- Oggetto:
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I. MICROBIOLOGIA GENERALE
- Oggetto:
General Microbiology
- Oggetto:
Anno accademico 2022/2023
- Codice dell'attività didattica
- MED2875
- Docente
- Prof.ssa Valentina Dell'oste (Docente Responsabile del Corso Integrato)
- Corso di studi
- [f070-c711] TECNICHE DI LABORATORIO BIOMEDICO (ABILITANTE ALLA PROFESSIONE SANITARIA DI TECNICO DI LABORATORIO BIOMEDICO)
- Anno
- 2° anno
- Periodo didattico
- Primo semestre
- Tipologia
- Di base
- Crediti/Valenza
- 5
- SSD dell'attività didattica
- MED/07 - microbiologia e microbiologia clinica
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Obbligatoria
- Tipologia d'esame
- Orale
- Propedeutico a
- Insegnamenti 3° anno
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Questo insegnamento si pone come obiettivo formativo il fornire conoscenze in ambito microbiologico, in particolare per quanto concerne l'apprendimento delle proprietà peculiari e distintive della cellula batterica (caratteristiche strutturali, di crescita, metaboliche e genetiche), dei fattori influenzanti la crescita dei microrganismi e dell'interazione ospite-parassita. Lo studente dovrà inoltre apprendere le principali caratteristiche dei miceti. Verranno acquisite competenze dettagliate teoriche-pratiche sulle principali tecniche microbiologiche di base, necessarie per la diagnosi di laboratorio di batteri e miceti, con cenni alle biotecnologie microbiche. Verranno forniti i principi sulla conservazione e le fonti di contaminazione delle materie prime e degli alimenti e degli ambienti nei quali vengono lavorati, le tecniche di campionamento, le analisi microbiologiche effettuate su diverse matrici alimentari.
Le conoscenze acquisite saranno quindi utilizzate per affrontare i successivi insegnamenti di Microbiologia Speciale e Tecniche Diagnostiche.
This course aims to provide knowledge in the field of microbiology, particularly with regard to learning the peculiar and distinctive properties of bacterial cells (structural, growth, metabolic, and genetic characteristics), factors influencing the growth of microorganisms, and host-parasite interaction. The student should also learn the main characteristics of mycetes. Detailed theoretical-practical skills will be acquired on the main basic microbiological techniques required for laboratory diagnosis of bacteria and mycetes, with nods to microbial biotechnology. Principles on storage and sources of contamination of raw materials and foods and the environments in which they are processed, sampling techniques, and microbiological analyses performed on various food matrices will be provided.The knowledge acquired in this course will then be harnessed for the subsequent teachings of Special Microbiology and Diagnostic Techniques.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. Alla fine dell’insegnamento studenti e studentesse dovranno:
- Aver appreso le nozioni di base sulla struttura e sulle funzioni della cellula batterica e funginea, le tecniche di coltivazione dei batteri e dei miceti, i principali metodi di diagnosi di laboratorio ed i principi di terapia delle malattie ad eziologia batterica e fungina;
- Aver acquisito le conoscenze sulle intossicazioni e tossinfezioni alimentari ad eziologia microbica e sulle analisi microbiologiche relative alle diverse matrici alimentari.
CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE APPLICATE. Al termine dell'insegnamento, studenti e studentesse dovranno aver acquisito le basi teoriche per:
- Allestire e colorare un preparato mediante la colorazione di gram;
- Utilizzare un microscopio ottico per osservazioni batteriche e fungine;
- Applicare il percorso diagnostico più opportuno per i differenti campioni biologici nell’ambito microbiologico;
- Identificare i metodi colturali più appropriati per le diverse tipologia di batteri;
- Riconoscere le tecniche per determinazione dell’attività antimicrobica in vitro.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Alla fine dell’insegnamento studenti e studentesse dovranno avere una chiara visione della cellula batterica e della sua fisiologia, in considerazione alle metodiche diagnostiche più appropriate per identificarla.
ABILITA' COMUNICATIVE. Al termine dell’insegnamento studenti e studentesse dovranno essere in grado di utilizzare un linguaggio scientifico rigoroso su temi in ambito microbiologico, sia nella forma scritta che orale, unitamente all'utilizzo e alla discussione di schemi grafici e immagini per rappresentare i modelli descrittivi della materia.
CAPACITA' DI APPRENDIMENTO. Alla fine dell’insegnamento studenti e studentesse avranno maturato un metodo di studio adeguato e un pensiero critico della materia, attraverso l'utilizzo del materiale fornito a lezione, integrato con altre risorse (libri di testo e risorse on-line, precedentemente discusse con il Docente).
KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. At the end of the course, students should:
- Have learned the basics of the structure and functions of the bacterial and fungal cell, cultivation techniques of bacteria and mycetes, the main methods of laboratory diagnosis, and the principles of therapy of diseases with bacterial and fungal etiology;
- Have acquired an appropriate knowledge of food poisonings and toxins with microbial etiology and microbiological analysis related to different food matrices.
APPLIED KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. Upon completion of the teaching, students should have acquired the theoretical basis for:
- Set up and stain a preparation by gram staining;
- Use a light microscope for bacterial and fungal observations;
- Apply the most appropriate diagnostic pathway for different biological specimens in the field of microbiology;
- Identify the most appropriate culture methods for different types of bacteria;
- Recognize techniques for the determination of antimicrobial activity in vitro.
AUTONOMY OF JUDGMENT. By the end of the teaching, students should have a clear understanding of the bacterial cell and its physiology, in consideration of the most appropriate diagnostic methods to identify it.
COMMUNICATION SKILLS. Upon completion of the teaching students should be able to use rigorous scientific language on topics in the field of microbiology, both in written and oral form, together with the use and discussion of graphic diagrams and images to represent descriptive patterns of the subject.
LEARNING SKILLS. By the end of the teaching, students will have developed an adequate study method and critical thinking of the subject, through the material provided in class, supplemented with other resources (textbooks and online resources, previously discussed with the Lecturer).
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L’Insegnamento si articola in due moduli, con un totale di 60 ore di lezione:
Microbiologia generale: prevede 60 ore di lezione di didattica frontale che si svolgono in aula con l’ausilio di proiezioni (4 CFU). Verranno svolti seminari su temi specifici, quali l'applicazione dei microorganismi nelle biotecnologie microbiche e approfondimenti sulla biologia molecolare e la genetica batterica.
Microbiologia degli alimenti: prevede 12 ore di lezione (1 CFU) di didattica frontale che si svolgono in aula con l’ausilio di proiezioni e seminari in tema di casistiche specifiche e utilizzo dei microorganismi in campo alimentare.
Le lezioni verrano svolte in presenza o eccezionalmente, a causa dell'emergenza Coronavirus, a distanza via Webex, oppure in regime misto qualora subentrino problematiche che non consentano la lezione in presenza.
The Teaching is divided into two modules, with a total of 60 hours of lectures:
General Microbiology: includes 60 hours of lectures held in the classroom with the aid of projections (4 CFU). Seminars will be held on specific topics, such as the application of microorganisms in microbial biotechnology and in-depth studies on molecular biology and bacterial genetics.
Food Microbiology: it includes 12 hours of lectures (1 CFU) that take place in the classroom with the help of projections and seminars on specific cases and the use of microorganisms in the food field.
Classes will be conducted in-person or exceptionally, due to the Coronavirus emergency, remotely via Webex, or on a blended basis if issues arise that do not allow for in-person classes.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
Microbiologia generale. L’esame consiste in una prova orale, valutata in trentesimi, in cui verranno poste due-tre domande sulla parte di microbiologia generale ed una domanda sulla parte relativa alle tecniche colturali ed ai principali metodi diagnostici di laboratorio.
Microbiologia degli alimenti. L’esame consiste in una prova orale, valutata in trentesimi, con due domande: la prima domanda verterà su argomenti generali relativi alla microbiologia degli alimenti, la seconda sulla parte di microbiologia industriale.
Il voto finale del corso integrato sarà dato dalla somma delle medie pesate dei due moduli, basandosi sui CFU di ciascuna. L'esame viene considerato superato con votazione ≥18/30 in entrambi i moduli.
General microbiology: at the end of the course, the final grade will be determined by an oral examination. This exam consists of questions that aim to evaluate the capacity of the students to answer in a clear, concise manner and with appropriate language for technical and scientific terms. Two questions cover the entire program of general microbiology listen to the lessons, whereas one question will be based on diagnostic microbiology.
Food microbiology: at the end of the course, the final grade will be determined by an oral examination. This exam consists of 2 questions that aim to evaluate the capacity of the students to answer in a clear, concise manner and with appropriate language for technical and scientific terms. One question is about the program of food microbiology listen to the lessons, whereas one question will be based on industrial microbiology.
The examination is passed by the student with a minimum grade of 18/30 in both disciplines.
