Indice. Volume 1 Microbiologia generale

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1 Romane :09 Pagina v Prefazione all edizione americana x Gli autori xii Prefazione all edizione italiana xiii La mappa dei contenuti xiv Presentazione di questo volume xvii Guida al testo xix Volume 1 Microbiologia generale 1 Storia e scopo della microbiologia La scoperta dei microrganismi La disputa sulla generazione spontanea Il ruolo dei microrganismi nelle malattie 6 Tecniche e applicazioni 1.1: Il metodo scientifico 7 Malattie 1.2: I postulati di Koch in chiave molecolare Microbiologia industriale ed ecologia microbica I membri del mondo microbico Scopo e importanza della microbiologia Il futuro della microbiologia 13 2 Lo studio della struttura microbica: le tecniche di microscopia e l allestimento dei campioni biologici Le lenti e la deviazione della luce Il microscopio ottico Preparazione e colorazione dei campioni Microscopia elettronica Nuove tecniche di microscopia 31 3 Struttura e funzione della cellula procariotica La struttura della cellula procariotica: quadro generale 35 Diversità ed ecologia microbica 3.1: Microbi mostruosamente grandi Le membrane cellulari dei procarioti La matrice citoplasmatica 44 Diversità ed ecologia microbica 3.2: Magneti viventi Il nucleoide I plasmidi La parete cellulare batterica Pareti cellulari degli Archea Secrezione proteica nei procarioti Componenti esterni alla parete cellulare La chemiotassi L endospora batterica 71 4 La nutrizione microbica Le richieste nutrizionali comuni Le richieste di carbonio, idrogeno e ossigeno Tipi nutrizionali dei microrganismi Le richieste di azoto, fosforo e zolfo I fattori di crescita L assunzione di nutrienti da parte della cellula Terreni di coltura 84 Nota storica 4.1: La scoperta dell agar come agente solidificante e della tecnica per isolare colture pure L isolamento di colture pure 86 Tecniche e applicazioni 4.2: Arricchimento e isolamento di colture pure 88 5 La crescita microbica Il ciclo cellulare degli organismi procarioti La curva di crescita Misurazione della crescita microbica La coltura continua di microrganismi Influenza dei fattori ambientali sulla crescita microbica La crescita microbica negli ambienti naturali Controllo dei microrganismi mediante agenti fisici e chimici Definizione di termini usati di frequente 123 Tecniche e applicazioni 6.1: La sicurezza nel laboratorio di microbiologia La curva di mortalità microbica Le condizioni che influenzano l efficacia di un agente antimicrobico Metodi di controllo fisici Agenti di controllo chimici 132 Tecniche e applicazioni 6.2: Norme precauzionali valide per i laboratori di microbiologia Valutazione dell efficacia degli agenti antimicrobici Il metabolismo: rilascio e conservazione dell energia Una visione d insieme del metabolismo La degradazione del glucosio ad acido piruvico Le fermentazioni 146 Nota storica 7.1: La microbiologia e la I Guerra Mondiale Il ciclo degli acidi tricarbossilici Il trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa La respirazione anaerobica Il catabolismo dei carboidrati e i polimeri di riserva intracellulari Il catabolismo dei lipidi Il catabolismo delle proteine e degli aminoacidi L ossidazione delle molecole inorganiche La fotosintesi 160 Diversità ed ecologia microbica 7.2: Gli scarichi acidi delle miniere 161

2 Romane :09 Pagina vi vi 8 Il metabolismo: l utilizzo dell energia nelle biosintesi I principi che governano le biosintesi 170 Tecniche e applicazioni 8.1: L identificazione delle vie anaboliche La fissazione fotosintetica di CO La sintesi di zuccheri e polisaccaridi L assimilazione di azoto, fosforo e zolfo inorganici La sintesi degli aminoacidi Le reazioni anaplerotiche La sintesi di purine, pirimidine e nucleotidi La sintesi dei lipidi Sintesi del peptidoglicano I meccanismi di formazione della parete cellulare Espressione genica La trascrizione del DNA ossia la sintesi dell RNA 189 Recenti sviluppi della microbiologia 9.1: L RNA catalitico (i ribozimi) La sintesi proteica La genetica dei microbi: la regolazione dell espressione genica I livelli di regolazione