Il modulo di Virologia e immunità antimicrobica del corso di Microbiologia Generale ha l’obiettivo di fornire i principi di base dell’immunità antimicrobica e della struttura, funzione ed evoluzione dei virus. Le conoscenze e competenze acquisite costituiranno punto di partenza per l’approfondimento delle tematiche introdotte e per l’analisi del loro impatto sulla salute umana e sull’ambiente.
Gli studenti che abbiano superato l’esame conosceranno e comprenderanno (conoscenze acquisite) (i) la diversità strutturale e funzionale dei virus, (ii) le modalità principali della loro replicazione, (iii) i meccanismi che ne regolano l’evoluzione, (iv) alcune metodologie base di rilevazione e di controllo (farmaci e vaccini) (v) le principali interazioni virus-ospite e i principi base dell’immunità antimicrobica.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite) (i) interpretare testi base relativi alla materia, (ii) comprendere in modo critico tematiche relative alla evoluzione e diffusione dei virus, (iii) individuare e sviluppare temi chiave per costruire percorsi didattici in ambito microbiologico.
Il modulo di Batteriologia dell’insegnamento di Microbiologia Generale ha l’obiettivo di fornire i principi di base della struttura, funzione ed evoluzione delle cellule microbiche, con particolare riguardo a quelle batteriche. Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento costituiranno un quadro di riferimento per lo studio delle applicazioni biotecnologiche dei microorganismi e per l’analisi del loro impatto sulla salute umana e sull’ambiente.
Gli studenti che abbiano superato l’esame conosceranno e comprenderanno (conoscenze acquisite) (i) la diversità strutturale e funzionale presente nel mondo microbico, (ii) i meccanismi che determinano la struttura e il funzionamento delle cellule batteriche, (iii) i meccanismi che regolano l’evoluzione delle specie batteriche, (iv) la struttura e il ciclo vitale dei virus batterici, (v) le metodiche e le strategie per il controllo della crescita microbica;
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite) (i) interpretare dati batteriologici e microbiologici, (ii) analizzare in modo critico i temi legati alla evoluzione e diffusione di batteri multi-resistenti agli antibiotici, (iii) comprendere gli approcci sperimentali per lo studio e l’utilizzazione dei batteri in ambito biotecnologico e ambientale, (iv) individuare e sviluppare temi chiave per costruire percorsi didattici in ambito microbiologico.
Gli studenti che abbiano superato l’esame conosceranno e comprenderanno (conoscenze acquisite) (i) la diversità strutturale e funzionale dei virus, (ii) le modalità principali della loro replicazione, (iii) i meccanismi che ne regolano l’evoluzione, (iv) alcune metodologie base di rilevazione e di controllo (farmaci e vaccini) (v) le principali interazioni virus-ospite e i principi base dell’immunità antimicrobica.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite) (i) interpretare testi base relativi alla materia, (ii) comprendere in modo critico tematiche relative alla evoluzione e diffusione dei virus, (iii) individuare e sviluppare temi chiave per costruire percorsi didattici in ambito microbiologico.
Il modulo di Batteriologia dell’insegnamento di Microbiologia Generale ha l’obiettivo di fornire i principi di base della struttura, funzione ed evoluzione delle cellule microbiche, con particolare riguardo a quelle batteriche. Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento costituiranno un quadro di riferimento per lo studio delle applicazioni biotecnologiche dei microorganismi e per l’analisi del loro impatto sulla salute umana e sull’ambiente.
Gli studenti che abbiano superato l’esame conosceranno e comprenderanno (conoscenze acquisite) (i) la diversità strutturale e funzionale presente nel mondo microbico, (ii) i meccanismi che determinano la struttura e il funzionamento delle cellule batteriche, (iii) i meccanismi che regolano l’evoluzione delle specie batteriche, (iv) la struttura e il ciclo vitale dei virus batterici, (v) le metodiche e le strategie per il controllo della crescita microbica;
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite) (i) interpretare dati batteriologici e microbiologici, (ii) analizzare in modo critico i temi legati alla evoluzione e diffusione di batteri multi-resistenti agli antibiotici, (iii) comprendere gli approcci sperimentali per lo studio e l’utilizzazione dei batteri in ambito biotecnologico e ambientale, (iv) individuare e sviluppare temi chiave per costruire percorsi didattici in ambito microbiologico.
scheda docente
materiale didattico
Introduzione e storia della microbiologia
Diversità funzionale e distribuzione dei microorganismi, principali scoperte in ambito microbiologico, applicazione biotecnologiche dei microorganismi presenti e future.