- Oggetto:
Attività di supporto
Non sono presenti attività opzionali ma i docenti ed i collaboratori alla didattica del corso integrato sono disponibili per rispondere ai quesiti degli studenti al di fuori dell’orario delle lezioni, previo appuntamento.Optional activities are not scheduled for this course. Teachers and collaborators are available for students by appointment.- Oggetto:
Programma
Microbiologia Generale
Introduzione alla microbiologia: microrganismi e loro ambiente naturale; impatto dei microrganismi sull’uomo; cenni storici sulle scoperte in microbiologia.
Differenze tra eucarioti e procarioti
Caratteristiche della cellula procariota: forma e dimensione; membrana citoplasmatica (struttura, composizione e funzione, PBP, membrane degli Archea); parete cellulare (differenze tra Gram-positivi e Gram-negativi, tecnica della colorazione di Gram; pseudomureina degli Archea); citoplasma, corpo nucleoide.
Altre strutture facoltative della cellula batterica: capsula e strato mucoso, pili e fimbrie, flagelli, inclusioni cellulari, vescicole gassose.
La locomozione microbica: movimento flagellare, motilità per scivolamento, tassie microbiche.
Il differenziamento: differenziamento temporaneo; differenziamento reale: pleiomorfismo, divisione cellulare, crescita batterica, ciclo L.
La crescita dei microrganismi: divisione della cellula batterica, concetto di crescita esponenziale, colture continue, misura della crescita microbica (conta vitale, turbidimetria), fattori che influenzano la crescita microbica (temperatura, pH, O2 e grado di umidità).
Le endospore: struttura, caratteristiche, sporulazione e germinazione.
Caratteristiche della diversità metabolica dei procarioti
Biologia molecolare dei batteri: cromosomi e plasmidi; duplicazione ed espressione del genoma dei procarioti; genomica microbica;
Regolazione dell’espressione genica: proteine che legano il DNA e regolazione della trascrizione; risposte all’ambiente; trasduzione del segnale a due componenti; esempi di regolazione globale; regolazione mediata da RNA (riboswitch, sistema CRISPR, attenuazione).
Genetica batterica: mutazioni puntiformi; mutazioni spontanee o indotte; scambio genico nelle cellule procariote (ricombinazione genica): trasformazione (esperimento di Griffith), coniugazione (fattore F), trasduzione generalizzata e specializzata; ciclo litico e lisogeno di un batteriofago; conversione fagica; trasposoni e sequenze d’inserzione.
Relazioni ecologiche tra microrganismi: commensalismo, mutualismo, parassitismo, competizione, antagonismo; quorum sensing e biofilm.
Distribuzione della microflora normale del corpo umano.
Meccanismi di patogenesi batterica: contaminazione, infezione e moltiplicazione; patogenicità; fattori favorenti la sopravvivenza dei microrganismi nell’ospite; le tossine batteriche: esotossine (classificazione e meccanismo di azione), endotossine (meccanismo di azione e struttura).
Controllo della crescita microbica: metodi fisici (calore, radiazione, filtrazione) e chimici (agenti chimici sterilizzanti, disinfettanti, antisettici, germicidi); chemioterapici e antibiotici: classificazione (di parete, con attività sulla membrana citoplasmatica, sulla sintesi degli acidi nucleici, inibitori della sintesi proteica); determinazione dell’attività antimicrobica in vitro: diluizione in liquido (MIC e MBC), diluizione in solido, diffusione in solido. Kirby-Bauer: antibiogramma; meccanismi di resistenza batterica ai chemioantibiotici e trasmissione genica.
Microbiologia e immunologia diagnostica: isolamento di patogeni da campioni clinici (osservazione microscopica, colorazioni, terreni di coltura); metodi di identificazione basati sulla crescita; saggi di sensibilità ai farmaci antimicrobici; sicurezza nei laboratori di microbiologia; immunologia e metodi diagnostici.
Cenni di biotecnologie microbiche: utilizzo di microrganismi per la produzione di proteine ricombinanti; allestimento di vaccini.
Micologia generale: caratteristiche, classificazione dei funghi, esame macroscopico e microscopico dei lieviti e dei funghi filamentosi, riproduzione sessuata ed asessuata, conidiogenesi tallica e conidiogenesi blastica.
Microbiologia degli Alimenti
Conservazione degli alimenti e malattie microbiche di origine alimentare: la crescita microbica e il deterioramento dei cibi, la conservazione degli alimenti, malattie di origine alimentare e campionamento microbico, esempi di intossicazioni e infezioni alimentari, malattie da prioni.
Analisi microbiologica degli alimenti
La microbiologia industriale applicata all’industria alimentare e della salute.
