Microbiologia - IISS S. B. Boscardini

ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE “S. BOSCARDIN”
I.T.A.S. “ S.B. BOSCARDIN “ – VICENZA
PROGRAMMA di BIOLOGIA, MICROBIOLOGIA E TECNICHE DI CONTROLLO
SANITARIO
Anno Scolastico: 2013/2014
Classe: QUARTA C indirizzo BIOTECNOLOGICO ARTICOLAZIONE SANITARIA
Docenti: Teot Francesca e Rosa Monica
1. La cellula procariote: struttura e funzioni
Dimensioni. Forma (cocchi, bacilli, vibrioni, spirochete, spirilli e ulteriori classificazioni).
Composizione chimica. Colorazione di Gram. Parete cellulare: involucri esterni dei Gram +,
involucri esterni Gram -. Flagelli e movimento della cellula batterica. Filamento assiale.
Fimbrie e pili. Glicocalice e capsula. Membrana citoplasmatica e citoplasma (ribosomi 70S,
corpi inclusi e vacuolo gassoso). Struttura nucleare dei batteri (cromonema e plasmidi).
Antigeni dei batteri (O,H,K). Pigmenti.
2. Divisione cellulare, crescita batterica e sporogenesi
Scissione binaria. Le tappe della scissione binaria (setto trasverso, anello Z). La fase L dei
batteri.
Duplicazione del DNA. Controllo della replicazione (ori C, proteina Dna A). Enzimi coinvolti
nella replicazione (elicasi, proteine leganti il singolo filamento SSB, primasi, DNA polimerasi
III, RNAasi, DNA polimerasi I, DNA ligasi). Verso della replicazione (5’ 3’). Filamento
guida e recessivo. Frammenti di Okasaki. Topoisomerasi. Caratteristiche della duplicazione
del DNA (semiconservativa, bidirezionale, molto precisa, veloce). Duplicazione a cerchio
rotante.
Crescita batterica. Curva di crescita batterica (fase lag, fase di crescita esponenziale, fase
stazionaria, fase di morte). Legge matematica della crescita batterica. Elemento variabile
delle curve di crescita (tempo). Colture batch. Colture giovani e vecchie. Misura della
crescita batterica mediante conteggio quantitativo: misura della massa totale (metodi
spettrofotometrici, calcoli chimici, determinazione peso secco), misurazione numero di
cellule vitali (su terreno liquido, solido) e numero di cellule non vitali (metodo diretto, metodo
elettronico).
Sistemi di colture continue dei microrganismi (chemostato). Effetti dell’ambiente sulla
crescita microbica (disponibilità acqua, pressione osmotica, concentrazione soluti, pH,
temperatura, effetti dell’ossigeno e l’enzima catalasi., radiazioni ionizanti e UV).
Spore batteriche. Struttura di una spora (core, corteccia, coat, esosporio). Caratteristiche
di una spora. Batteri sporigeni. Colorazioni. Fattori che portano alla sporogenesi e alla
germinazione. Le tappe della sporogenesi. Le tappe della germinazione.
3. Metabolismo e genetica batterica
Richieste metaboliche. Composizione chimica. Composizione molecolare. Nutrizione
batterica. Principali tipi nutrizionali tra i microrganismi classificati secondo la fonte di
energia, idrogeno/elettroni e carbonio (fotolitotrofi autotrofi, fotorganotrofi eterotrofi,
chemiolitotrofi autotrofi, chemiorganotrofi eterotrofi).
Metabolismo energetico. Reazioni di ossido-riduzioni di sostanze organiche. Coenzimi
NAD+, FAD e NADP+ .Catabolismo del glucosio per ricavare energia. Glicolisi o via EMP.
Via alternativa del pentoso fosfato. Fermentazioni (alcolica, lattica, eterolattica o acido
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mista). Caratteristiche generali delle fermentazioni (resa, localizzazione, scopo, esempi di
batteri fermentanti). Respirazione aerobia (accettore finale ossigeno). Formazione
dell’acetilCoA, Ciclo di Krebs o ciclo dei acidi tricarbossilici TCA. Catena di trasporto di
elettroni (NADH deidrogenasi, ubichinone, citocromo c) e ATP-sintetasi. Resa della
respirazione aerobia. Respirazione anaerobia (accettore finale solfato, carbonato, nitrato)
con esempi di batteri. Chemiolitotrofia autotrofia.
Energia da lipidi e proteine: Lipolisi (trigliceridi in glicerolo e acidi grassi), deaminazione di
aminoacidi.
