METODOLOGIE MICROBIOLOGICHE INTEGRATE: APPLICAZIONI IN BIOLOGIA

Il corso di Metodologie Microbiologiche Integrate: Applicazioni in Biologia ha l’obiettivo di approfondire le conoscenze e competenze specifiche sui metodi colturali e molecolari in ambito microbiologico con particolare attenzione ai microrganismi esigenti (“fastidious”), nonché alla crescita batterica, identificazione molecolare e conteggio microbico in differenti campioni biologici. Inoltre, il corso mira a fornire competenze sui meccanismi di trasformazione genetica naturale e di coniugazione batterica con particolare riferimento al trasferimento genico e loro utilizzo in ambito clinico, ambientale e biotecnologico. L’insegnamento si propone infine di sviluppare conoscenze e competenze sugli ecosistemi microbici.

Per una proficua comprensione dei contenuti dell'insegnamento è indispensabile che lo studente possieda

adeguate conoscenze di base di Microbiologia e Genetica

Obbligatoria.

Il corso si articola in lezioni frontali (4 CFU) e attività pratiche di laboratorio (2 CFU), finalizzate a integrare le conoscenze teoriche con l’acquisizione di competenze sperimentali. le lezioni frontali includono: 

 Unità 1: Crescita e conta batterica

• Comprendere le dinamiche della crescita batterica, i modelli di cinetica di popolazione (curve di crescita e killing) e le esigenze metaboliche dei microrganismi esigenti (fastidious).

·         Tecniche dirette e indirette di conta batterica, vitali e totali, applicate a campioni biologici, clinici, alimentari e ambientali.

Unità 2: Approcci molecolari

·         Limiti della microbiologia classica e introduzione alle tecniche molecolari (PCR, qPCR).

·         Ottimizzazione e implementazione di protocolli di estrazione del DNA da campioni biologici. Saggi di PCR e qPCR per l'identificazione e quantificazione molecolare.

Unità 3: Trasferimento Genico Orizzontale (HGT)

• Descrivere i meccanismi molecolari di trasformazione naturale e coniugazione batterica, con particolare focus sul ruolo di plasmidi e trasposoni nella diffusione di tratti fenotipici. Comprendere la struttura e la funzione di plasmidi modello di interesse clinico e ambientale.
• Modelli molecolari di trasformazione naturale: competenza in Streptococcus pneumoniae e Streptococcus salivarius. Studio del modello di coniugazione in Staphylococcus spp. e meccanismi di trasferimento del gene ermC (resistenza ai macrolidi).

·         Ingegneria batterica: Utilizzo dei modelli di HGT per la risoluzione di problematiche di ingegneria genetica e trasferimento genico applicato alle biotecnologie.

Unità 4: Interazioni microbiche e applicazioni ambientali

·         Interazioni microbiche negli ecosistemi: Studio delle dinamiche di popolazione e dei meccanismi di simbiosi (mutualismo, cooperazione, commensalismo, parassitismo).

·         Principi di biorisanamento (Bioremediation): Sfruttamento delle vie metaboliche microbiche e del trasferimento genico orizzontale per la degradazione di inquinanti e xenobiotici in ambiente.

 Attività di laboratorio (2 CFU)

Le esercitazioni pratiche prevedono l'applicazione dei seguenti protocolli:

·         Allestimento di curve di crescita batterica, campionamento temporale e calcolo dei parametri cinetici tramite densità ottica (OD) e correlazione con le CFU.

·         Esecuzione di conte totali e conte vitali (semina per spatolamento e inclusione) su campioni biologici differenti.

·         Estrazione e purificazione del DNA genomico batterico da campioni biologici complessi mediante protocolli di lisi meccanica ed enzimatica.

·         Allestimento di una reazione di PCR per l'amplificazione di geni target (es. rRNA 16S o marcatori specifici) e controllo dei campioni mediante elettroforesi su gel di agarosio.

·         Simulazione/Saggio di Trasferimento Genico: Analisi fenotipica di ceppi transconiuganti o trasformanti (es. screening su piastra per la resistenza conferita dal gene ermC o marcatori cromosomici).

Testi di riferimento

1) Gianni Dehò e Enrica Galli. Biologia dei microrganismi. Casa editrice Ambrosiana.

2) Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale.  Pearson Editore.

3) Articoli scientifici forniti dal docente di riferimento.

Prova orale finale volta a verificare l'acquisizione delle conoscenze teoriche del programma (cinetica, HGT, ecosistemi) e la capacità dello studente di commentare e interpretare i protocolli molecolari e colturali eseguiti durante il laboratorio

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali, Prof.ssa Giuseppina Alongi.