Corso di Laurea in Viticoltura ed enologia MICROBIOLOGIA GENERALE (6 crediti) prof. Simone Guglielmetti Anno Accademico 20015/2016 CALENDARIO DELLE LEZIONI ANNO ACCADEMICO 2015/16 Eventuali cambiamenti al calendario delle lezioni/esercitazioni (per imprevisti) saranno segnalati il prima possibile alla pagina web: http://users.unimi.it/sguglie/wp/ Anche le altre comunicazioni saranno couminicate in questo blog 2
- Il corso prevede lo svolgimento di attività di laboratorio (per partecipare alle esercitazioni è necessario iscriversi a lezione entro il 9 ottobre) - Ci si può iniziare a iscrivere da oggi ad uno dei due turni previsti: PRIMO TURNO: 3, 10 e 17 Novembre SECONDO TURNO: 1, 15 e 22 Dicembre Le esercitazioni saranno il martedì mattina, dalle ore 8:30 alle ore 12:00 circa. Ogni lezione di questo corso prevede 2 ore accademiche (45 min di lezione frontale ciascuna, ovvero 90 min) MERCOLEDÌ: Inizio ore 13:30 termine della lezione alle ore 15 (senza pausa) GIOVEDÌ: Inizio ore 15:30 termine della lezione alle ore 17: 00 (senza pausa) VENERDÌ: Inizio ore 11:30 termine della lezione alle ore 13: 00 (senza pausa) SI RICHIEDE PUNTUALITÀ 3 Chi segue potrà sostenere l esame di Micro Generale attraverso due «prove in itinere» che saranno il giorno giovedì 26 novembre (aula e orario da definire) giovedì 7 (o il 14) gennaio (aula e orario da definire) (l iscrizione avverrà a lezione) Ci saranno poi tre appelli d esame tra fine gennaio e inizio febbraio. I successivi appelli saranno a giugno/luglio. L iscrizione agli appelli dovrà avvenire obbligatoriamente attraverso SIFA L esame, sia per la prova in itinere sia per gli appelli, sarà SCRITTO (solo chi ha frequentato le lezioni può chiedere di sostenere l esame ORALE) 4
Informazioni generali sul corso - Le diapositive mostrate a lezione sono disponibili on line al sito: http://users.unimi.it/sguglie/wp/ Al momento è già disponibile il materiale dell'anno accademico 2014/2015 all indirizzo http://users.unimi.it/sguglie/wp/. Il materiale dell'anno 2015/2016, invece, verrà reso disponibile volta per volta, dopo ogni lezione. Il materiale di quest anno sarà ampliato, in alcune sue parti, rispetto a quello dello scorso anno. PER CHI NON SEGUE: è fondamentale procurarsi gli appunti di un collega studente e parlare con un collega studente che ha seguito il mio corso e superato il mio esame prima di iscriversi e sostenere l esame - Testi principali di riferimento: MADIGAN M.T., MARTINKO J.M., STAHL D.A., CLARK D.P. BROCK. BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI 1. Microbiologia generale Pearson Editore SCHAECHTER M., INGRAHAM J.L., NEIDHARDT F.C. MICROBIOLOGIA Zanichelli Editore Suggerisco di ricorrere al testo esclusivamente quando un argomento trattato nelle slide non vi è chiaro 5 Il mondo dei microrganismi MICROBIOLOGIA (mikrós, piccolo; bíos, vita; lógos, discorso): branca della biologia che studia gli esseri viventi le cui dimensioni sono dell ordine di grandezza dei micrometri (10-6 m). La microbiologia è una disciplina giovane - Metà del XVII secolo: prime osservazioni di Antonie van Leeuwenhoek - Metà del XIX secolo: Luis Pasteur pone fine alla disputa sulla generazione spontanea - Fino al 1940 circa, la microbiologia è prevalentemente rivolta allo studio degli agenti patogeni Il microscopio di van Leewenhoek - Dagli anni 50 si sviluppano le industrie biotecnologiche, cioè l industria che si avvale dei microrganismi come fossero minilaboratori di produzione 6
Antonie van Leewenhoek Carlo Linneo Louis Pasteur Hans Joachim Christian Gram 7 I microrganismi (MO) sono indispensabili per la vita I MO sono responsabili dei cicli della materia (Carbonio, Azoto, Fosforo, Zolfo) BATTERI FUNGHI Azoto organico (proteine, peptidi, DNA) BATTERI SAPROFITI (PROTEOLITICI) (Clostridium, Bacillus, Pseudomonas) Azoto inorganico (NH 4+ ) Materia organica (amido, cellulosa, pectina, lignina ) CO 2 ORGANISMI FOTOSINTETICI Assimilazione da parte delle piante NO - 2 NO - 3 MO fissatori dell N 2 (azotofissatori):azotobacter, Rhizobium I MO occupano un posto centrale nella catena alimentare - costituiscono il plancton: alghe (fitoplancton) e protozoi (zooplancton) - i MO autotrofi producono materia organica da quella inorganica I MO associati at tratto intestinale dell uomo e di molti animali sono indispensabili per la sopravvivenza del loro ospite - Dirigono lo sviluppo del sistema immunitario, producono vitamine, proteggono dai patogeni, etc. 8