dell espressione genica La regolazione dell inizio della trascrizione 213 Nota storica 10.1: La scoperta della regolazione genica La regolazione dell allungamento della trascrizione La regolazione a livello della traduzione I sistemi di regolazione globale La regolazione dell espressione genica in Eucarya e Archaea Genetica microbica: meccanismi di alterazione genetica Le mutazioni e la loro base chimica Riconoscimento e isolamento dei mutanti Riparazione del DNA Come si origina la variabilità genetica Elementi trasponibili Plasmidi batterici Coniugazione batterica Trasformazione del DNA Trasduzione Mappatura del genoma Ricombinazione e mappatura dei genomi virali Genomica microbica Introduzione Determinazione delle sequenze di DNA Whole-genome shotgun sequencing Bioinformatica Caratteristiche generali dei genomi microbici Genomica funzionale Il futuro della genomica Genomica ambientale Virus: introduzione e caratteristiche generali Origine della virologia 302 Nota storica 13.1: Prime fasi della colonizzazione americana e diffusione di malattie Proprietà generali dei virus Coltivazione dei virus Purificazione dei virus e metodi di saggio Struttura dei virus Principi di tassonomia virale 317 Recenti sviluppi della microbiologia 13.2: Origine dei virus Virus: i batteriofagi Classificazione dei batteriofagi 319 Diversità ed ecologia microbica 14.1: Un mare di virus Riproduzione dei fagi dotati di DNA a doppio filamento: il ciclo litico Riproduzione dei fagi dotati di DNA a singolo filamento Riproduzione dei fagi a RNA Batteriofagi temperati e lisogenia I virus: rilascio e conservazione dell energia Classificazione dei virus animali Riproduzione dei virus animali 338 Tecniche e applicazioni 15.1: Costruzione di un virus Infezioni citocide e danno cellulare Infezioni virali persistenti, latenti e lente Virus e cancro Virus vegetali Virus dei funghi, delle alghe e dei protozoi Virus degli insetti Viroidi e prioni 355 Appendice A-1 Tassonomia e filogenesi dei microrganismi analitico I-1 Volume 2 Microbiologia sistematica, ecologica, industriale 16 Tassonomia e filogenesi dei microrganismi Introduzione generale e uno sguardo d insieme Evoluzione e diversità dei microrganismi Categorie tassonomiche (Taxa) Sistemi di classificazione Principali caratteri impiegati nella tassonomia Valutazione della filogenesi dei microrganismi Le principali divisioni degli organismi viventi Il Bergey s Manual of Systematic Bacteriology 18 Diversità ed ecologia microbica 16.1: Liste ufficiali di nomenclatura: una lettera dal Bergey s Uno sguardo d insieme alla filogenesi e alla diversità dei procarioti 23

3 Romane :09 Pagina vii vii 17 Gli Archebatteri Introduzione agli archebatteri Il phylum dei Crenarcheoti Il phylum dei Euriarcheoti 34 Diversità ed ecologia microbica 17.1: La filogenesi degli archebatteri: molto più che Crenarcheoti ed Euriarcheoti? 35 Diversità ed ecologia microbica 17.2: Archebatteri Metanotrofici I batteri: i deinococchi e i Gram-negativi non-proteobatteri Aquificae e Thermotogae Deinococcus-thermus I batteri fotosintetici 45 Diversità ed ecologia microbica 18.1: Il meccanismo della motilità strisciante Il phylum Planctomycetes Il phylum Clamydiae Il phylum Spirochaetes Il phylum Bacteroidetes I batteri: i proteobatteri La classe Alphaproteobacteria La classe Betaproteobacteria La classe Gammaproteobacteria 72 Diversità ed ecologia microbica 19.1: Bioluminescenza batterica La classe Deltaproteobacteria La classe Epsilonproteobacteria I batteri: i Gram-positivi con basso G + C Introduzione generale La classe Mollicutes (i micoplasmi) Struttura del peptidoglicano e delle endospore 92 Diversità ed ecologia microbica 20.1: Spore nello spazio La classe Clostridia La classe Bacilli I batteri: i Gram-positivi con alto G + C Caratteristiche generali degli attinomiceti Il sottordine Actinomycineae Il sottordine Micrococcineae Il sottordine Corynebacterineae Il sottordine Micromonosporineae Il sottordine Propionibacterinea Il sottordine Streptomycineae Il sottordine Streptosporangineae Il sottordine Frankineae L ordine Bifidobacteriales I protisti Distribuzione