General microbiology
Prokaryotic cells: size, shape and arrangement. The cell wall: peptidoglycan, outer membrane, periplasmic space. Gram-positive and Gram-negative bacteria. The cell membrane (PBPs and the movement of substances across membranes). Internal structures: cytoplasm, ribosomes, nuclear regions, internal membrane system and inclusions. External structures: flagella (chemotaxis), pili, glycocalix, capsule and slime layer. Microscopy and Staining. Light microscopy, dark-field microscopy, fluorescence microscopy and electron microscopy. Preparation of specimens for the light microscope and principles of staining. The Gram stain, the Ziehl-Neelsen Acid-Fast stain and special stain procedures (negative staining, flagella staining and endospores staining). Temporary and real differentiation (cell division, phases of growth, L cycle and the spora). Factors affecting bacterial growth: environmental factors (temperature, pH, O2 and osmotic pressure) and nutritional factors. Culturing bacteria: culture media (types of media, selective, differential and enrichment media). Metabolism: anaerobic metabolism (anaerobic respiration and fermentation) and aerobic metabolism (aerobic respiration). Biosynthetic activities. Bacterial genome and its organization. Plasmids: characteristics and functions. Duplication of DNA. Transcription and protein synthesis. Operons: lactose and tryptophan. Mutations. The types and the significance of gene transfer: transformation (Griffith experiment), conjugation (factor F), transduction (generalized and specialized). Host-microbes relationships: symbiosis, contamination, infection and disease. Normal (indigenous) microflora. The disease process: direct actions of bacteria and bacterial toxins. Esotoxins (classification, mechanism of action and structure) and endotoxins (mechanism of action and structure). Control of microbial growth: principles of sterilization, disinfection and antisepsis. Physical and chemical agents mechanisms of actions. Antimicrobial chemotherapy: general properties of antimicrobial agents (selective toxicity, spectrum of activity, modes of actions). Antibacterial agents. The resistance of microorganisms to antimicrobial agents and gene trasmission. Determining microbial sensitivities to antimicrobial agents (dilution method and disk diffusion method). Specimens (i.e. stool, urine, blood, swabs) collection, transport, microscopic examination, isolation procedures, interpretation of cultures and biochemical procedures for bacterial identification. Fungi: characteristic, classification and reproduction (sexual and asexual). Fungal macroscopic and microscopic examination.
Food Microbiology:
Factors controlling microbial growth: the temperature. High temperatures: characteristics of thermo-resistance and factors that influence the thermo-microbial resistance; heat treatments to reduce the microbial load (pasteurization, sterilization) and emerging technologies without heat treatment; definition of preserved food, semi-preserved food and fresh products. Low temperatures: refrigeration and freezing. Radiation. Ionizing radiation (beta, X and gamma rays), non-ionizing radiation (ultrasonic, infrared, UV), radio-resistance and factors influencing the radio-resistance. The water activity. Acidity (pH). Redox potential: the gases. Modified atmosphere. Additives.
Contamination of food: definitions of primary and secondary contamination. Microorganisms used as indicators of quality and safety. Sources of contamination: air, soil, water, plants, animals, man. Alterations caused by microbial growth. No microbial biological contamination and no biological contamination. Hygiene and HACCP. Environmental contamination and sources of contamination (raw materials and water, confined air, surfaces, structures, plant and machinery and tools, staff). Cross-contamination. Environmental hygiene: cleaning and monitoring (microbiological control of confined air, surfaces and personnel).
Sampling: Key elements of a sample. Sampling plan. Sampling of foodstuffs and related examples.
Microbiological analysis of food: microbiology of packaging. Examples of monitoring of water and foods.
Methods and cultural media for the microbiological analysis of food: sample preparation, spread plate methods, plate counting techniques. Isolation and identification of foodborne microorganisms. Immunoassays and molecular testing. Other indirect techniques.
Industrial microbiology: industrial microorganisms, fermentation systems, food and beverage fermentations, food additives and supplements, microbial enzymes, health care products (antibiotics).
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Microbiologia Generale
Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. Pearson
Lembo, Donalisio, Landolfo. Microbiologia per le professioni sanitarie. EdiSES
Microbiologia degli alimenti
Galli Volonterio. Microbiologia degli alimenti. Casa Editrice Ambrosiana
Farris, Gobbetti, Neviani, vincenzini. Microbiologia dei prodotti alimentari. Casa Editrice Ambrosiana
- Oggetto:
Note
Il materiale didattico delle lezioni è reperibile sulla piattaforma Moodle, ai link disponibili nei singoli moduli.
Lecture materials can be found on the Moodle platform, at the links available in the individual modules.
- Oggetto:
Moduli didattici
- Microbiologia degli alimenti (MED2875B)
- Microbiologia Generale (MED2875A)
- Oggetto:
