Domande dell'esame di Microbiologia generale

CORE= porzione idrofila della molecola

ANTIGENE= parte più esterna della molecola e quindi quella che è esposta al sistema immunitario e ne

provoca la reazione.

Gli Escherichia coli presentano poi dei flagelli, ovvero delle code che lo aiutano a muoversi soprattutto in

ambienti acquosi.

20) Descrivi il metabolismo degli Escherichia coli

Gli Escherichia coli sono batteri GRAM - aerobio facoltativi. Il loro metabolismo si basa sulla fermentazione

acido-mista:

1. Si parte dal glucosio e si arriva all’acido piruvico secondo glicolisi.

2. Otteniamo acido lattico; acido succinico; acido formico e Acetil-CoA.

3. L’Acetil-CoA produce a sua volta acido acetico ed etanolo.

21) Elenca e descrivi sinteticamente i meccanismi di scambio genico noti nel

mondo microbico

Esistono 3 tipologie diverse di meccanismi di scambio genico:

Trasformazione → delle molecole legano il DNA alla superficie della cellula. Nel mentre, all’interno,

1. delle proteine intercettano i due filamenti di DNA e fanno si che ad entrare nella cellula sia solo un

filamento tramite delle nucleasi, che degradano l’altro. Una volta entrato il filamento, sempre delle

proteine ricombinano il filamento e così si arricchisce il cromosoma con l’informazione recuperata

dall’ambiente.

2. Coniugazione → in questo caso il trasferimento di DNA avviene tramite contatto di due cellule. In

particolare due cellule si toccano e tramite un plasmide coniugativo. Le informazioni geniche contenute

in un plasmide a fine processo sono uguali per entrambe le cellule se non che la cellula ricevente ha

qualche informazione in più. Avviene solo quando c’è un vero e proprio contatto tra due cellule e in

campo alimentare è molto importante in quanto migliorano le caratteristiche genetiche dei

microrganismi.

3. Trasduzione → Il trasferimento è mediato da un virus dei batteri chiamato batteriofago. A seconda del

meccanismo con cui avviene il riferimento dei geni del batterio si parla di trasduzione generalizzata o

trasduzione specializzata. Nella prima i diversi geni batterici vengono trasferiti con la stessa efficienza,

mentre in quella specializzata si richiede l’integrazione del genoma virale nel cromosoma, quindi viene

effettuata solo da virus lisogeno

22) Descrivi la crescita batterica e descrivi un metodo di conta dei microrganismi

applicabile ad un alimento

La crescita di una popolazione batterica dei procarioti avviene per scissione binaria, la cellula madre genera due

cellule figlie identiche. Segue un determinato andamento:

1. Fase di latenza → periodo iniziale nel quale non ho nessuna divisione cellulare, periodo di tempo

impiegato dai microrganismi per adattarsi al nuovo ambiente.

2. Fase di crescita esponenziale → le cellule continuano a dividersi, posso calcolare il tempo di

generazione perchè la velocità con cui si dividono le cellule è costante

3. Fase stazionaria → fase in cui ho un’interruzione di crescita, poiché la riproduzione e la morte cellulare

sono bilanciate; questo equilibrio che si instaura dipende da diversi fattori, che sono le cause

dell’arresto della crescita batterica e sono di natura nutrizionale, del metabolismo e ambientale.

Questa crescita determina un aumento esponenziale in base 2 del numero di cellule batteriche all’interno di una

popolazione. Grazie a questa curva è facilmente determinabile il tempo di sviluppo di una determinata

popolazione

Il metodo ufficiale di conta microbica per i microrganismi all’interno del campo alimentare è la conta vitale, nella

quale si determina il numero di microrganismi capaci di crescere e formare colonie.

Un campione di volume noto viene disciolto in un diluente per portare i microrganismi in una sospensione liquida,

si procede con delle diluizioni decimali a seconda di quanto è grande la UFC, il range ottimale sarebbe di 30-100

UFC. Successivamente si preleva da ogni soluzione diluita lo stesso volume per prova e si posiziona su capsule

petri; dopo che ho aspettato per qualche giorno che si formasse la colonia vado a contare il numero di colonie e

grazie al numero di diluizione si determinerà il quantitativo di campione iniziale

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23) Su quali principi si basa l’elettroforesi orizzontale in gel di agarosio e la

visualizzazione del DNA?

I principi su cui si basa l'elettroforesi sono:

● Una molecola posta all’interno di un campo elettrico migra in direzione del polo di carica opposta.

● In un gel costituito da un polimero organico, le molecole di dimensioni diverse ma uguale carica migrano

a velocità differenti; questo perché le molecole di dimensioni maggiori incontrano maggiore resistenza

tra le maglie del gel.

L’elettroforesi in gel di agarosio permette di separare, identificare e purificare i frammenti di DNA in base alle

dimensioni e alla carica. In particolare lo scheletro del fosfato del DNA è caricato negativamente quando si trova

in ambiente a pH neutro e dunque i frammenti di DNA vengono attratti verso il polo positivo; le molecole più

piccole si sposteranno più velocemente.

