Anno Accademico 20016/2017

Corso di Laurea in Viticoltura ed enologia

MICROBIOLOGIA GENERALE(6 crediti)

prof. Simone Guglielmetti

CALENDARIO DELLE LEZIONI ANNO ACCADEMICO 2015/16

2

Eventuali cambiamenti al calendario delle lezioni/esercitazioni (per

imprevisti) saranno segnalati il prima possibile alla pagina web

http://users.unimi.it/sguglie/WP/e in bacheda del Corso di Laurea

(http://www.agraria.unimi.it/CDL/bacheca.php?cdl=G25 )

• primo semestre a.a. 2016/17: 26 settembre 2016 - 20 gennaio 2017• Periodo di sospensione per appelli d'esame e prove in itinere: 21-25 novembre 2016

Orario Aula Ore di lezione

Giov 29-set 14:30 3 2

Ven 30-set 11:30 3 2

Giov 06-ott 15:30 3 2

Ven 07-ott 11:30 3 2

Giov 13-ott 15:30 3 2

Ven 14-ott 11:30 3 2

Mar 18-ott 08:30 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Giov 20-ott 15:30 3 2

Ven 21-ott 11:30 3 2

Mar 25-ott 08:30 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Giov 27-ott Non c'è lezione

Ven 28-ott 11:30 3 2

Giov 03-nov 15:30 3 2

Ven 04-nov 11:30 3 2

Mar 08-nov 08:30 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Giov 10-nov 15:30 3 2

Ven 11-nov 11:30 3 2

Mer 16-nov 08:30 3 2

Giov 17-nov 15:30 3 2

Ven 18-nov 11:30 3 2

Giov 24-nov 13:30 3 PROVA IN ITINERE

Mar 29-nov 08:30 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Giov 01-dic 15:30 3 2

Ven 02-dic 11:30 3 2

Mar 13-nov 08:30 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Giov 15-dic 15:30 3 2

Ven 16-dic 11:30 3 2

Mar 20-dic 08:30 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Gennaio: seconda prova in itinere (DA DEFINIRE)

CORREZIONE:LA LEZIONE SARÀ SVOLTA REGOLARMENTE (dalle 15:30)

Ogni lezione di questo corso prevede 2 ore accademiche (45 min di lezione frontale ciascuna, ovvero 90 min)

MERCOLEDÌ: Inizio ore 8:30 – termine della lezione all e ore 10:00 (senza pausa)GIOVEDÌ: Inizio ore 15:30 – termine della lezione alle ore 17:00 (senza pausa)VENERDÌ: Inizio ore 11:30 – termine della lezione alle ore 13:00 (senza pausa)

SI RICHIEDE PUNTUALITÀ

3

- Il corso prevede lo svolgimento di attività di laboratorio (perpartecipare alle esercitazioni è necessario iscriversi a l ezioneentro il 9 ottobre)

- Ci si può iscrivere da oggi ad uno dei due turni previsti:PRIMO TURNO: 18 ottobre, 25 ottobre e 8 novembre

SECONDO TURNO: 29 novembre, 13 dicembre e 20 dicembre

Le esercitazioni saranno il martedì mattina , dalle ore 8:30 alle ore12:00 circa.

Chi segue potrà sostenere l’esame di Microbiologia Generale attraverso due «prove in itinere» che sara nno il giorno giovedì 24 novembre (aula 3, ore 13:30) e a inizio

gennaio (aula e orario da definire)(l’iscrizione avverrà a lezione)

Ci saranno poi tre appelli d’esame tra fine gennaio e inizio febbraio. I successivi appelli saranno a giugno/luglio.

L’iscrizione agli appelli dovrà avvenire obbligatoriamente attraverso SIFA

L’esame, sia per le prove in itinere sia per gli ap pelli, sarà SCRITTO (solo chi ha frequentato le lezioni può chiedere di sostenere l’esame ORALE)

4

Informazioni generali sul corsoIl materiale mostrato a lezione sarà disponibile on line al sito: http://users.unimi.it/sguglie/WP/

- Testi principali di riferimento:

SCHAECHTER M., INGRAHAM J.L., NEIDHARDT F.C.

MICROBIOLOGIAZanichelli Editore

MADIGAN M.T., MARTINKO J.M., STAHL D.A.,CLARK D.P.