Metabolismo biosintetico.
Sintesi glucosio e polisaccaridi. La fotosintesi ossigenica. Pigmenti clorofilliani e non. Fase
luce dipendente della fotosintesi ossigenica. Fotosistemi II e I (complesso antenna, centro
di reazione, accettore primario). Catena di trasporto di elettroni tra i due fotosistemi e ATPsintetasi. Fosforilazione ciclica. Fase luce indipendente e il ciclo di Calvin. Fotosintesi
anossigenica (batteri solfurei e non solfurei). Differenze tra fotosintesi ossigenica e
anossigenica (pigmenti, solo un fotosistema, agenti riducenti, esempi). Altre vie per
produrre glucosio: ciclo riduttivo “inverso” del TCA, gluconeogenesi, lattasi, amilasi.
Sintesi trigliceridi (da G3P e acetilCoA) e aminoacidi (transaminazione).
Sintesi proteine. Codice genetico (universale, a triplette o codoni, degenerato). Trascrizione
(Sequenza promotore, proteina sigma, RNA polimerasi, gene e sequenza terminatore).
RNA transfer (struttura e funzione). Traduzione (fase d’inizio, allungamento e terminazione).
Poliribosomi. Differenze tra trascrizione e traduzione nei procarioti e negli eucarioti (introni,
ribosomi, RNA polimerasi, localizzazione).
Genetica batterica. Cromonema (caratteristiche: aploide,senza introni, senza istoni,
presenza di operoni, non rindondante). Operoni (promotore, operatore e cistroni). Controllo
della trascrizione e della traduzione: Operone lattosio e triptofano. Plasmidi (coniugativi e
non). Elementi trasponibili (IS sequenze di inserzione, trasposomi, elementi invertibili).
Mutazioni (cause, mutazioni geniche o puntiformi, cromosomiche) e conseguenze al livello
fenotipico. Meccanismi di ricombinazione:1- Trasformazione e fattori che aumentano
l’efficienza della trasformazione. Esperimento di Griffith. 2-Trasduzione (generalizzata e
specializzata). 3-Coniugazione (F+ F-, Hfr F-).
Ricombinazione omologa. Variazione batterica (variazioni morfologiche, colturali,
biochimiche, di virulenza e di sensibilità agli antibiotici).
4. La patogenicità dei batteri
Batteri simbionti, commensali e parassiti. Batteri opportunisti. Meccanismo dell’azione
patogena nei batteri. Carica batterica. Patogenicità e virulenza. Misure di patogenicità (ID 50,
Dl50 e DML). Patogenesi delle infezioni: invasività e produzione di tossine. Invasività
determinata da adesività, produzione di enzimi extracellulari (coagulasi, collagenasi,
emolisine, ialuronidasi, streptochinasi) e inibizione della fagocitosi. Produzione di tossine:
endotossine (lipide A) e esotossine (peptide A e peptide B, anatossine). Differenze tra
esotossine e endotossine (batteri che le producono con esempi, natura chimica, stabilità
termica, formazione di anatossine/tossoidi, specificità d’azione, pirogenicità).
5. Batteri patogeni
Caratteristiche morfologiche, colturali, metaboliche e patologie associate ai seguenti batteri.
Gram +: Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes (beta-emolitico di gruppo A),
Bacillus anthracis, Clostridium tetani, Mycobacterium tubercolosis. Gram - :
Enterobatteriacee (genere), Escherichia coli, Salmonella, Pseudomonas aeruginosa,
Neisseria meningitidis.
Saper riconoscere per le seguenti specie batteriche la morfologia, Gram e tipo di patologia
associata (Cocchi Gram +: Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecalis:Clostridium
botulinum, Corynebacterium diphtheriae, Lactobacillus, Listeria monocytogenes. . Bacilli
Gram - Enterobatteri: Shigella dysenteriae, Klebsiella pnumoniae, Serratia marcescens,
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Yersinia pestis. Vibrioni: Vibrio cholerae, Helicobacter pylori. Bacilli Gram -: Haemophilus
influenzae Spirochete: Trepomema pallidum , Leptospira).
6. Virus
Composizione e struttura dei virus (core, capside, envelope). Struttura elicoidale,
icosaedrica e complessa del capside. Peplomeri o spicole. Genoma virale (DNA o RNA,
doppio o singolo filamento). Interazione virus-cellula: adsorbimento (riconoscimento
recettori e antirecettori), penetrazione (endocitosi, fusione), spolazione ed esposizione del
genoma, replicazione del genoma (virus a DNA con esempio herpes simplex, virus a RNA +
con esempio poliovirus , RNA-, RNA +-, RNA+ retrovirus con esempio virus HIV),
assemblaggio e rilascio della progenie (gemmazione, esocitosi). Effetti dell’infezione virale
(infezioni virali produttive e citolitiche, abortive, integrative-provirus, persistenti, inclusioni o
alterazioni cellulari).
