Contenuti degli appunti e del corso:
Storia della microbiologia. Generazione spontanea, esperimenti di Redi, Needham, Spallanzani, Pasteur. Postulati di Koch.
Strutture procariotiche e le loro funzioni. Forme di cellule e aggregati batterici. Parete e membrane dei Gram+ e Gram-. Protoplasti, flagelli, chemiotassi. Motilità “swimming” e per scivolamento. Chemiotassi, fototassi, aerotassi, osmotassi. Strato “S”, capsula, strato mucoso. Fimbriae e biofilms. Pili, motilità “twitching”. Corpi d’inclusione organici (glicogeno, PHB) e inorganici (magnetosomi, vescicole gassose). Endospore. Nucleoide.
Crescita microbica. Nutrienti, categorie nutrizionali (fonti di carbonio, energia, elettroni). Scissione binaria, replicazione cromosoma batterico, “citoscheletro” batterico. Divisoma, sintesi parete batterica. Crescita esponenziale e tecniche di conta: conta totale al microscopio, conta vitale, filtrazione, Most Probable Number, misure di assorbanza allo spettrofotometro. Colture continue: chemostato. Effetti ambientali sulla crescita: temperatura, pH, pressione osmotica, ossigeno.
Trasporto di membrana nei procarioti. Diffusione passiva e facilitata, osmosi. Trasporto attivo: uniporto, antiporto, simporto, traslocazione di gruppo. Traslocazione di proteine: sistema Sec, sistema SRP, sistema Tat, esempi di sistemi di secrezione Sec-dipendenti e Sec-indipendenti.
Metabolismo microbico. Enzimi e cofattori. Inibizione competitiva, controllo allosterico. Reazioni di ossido-riduzione del metabolismo energetico, potenziale riduzione standard, “torre degli elettroni”, ciclo NAD/NADH. Fosforilazione a livello di substrato, fosforilazione ossidativa, fotofosforilazione. Glicolisi, ciclo di Krebs, catena trasporto elettroni, ATP sintasi, alternative cataboliche (respirazione anaerobica). Fermentazione. Catabolismo lipidi e proteine. Fotosintesi: clorofilla, fotosistemi, reazioni dipendenti ed indipendenti dalla luce.
Genetica batterica. Mutazioni, replica plating, agenti mutageni, test di Ames. Ricombinazione genetica. Trasferimento genico orizzontale: trasformazione batterica, trasduzione virale (generalizzata/specializzata), coniugazione batterica (ceppi F+, F-, Hfr, F’). Complementazione. Trasposoni e meccanismi di trasposizione (replicativa, conservativa). Clonaggio genico, vettori di clonaggio.
Virologia. Proprietà generali dei virus, struttura e simmetria, nucleocapside, envelope. Genomi virali e classificazione di Baltimore. Ciclo replicativo di alcuni virus. Batteriofagi: ciclo litico/lisogenico di T4 e di lambda. Metodiche di coltivazione e purificazione dei virus. Conta diretta delle particelle virali. Agenti subvirali: viroidi e prioni.
Regolazione metabolica nei procarioti. Modificazione non-covalente (inibizione allosterica e competitiva) e covalente di enzimi. Controllo negativo (repressione/induzione) e positivo della trascrizione. Sistemi di controllo globale: attenuazione, risposta stringente, repressione da catabolita, sistemi di regolazione a due componenti, quorum sensing, fattori sigma alternativi.
Controllo crescita microbica. Agenti fisici e chimici. Agenti antimicrobici: antibiotici naturali, semi-sintetici, sintetici. Complessità della terapia antimicrobica. Spettro di azione. Misura dell’attività antimicrobica: Kirby-Bauer, MIC, E-test, MBC test. Meccanismi di azione degli antibiotici: inibizione sintesi parete cellulare, inibizione sintesi proteica, disrupzione membrane, inibizione via metaboliche, inibizione sintesi acidi nucleici. Farmaci antivirali. Antibiotico-resistenza: meccanismi, origine e diffusione, resistenza multipla.
Interazioni uomo-microorganismo. Comunità microbiche associate all’uomo e loro ruolo. Microbi patogeni e patogenicità: aderenza, invasione, virulenza, tossicità. Meccanismi di azioni di alcune tossine batteriche.
Gli appunti sono completati con numerosissime immagini, moto utili a comprendere tutte le strutture e le funzioni dei microrganismi, i loro processi metabolici e intracellulari.
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