24) Descrivi un ciclo termico di amplificazione via PCR

Il ciclo termico prevede:

1) Denaturazione termica: per poter utilizzare entrambi i filamenti di DNA come stampo per l’azione della

DNA polimerasi, è necessario denaturare il DNA, che avviene a 95°C

2) Appaiamento: la temperatura viene poi abbassata per permettere l'appaiamento dei primer alle loro

regioni omologhe identificando il target da amplificare. La riassociazione sarà favorita da temperature

inferiori, circa 55-65 °C. Avremo allora un primer (forward) che si legherà al filamento antiparallelo 3' 5',

delimitando l'inizio della sintesi, ed un primer (reverse) che si legherà all'altro filamento, delimitando la

fine della sintesi. Ricordiamo che i primers, hanno anche loro una direzione, che deve essere

antiparallela alla regione del DNA a cui si devono legare.

3) Estensione o sintesi: A questo punto tutto è pronto per l'azione della DNA polimerasi. È necessario

allora creare le condizioni idonee per l'azione dell'enzima. La temperatura di questa fase corrisponde

quindi alla temperatura ottimale di azione enzimatica (72°C). Anche in questo caso la reazione è veloce.

25) Nella produzione di birra, come si differenziano la fermentazione alta e bassa?

(indicare i nomi dei microrganismi e parametri di processo)

La fermentazione alta e bassa la incontriamo sia nella fermentazione primaria ch in quella secondaria. L’unica

cosa che varia è la temperatura:

● Fermentazione primaria: dura 7-8 giorni e nella fermentazione bassa abbiamo i S. pastorianus e

temperature tra 8-15°C. In quella alta invece abbiamo i S. cerevisiae e temperature tra i 15-23°C. nella

fermentazione bassa i lieviti tendono a depositarsi sul fondo del fermentatore, mentre nella

fermentazione alta i lieviti salgono verso l’altro a formare la schiuma.

● Fermentazione secondaria: dura 10-20 giorni e nella fermentazione bassa abbiamo gli stessi lieviti

ma a temperature tra gli 0-2°C; in quella alta abbiamo stessi lieviti ma a temperature tra i 7-10°C.

Durante la fermentazione secondaria si ha semplicemente un consolidamento dell'aroma.

26) Elencare gli ingressi e le uscite di un fermentatore

Il fermentatore è un rettore a forma cilindrica ad asse verticale dotato di diverse entrate ed uscite. Queste sono:

- Ingresso aria: avviene dal basso

- Ingresso correttori di pH, antischiuma, temperatura e ossigeno disciolto: necessario per

addizionare gli ingredienti.

- Uscita gas → sistema sperger

- Valvola o punto di prelievo scarico: usato anche per controllare il processo

27) Descrivi il metabolismo del Lactobacillus delbrueckii

Il Lactobacillus delbrueckii è un batterio GRAM + utilizzato nella produzione di yoghurt. Vive a temperature

attorno ai 37-42°C e svolgono una fermentazione omolattica. Infatti questi batteri si nutrono di zuccheri del latte

(lattosio) e producono piruvato, che ad opera dell’enzima lattato-deidrogenasi, lo riduce ad acido lattico. Grazie a

questo lo yoghurt ha sapore acido ed è commestibile anche per gli intolleranti al lattosio.

Il Lactobacillus delbrueckii è di tipo anaerobico e richiede pH bassi per svilupparsi (4,6-5,4) con temperatura

ottimale tra i 40-45°C. Grazie a questo specifico metabolismo viene usato nella produzione di yogurt, esso agisce

fermentando il lattosio, con un processo metabolico complesso: usando un meccanismo di trasporto

transmembrana di antiporto, fa uscire una molecola di galattosio introducendo una di lattosio. La molecola di

lattosio viene scissa grazie alla b-galattosidasi in glucosio-galattosio, il galattosio verrà utilizzato in antiporto per

favorire l’entrata nella cellula di un’altro lattosio, oppure verrà trasformato in glucosio grazie alla via di Ielor. La

vera e propria fermentazione avviene utilizzando glucosio che viene fosforilato e usato per produrre piruvato, che

verrà successivamente ridotto ad acido lattico. L’acido lattico conferisce allo yogurt il tipico sapore aspro e

per,ette anche a chi è intollerante al lattosio di digerirlo. Bilancio totale: 1 lattosio entra, si producono 2 molecole

di acido lattico e 2 ATP.

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28) Definisci la specie batterica

La definizione di specie per i procarioti è complessa, poiché non possiedono riproduzione sessuata e quindi non

è possibile usare la definizione degli eucarioti, due organismi appartenenti alla stessa specie se sono in grado di

incrociarsi. La tassonomia di un microrganismo si divide in: dominio, phylum, classe, ordine, famiglia, genere e

specie. Una specie batterica è costituita da un gruppo di ceppi che mostrano un grado elevato di somiglianza

fenotipica e che si distinguono da altri gruppi di ceppi correlati per un grande numero di caratteri indipendenti.

Ceppi appartenenti alla stessa specie devono quindi mostrare un fenotipo simile. Questo implica che all’interno di

una definita specie, i ceppi, pur presentando una qualche variabilità fisiologica che rispecchia l’adattamento a

nicchie ambientali diverse (habitat), devono condividere una serie di caratteristiche fenotipiche che

rappresentano le proprietà che caratterizzano e differenziano quella specie dalle altre. Ciò significa che due

ceppi, per appartenere alla stessa specie, devono possedere sequenza nucleotidica >70%.

29) Descrivere le produzioni di yoghurt cremoso, compatto e da bere. Inserisci i

parametri di processo (microrganismi impiegati - tempo - temperatura)

I microrganismi utilizzati per la produzione di yogh