Nutrizione Morfologia Incistamento ed excistamento Riproduzione Classificazione dei protisti 123 Malattie 22.1: Fioriture algali tossiche (Harmful Algal Blooms HABs) 133 Tecniche e applicazioni 22.2: L importanza pratica delle diatomee I funghi (Eumycota) Distribuzione Importanza Struttura Nutrizione e metabolismo Riproduzione Caratteristiche delle divisioni fungine I cicli biogeochimici. Introduzione all ecologia microbica Fondamenti di diversità e di ecologia microbica 155 Diversità ed ecologia microbica 24.1: L ecologia microbica in confronto alla microbiologia ambientale I cicli biogeochimici L ambiente fisico L ecologia microbica e i suoi metodi: una panoramica I microrganismi negli ambienti marini e di acqua dolce Gli ambienti marini e di acqua dolce 177 Malattie 25.1: Nuovi agenti in medicina. Il mare come nuova frontiera Gli adattamenti microbici agli ambienti marini e di acqua dolce I microrganismi negli ambienti marini Microrganismi negli ambienti di acqua dolce Le comunità microbiche negli ambienti terrestri I suoli come ambiente per i microrganismi Suoli, piante e nutrienti 199 Recenti sviluppi della microbiologia 26.1: Un esperimento casuale sull azoto su scala globale I microrganismi nell ambiente suolo I microrganismi e la formazione di diversi tipi di suolo Associazioni dei microrganismi del suolo con le piante vascolari 206 Diversità ed ecologia microbica 26.2: Le micorrize e l evoluzione delle piante vascolari I microrganismi nel suolo e nell atmosfera 218 Diversità ed ecologia microbica 26.3: Suoli, termiti, microrganismi intestinali e metano atmosferico 219 Tecniche e applicazioni 26.4: Come mantenere salubre l aria degli ambienti interni con i microrganismi del suolo La biosfera sotterranea Microrganismi del suolo e salute umana 223

4 Romane :09 Pagina viii viii 27 Interazioni microbiche Interazioni microbiche 225 Diversità ed ecologia microbica 27.1: Wolbachia pipientis: il microrganismo più infettivo del mondo? 228 Diversità ed ecologia microbica 27.2: Coevoluzione di animali e delle comunità microbiche del loro tratto intestinale Interazioni uomo-microrganismo Microbioti normali del corpo umano 242 Tecniche e applicazioni 27.3: Probiotici per uomini e animali Microbiologia degli alimenti Proliferazione microbica negli alimenti Crescita microbica e deterioramento alimentare Controllo del deterioramento alimentare 254 Nota storica 28.1: Un esercito in marcia visto dal suo stomaco Malattie a trasmissione alimentare 258 Nota storica 28.2: Febbre tifoide e carne in scatola Identificazione dei microrganismi patogeni trasmessi per via alimentare Microbiologia degli alimenti fermentati 262 Tecniche e applicazioni 28.3: Colture starter, infezioni da batteriofagi e plasmidi Microrganismi come alimenti e integratori alimentari Microbiologia e biotecnologie industriali Potabilizzazione e analisi microbiologica dell acqua 274 Tecniche e applicazioni 29.1: Malattie di origine idrica, forniture idriche e filtrazione lenta a sabbia Trattamento delle acque reflue Selezione dei microrganismi adatti per la microbiologia e le biotecnologie industriali 284 Tecniche e applicazioni 29.2: Le potenzialità degli archeobatteri termofili nelle biotecnologie Crescita dei microrganismi in ambienti controllati Principali prodotti della microbiologia industriale La crescita microbica in ambienti naturali complessi 299 Diversità ed ecologia microbica 29.3: I metanogeni: un nuovo ruolo per un gruppo microbico unico 302 Diversità ed ecologia microbica 29.4: Un fungo dall appetito insaziabile Applicazioni di biotecnologia 306 Tecniche e applicazioni 29.5: Biotecnologia e legame streptavidina-biotina Effetti delle biotecnologie microbiche 309 Appendice A Classificazione dei procarioti secondo il Bergey s Manual of Systematic Bacteriology, seconda edizione A-1 Appendice B Classificazione dei virus A-12 analitico I-1 Volume 3 Microbiologia medica 30 Immunità aspecifica (innata) Stato di resistenza dell ospite: visione d insieme Cellule, tessuti e organi del sistema immunitario Fagocitosi Infiammazione Barriere fisiche nella resistenza aspecifica (innata) Mediatori