BROCK. BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI

1. Microbiologia generale

Pearson Editore

5

Al momento è già disponibile il materiale dell'anno accademico 2015/2016

Il materiale dell'anno 2016/2017, invece, verrà reso disponibile volta per volta, dopo ogni lezioneIl materiale di quest’anno può essere differente, in alcune parti, rispetto a quello dello scorso anno

PER CHI NON SEGUE: è fondamentale procurarsi gli appunti di un collega studente.Consiglio inoltre di parlare con un collega studente che ha seguito il mio corso esuperato il mio esame prima di iscriversi e sostenere l’esame

Suggerisco di ricorrere al testo esclusivamente quando un argomento trattatonelle slide non vi è chiaro

MICROBIOLOGIA (mikrós, piccolo; bíos, vita; lógos, discorso): branca della

biologia che studia gli esseri viventi le cui dimensioni sono dell’ordine di grandezza

dei micrometri (10-6 m).

La microbiologia è una disciplina giovane

- Metà del XVII secolo: prime osservazioni di Antonievan Leeuwenhoek

- Metà del XIX secolo: Luis Pasteur pone fine alla disputa sulla generazione spontanea

- Fino al 1940 circa, la microbiologia è prevalentemente rivolta allo studio degli agenti patogeni

- Dagli anni ’50 si sviluppano le industrie biotecnologiche, cioè l’industria che si avvale dei microrganismi come fossero «minilaboratori» di produzione

Il microscopio di van Leewenhoek

Il mondo dei microrganismi

6

Antonie van Leewenhoek

Louis PasteurCarlo Linneo

Hans Joachim Christian Gram7

I microrganismi (MO) sono indispensabili per la vit a

I MO sono responsabili dei cicli della materia (Carbonio, Azoto, Fosforo, Zolfo)

I MO occupano un posto centrale nella catena alimentare- costituiscono il plancton: alghe (fitoplancton) e protozoi (zooplancton)- i MO autotrofi producono materia organica da quella inorganica

I MO associati at tratto intestinale dell’uomo (il microbiota intestinale) e di molti animali sono indispensabili per la sopravvivenza del loro ospite- Dirigono lo sviluppo del sistema immunitario, producono vitamine, proteggono dai patogeni, etc.

Materia organica (amido, cellulosa, pectina, lignina…)

BATTERI FUNGHI

CO2

ORGANISMI FOTOSINTETICI

Azoto organico(proteine, peptidi, DNA)

BATTERI SAPROFITI (PROTEOLITICI)

(Clostridium, Bacillus, Pseudomonas) Azoto inorganico

(NH4+)

NO3-

Assimilazione da parte delle piante

Azotobacter, RhizobiumMO fissatori dell’N2 (azotofissatori):

NO2-

8

La classificazione dei viventi

Classificazione dei 5 regni (Whittaker, 1978)

Eucarioti pluricellulari

Procarioti unicellulari

Eucarioti unicellulari

Eucarioti unicellulari (LIEVITI) e pluricellulari

(MUFFE e FUNGHI) Eucarioti pluricellulari

ALGHE e PROTOZOOI

BATTERI, ARCHEOBATTERI e CIANOBATTERI (alghe azzurre)

9

BA

CT

ER

IAA

RK

AE

AE

UK

AR

YA

DOMINIO

Classificazione a 3 domini (imperi) e 6 regni(prevalente negli USA)

REGNO

PROCARIOTI

10

Cellula procariotica ed eucariotica

Cellula procarioticacitoplasma come gel semifluido, privo di strutture ed organuli, in cui vi sono dispersi i ribosomi

Cellula eucarioticacitoplasma organizzato per la presenza di strutture quali il citoscheletro, il reticolo endoplasmatico, l’apparato del Golgi, organuli (mitocondri, ribosomi, lisosomi, cloroplasti)

La differenza principale consiste nell’assenza di un nucleo nelle cellule procariotiche (pro, prima; kárion, nucleo)

11

PARETE

RIBOSOMI

NUCLEOIDE

La cellula procariota al microscopio elettronico

12

13

14

La nomenclatura binomiale

Fu ideata da Carlo Linneo nel XVIII secolo (1753)

È basata sul concetto di SPECIE, intesa come l’INSIEME DEGLI INDIVIDUICHE PRESENTANO UN ELEVATO NUMERO DI CARATTERISTICHECOMUNI E DI SOMIGLIANZE A LIVELLO ANATOMO-MORFOLOGICO E, PIÙIN GENERALE, FISIOLOGICO: TALI CARATTERISTICHE DIFFERENZIANOGLI INDIVIDUI DI UNA SPECIE DA QUELLI DI TUTTE LE ALTRE

Prevede l’utilizzo di due termini latini o latinizzati. Il primo è l’epiteto generico (incorsivo, maiuscolo; spesso abbreviato alla prima lettera), il secondo è l’epitetospecifico (corsivo, minuscolo)

Per esempio: Homo sapiens, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli

I livelli tassononici superiori (famiglia, ordine, etc.) vanno in maiuscolo ma NONIN CORSIVO (spesso però sono anche scritti in corsivo!)