La classificazione dei viventi Classificazione dei 5 regni (Whittaker, 1978) Eucarioti pluricellulari Eucarioti unicellulari (LIEVITI) e pluricellulari (MUFFE e FUNGHI) Eucarioti pluricellulari Eucarioti unicellulari ALGHE e PROTOZOOI Procarioti unicellulari BATTERI, ARCHEOBATTERI e CIANOBATTERI (alghe azzurre) 9 Classificazione a 3 domini (imperi) e 6 regni (prevalente negli USA) PROCARIOTI EUKARYA ARKAEA BACTERIA DOMINIO REGNO 10
Cellula procariotica ed eucariotica Cellula eucariotica citoplasma organizzato per la presenza di strutture quali il citoscheletro, il reticolo endoplasmatico, l apparato del Golgi, organuli (mitocondri, ribosomi, lisosomi, cloroplasti) Cellula procariotica citoplasma come gel semifluido, privo di strutture ed organuli, in cui vi sono dispersi i ribosomi La differenza principale consiste nell assenza di un nucleo nelle cellule procariotiche (pro, prima; kárion, nucleo) 11 La cellula procariota al microscopio elettronico PARETE RIBOSOMI NUCLEOIDE 12
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La nomenclatura binomiale Fu ideata da Carlo Linneo nel XVIII secolo (1753) È basata sul concetto di SPECIE, intesa come l INSIEME DEGLI INDIVIDUI CHE PRESENTANO UN ELEVATO NUMERO DI CARATTERISTICHE COMUNI E DI SOMIGLIANZE A LIVELLO ANATOMO-MORFOLOGICO E, PIÙ IN GENERALE, FISIOLOGICO: TALI CARATTERISTICHE DIFFERENZIANO GLI INDIVIDUI DI UNA SPECIE DA QUELLI DI TUTTE LE ALTRE Prevede l utilizzo di due termini latini o latinizzati. Il primo è l epiteto generico (in corsivo, maiuscolo; spesso abbreviato alla prima lettera), il secondo è l epiteto specifico (corsivo, minuscolo) Per esempio: Homo sapiens, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli I livelli tassononici superiori (famiglia, ordine, etc.) vanno in maiuscolo ma NON IN CORSIVO (esiste comunque confusione su questo punto) 15 I principali gruppi tassonomici (Gruppo tassonomico o unità tassonomica = raggruppamento di organismi viventi = TAXON, pl. TAXA) (* Dominio) (Eukarya) (Bacteria) (Eukarya) * Regno Animalia Monera Fungi * Phylum (o Tipo o Divisione) Chordata Firmicutes Mycota * Classe Mammalia Bacilli Ascomycetes * Ordine Primates Lactobacillales Endomycetales * Famiglia Hominidae Lactobacillaceae Saccharomycetaceae * Genere Homo Lactobacillus Saccharomyces * Specie sapiens helveticus cerevisiae * Ceppo: non ci sono regole precise; di solito è una sigla (per es. E. coli XL1) Un ceppo è l insieme di tutte le cellule microbiche teoreticamente originate da un unica cellula progenitrice e quindi idealmente aventi un identico patrimonio genetico 16
Morfologia dei batteri La morfologia (studio della forma) nei batteri non ha un elevato valore nell identificazione precisa dell organismo batterico, tuttavia può fornire utili informazioni Le forme più comuni: - sferoidali: COCCHI - a bastoncino: BACILLI - a spirale: VIBRIONI e SPIRILLI - PLEOMORFISMO (molteplicità di forme all interno di uno stesso microrganismo) per es. molti membri del genere Bifidobacterium Bifidobacterium longum 17 La morfologia dei batteri 18
La dimensione media delle cellule Occhio nudo Microscopio ottico Microscopio elettronico I batteri hanno un diametro dell ordine di grandezza di 1 μm, mentre i LIEVITI intorno ai 10 μm 19 Il microscopio Microscopio Ottico Composto III OCULARE II OBIETTIVO I CONDENSATORE LIMITE DI RISOLUZIONE: imposto dalle proprietà fisiche della luce (0,2 µm) MICROSCOPIA ELETTRONICA: basata sul principio che un campo elettromagnetico agisce su un fascio di elettroni in modo analogo ad una lente su un fascio di fotoni (non ne parleremo) 20
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