. 8/9

9 consegnare a: conservazione: pag. 9/9