chimici nella resistenza aspecifica (innata) Immunità specifica (acquisita) Immunità specifica (acquisita): visione d insieme Antigeni Forme di immunità specifica (adattativa) Riconoscimento di materiale estraneo 36 Tecniche e applicazioni 31.1: Selezione di donatori per trapianti d organo e di tessuto Biologia dei linfociti T Biologia dei linfociti B Anticorpi Funzione degli anticorpi 58 Tecniche e applicazioni 31.2: Anticorpi monoclonali Sintesi: il ruolo degli anticorpi e dei linfociti nella difesa immunitaria Immunotolleranza acquisita Disordini immunitari Patogenicità dei microrganismi Relazioni ospite-parassita Patogenesi delle malattie virali Patogenesi delle malattie batteriche Difese antimicrobiche dell ospite 88 Tecniche e applicazioni 32.1: Rilevazione e rimozione delle endotossine Meccanismi microbici per sfuggire alle difese dell ospite Chemioterapia antimicrobica Lo sviluppo della chemioterapia Caratteristiche generali dei farmaci antimicrobici 94 Tecniche e applicazioni 33.1: Utilizzo degli antibiotici nella ricerca microbiologica Determinazione del livello di attività antimicrobica Meccanismi di azione degli agenti antimicrobici Fattori che influenzano l efficacia dei farmaci antimicrobici I farmaci antibatterici La farmacoresistenza 107 Malattie 33.2: Uso scorretto degli antibiotici e farmacoresistenza I farmaci antifungini I farmaci antivirali I farmaci antiprotozoari 113

5 Romane :09 Pagina ix ix 34 Microbiologia e immunologia clinica Campioni 117 Tecniche e applicazioni 34.1: Regole pratiche standard per laboratori di microbiologia clinica Identificazione dei microrganismi all interno dei campioni 122 Diversità ed ecologia microbica 34.2: Biosensori: il futuro è ora Immunologia clinica 134 Tecniche e applicazioni 34.3: Storia e importanza della sierotipizzazione Analisi di sensibilità L informatica in microbiologia clinica L epidemiologia delle malattie infettive 143 Nota storica 35.1: John Snow: il primo epidemiologo Terminologia epidemiologica Indici di frequenza: gli strumenti a disposizione degli epidemiologi Riconoscimento di una malattia infettiva all interno di una popolazione Riconoscimento di un epidemia 147 Nota storica 35.2: Mary tifoide Il ciclo infettivo: storia di una malattia 149 Nota storica 35.3: Le prime segnalazioni di diffusione di una malattia infettiva da persona a persona Virulenza e modalità di trasmissione Malattie infettive e patogeni emergenti e riemergenti Controllo delle epidemie 159 Nota storica 35.4: Le prime immunizzazioni Biodifesa: lotta e strategie contro il bioterrorismo 163 Nota storica 35.5: 1346: la prima documentazione storica di un attentato terroristico biologico Viaggi transcontinentali e considerazioni di salute pubblica Infezioni nosocomiali Patologie umane causate da virus e prioni Malattie a trasmissione aerea 171 Malattie 36.1: La sindrome di Reye e di Guillain-Barré Malattie trasmesse da artropodi 182 Malattie 36.2: Febbri emorragiche virali: una lezione di storia della microbiologia Malattie trasmesse per contatto diretto Malattie trasmesse per via alimentare e idrica 198 Nota storica 36.3: Breve storia della poliomielite Zoonosi Malattie da prioni Patologie umane causate da batteri Malattie a trasmissione aerea Malattie trasmesse da artropodi 219 Nota storica 37.1: I rischi della ricerca microbiologica Malattie trasmesse per contatto diretto 225 Malattie 37.2: Biofilm 229 Malattie 37.3: Stafilococchi antibiotico-resistenti 232 Malattie 37.4: Breve storia della sifilide Malattie trasmesse per via alimentare e idrica 238 Tecniche e applicazioni 37.5: Le tossine dei clostridi come agenti terapeutici. I benefici derivanti dalle proteine più tossiche presenti in natura Sepsi e shock settico Zoonosi Infezioni dentali Patologie umane causate da funghi e protozoi Funghi e protozoi patogeni Malattie trasmesse per via aerea Malattie trasmesse da artropodi vettori 262 Malattie 38.1: Breve storia della malaria Malattie trasmesse per contatto diretto Malattie trasmesse per via alimentare e idrica Malattie opportunistiche 274 Malattie 38.2: L emergenza candidosi 275 analitico I-1