Materiale utilizzato:
- libro di testo (Biologia e microbiologia sanitaria, Eudes Lanciotti, Ed. Zanichelli)
- fotocopie fornite dal docente durante l’anno scolastico (glicolisi, respirazione aerobica,
fotosintesi ossigenica, mutazioni)
- tabella microrganismi patogeni elaborata dalla classe
- appunti durante le lezioni (duplicazione DNA, fotosintesi anossigenica)
Per la prova orale degli alunni con giudizio sospeso si considerano i primi 5 punti del
programma.
Attività assegnate a tutta la classe: Studiare bene il capitolo 12 (virus) da pag 284 a pag
295 e da pag 299 a pag 303. Saper riconoscere per le seguenti specie virali il tipo di genoma
presente (DNA o RNA), la presenza o assenza dell’envelope e tipo di patologia associata:
Papillomaviridae, Adenoviridae, Herperviridae (Simplexvirus, Varicellovirus), Cytomegalovirus,
Poxviridae (virus del vaiolo), Hepadnaviridae (virus epatite B o HBV), Picornaviridae
(Poliovirus, Rhinovirus, virus epatite A o HAV), Rubivirus o virus della rosolia, virus epatite C,
Retroviridae (virus HIV), Orthomyviridae (influenzavirus), Paramyxoviridae (Morbillusvirus).
Viroidi , virusoidi e prioni. Costruire una tabella riassuntiva dei virus indicati.
PROGRAMMA DI LABORATORIO ALLEGATO
Vicenza, ______________
I DOCENTI DELLA MATERIA
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Gli allievi : ________________________________
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ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE “S. BOSCARDIN”
INDIRIZZO BIOTECNOLOGICO - ARTICOLAZIONE SANITARIA
PROGRAMMA DI LABORATORIO DI BIOLOGIA, MICROBIOLOGIA E TECNOLOGIE DI
CONTROLLO SANITARIO
anno scolastico 2013/14
CLASSE QUARTA SEZIONE C
docenti: ROSA MONICA - TEOT FRANCESCA
DETERMINAZIONI QUANTITATIVE
Principi teorici dei principali metodi utilizzati in microbiologia per le determinazioni quantitative dei microrganismi.
Conta microbica indiretta vitale : metodo inglobamento , spatolamento
Conta microbica indiretta vitale, probabilistica: metodo MPN
Conta microbica indiretta vitale, semiquantitativa : semina con ansa calibrata, uso di metodi tipo dip - slide
COLORAZIONI BATTERICHE
Tecnica di allestimento di un preparato microbico su vetrino, per colorazioni definitive.
Colorazione monocromatica,
La colorazione di Gram , informazioni associate ( affinità tintoriale, morfologia batterica ).
La colorazione di Gram , Test rapido . Limiti
La colorazione della spora: metodo di Alessandrini, metodo con verde malachite ( solo teorico )
La colorazione delle ciglia : colorazione di Leifson
PRINCIPALI TERRENI SELETTIVI/DIFERENZIALI IN USO NEL LABORATORIO DI MICROBIOLOGIA
Caratteristiche , elementi selettivi, differenziali, sviluppo, utilizzo dei seguenti terreni di coltura:
Agar Mannite Salato , Agar Baird Parker, Agar Chrom Staf
Agar Mc Conkey , Agar TBX , Agar ECC
Agar Cetrimide, Agar Pseudomonas Chrom
PROVE BIOCHIMICHE PER IL RICONOSCIMENTO MICROBICO
Principi teorici, reazioni, substrati, enzimi coinvolti nelle determinazioni dei seguenti test:
test brodo rosso fenolo ( proposto con diversi carboidrati )
test o/f (proposto con diversi carboidrati )test TSI
test peptone ferro agar
test MR - VP
test idrolisi dell'amido
test catalasi e ossidasi
test citrato
test idrolisi della gelatina
test indolo
significato delle prove IMViC
Al termine di ogni modulo proposto, è stata eseguita la tabellazione dei dati, la loro elaborazione e le
opportune valutazione del lavoro svolto dagli studenti
DATA
Prof.ssa Monica Rosa
STUDENTI
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Prof.ssa Teot Francesca
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