15

(* Dominio)

* Regno

* Phylum (o Tipo o Divisione)

* Classe

* Ordine

* Famiglia

* Genere

* Specie

I principali gruppi tassonomici

(Gruppo tassonomico o unità tassonomica = raggruppamento di organismi viventi = TAXON, pl. TAXA)

(Eukarya)

Animalia

Chordata

Mammalia

Primates

Hominidae

Homo

sapiens

(Bacteria)

Monera

Firmicutes

Bacilli

Lactobacillales

Lactobacillaceae

Lactobacillus

helveticus

(Eukarya)

Fungi

Mycota

Ascomycetes

Endomycetales

Saccharomycetaceae

Saccharomyces

cerevisiae

* Ceppo: non ci sono regole precise; di solito è una sigla (per es. L. helveticus MIMLh5)

Un ceppo è l’insieme di tutte le cellule microbiche teoreticamente originate da un’unica cellula progenitrice e quindi idealmente aventi un identico patrimonio genetico

16

Morfologia dei batteri

La morfologia (studio della forma) nei batteri non ha un elevato valore nell’identificazione precisa dell’organismo batterico, tuttavia può fornire utili informazioni

Le forme più comuni:

- sferoidali: COCCHI

- a bastoncino: BACILLI

- a spirale: VIBRIONI e SPIRILLI

- PLEOMORFISMO (molteplicità di forme all’interno di uno stesso microrganismo)

per es. molti membri del genere

Bifidobacterium

Bifidobacterium longum17

La morfologia dei batteri

18

La dimensione media delle cellule

I batteri hanno un diametro dell’ordine di grandezza di 1 μm, mentre i LIEVITI intorno ai 10 μm

Microscopio elettronico

Microscopio ottico

Occhio nudo

19

Il microscopio

MICROSCOPIA ELETTRONICA: basata sul principio che un campo elettromagnetico agisce su un fascio di

elettroni in modo analogo ad una lente su un fascio di fotoni (non ne parleremo)

LIMITE DI RISOLUZIONE: imposto dalle proprietà fisiche della luce (0,2 µm)

20

IIIOCULARE

IIOBIETTIVO

ICONDENSATORE

Microscopio Ottico Composto (è costituito da tre sistemi di lenti: condensatore, oculare e obiettivo)

21

21

22

I batteri sono oggetti di fase

L’entità del valore di cui è diminuital’ampiezza del raggio luminosodetermina quanto apparirà scuro unoggetto nel campo microscopico

OGGETTODI AMPIEZZA

AMPIEZZA

LUNGEZZA D’ONDA

OGGETTODI FASE

Il solo rallentamento del raggioluminoso senza che ci sia unavariazione di ampiezza determina laformazione di immagini trasparenti

¼ di LUNGEZZA D’ONDA

(BATTERI)

COLORAZIONE

23

Anello di fase

Il contrasto di fase

È stato sviluppato per migliorare le differenze di contrasto tra le cellule ed il mezzocircostante, così da consentire la loro visualizzazione senza ricorrere allacolorazione (la colorazione uccide le cellule e può distorcerne la forma)

Permette dunque l’osservazione diretta di cellule vive

È una tecnologia presente nell’OBIETTIVO

- 1- Una cellula batterica ha un indice di rifrazione diversa dal mezzo circostante- 2- Ne deriva una differenza nella fase tra la cellula e il mezzo circostante

- 4- Si ottiene un’immagine scura su sfondochiaro, con un tipico alone luminoso

- 3- Un anello speciale presentenell’obiettivo amplifica questasottile differenza

24

Il contrasto di fase

CAMPO CHIARO CONTRASTO DI FASE

25

Osserveremo i batteri senza colorarli- OBIETTIVO 100X- OCULARE 10X- IN IMMERSIONE- CONTRASTO DI FASE

obbiettivo

RAGGI PERSIPER DIFFRAZIONEObiettivo

a immersioneObiettivoa secco

Obiettivo a contrasto di fase e ad immersione

Come osserveremo noi i batteri

I batteri sono OGGETTI DI FASE che possono essere visti bene attraverso ilmicroscopio ottico soltanto :(1) previa colorazione delle cellule o (2) in campo scuro o (3) in contrasto di fase

26