Struttura e funzione delle cellule batteriche
Struttura della cellula procariotica. Divisione cellulare: scissione binaria. Citoplasma, inclusioni citoplasmatiche e organelli subcellulari. Membrana citoplasmatica e parete cellulare in Bacteria e Archaea. Meccanismi di secrezione proteica e biogenesi della parete. Appendici di superficie: flagelli e pili. Motilità batterica e chemiotassi. Differenziamento cellulare nei batteri e sporulazione. Comunità microbiche: i biofilm. Metabolismo batterico: catabolismo chemioorganotrofo, chemiolitotrofo e fototrofo. Colture batteriche e metodi per la conta cellulare. Antibiotici: attività e meccanismo di azione. Evoluzione e meccanismi di resistenza agli antibiotici.
Genetica batterica e regolazione dell’espressione genica
Struttura del genoma batterico. Operone. Concetto di pangenoma della specie batterica. Elementi genetici mobili: plasmidi e elementi trasponibili. Trasferimento genico orizzontale: trasformazione, coniugazione, trasduzione. Struttura e funzione della RNA polimerasi. Regolazione trascrizionale e post-trascrizionale dell’espressione genica. Esempi di regolazione globale: repressione da catabolita e quorum sensing.
Principi di tassonomia batterica
Concetto di specie batterica. Identificazione batterica: tecniche colturali e molecolari. Orologi evolutivi e filogenesi. Studio di comunità microbiche complesse.
Esercitazioni in laboratorio:
- Colorazione di Gram
- Determinazione della concentrazione cellulare mediante conta su piastra
- Determinazione della minima concentrazione inibente e minima concentrazione battericida degli antibiotici
- Antibiogramma (saggio di Kirby-Bauer)
1. Madigan, Martinko. Brock. Biologia dei microrganismi. Casa Editrice Pearson.
2. Dehò, Galli. Biologia dei Microrganismi 3°Ed. Casa Editrice Ambrosiana.
Il libro di testo va integrato con le slide delle lezioni e i protocolli delle esercitazioni che verranno forniti dal docenti.
Programma
MODULO DI BATTERIOLOGIAIntroduzione e storia della microbiologia
Diversità funzionale e distribuzione dei microorganismi, principali scoperte in ambito microbiologico, applicazione biotecnologiche dei microorganismi presenti e future.
Struttura e funzione delle cellule batteriche
Struttura della cellula procariotica. Divisione cellulare: scissione binaria. Citoplasma, inclusioni citoplasmatiche e organelli subcellulari. Membrana citoplasmatica e parete cellulare in Bacteria e Archaea. Meccanismi di secrezione proteica e biogenesi della parete. Appendici di superficie: flagelli e pili. Motilità batterica e chemiotassi. Differenziamento cellulare nei batteri e sporulazione. Comunità microbiche: i biofilm. Metabolismo batterico: catabolismo chemioorganotrofo, chemiolitotrofo e fototrofo. Colture batteriche e metodi per la conta cellulare. Antibiotici: attività e meccanismo di azione. Evoluzione e meccanismi di resistenza agli antibiotici.
Genetica batterica e regolazione dell’espressione genica
Struttura del genoma batterico. Operone. Concetto di pangenoma della specie batterica. Elementi genetici mobili: plasmidi e elementi trasponibili. Trasferimento genico orizzontale: trasformazione, coniugazione, trasduzione. Struttura e funzione della RNA polimerasi. Regolazione trascrizionale e post-trascrizionale dell’espressione genica. Esempi di regolazione globale: repressione da catabolita e quorum sensing.
Principi di tassonomia batterica
Concetto di specie batterica. Identificazione batterica: tecniche colturali e molecolari. Orologi evolutivi e filogenesi. Studio di comunità microbiche complesse.
Esercitazioni in laboratorio:
- Colorazione di Gram
- Determinazione della concentrazione cellulare mediante conta su piastra
- Determinazione della minima concentrazione inibente e minima concentrazione battericida degli antibiotici
- Antibiogramma (saggio di Kirby-Bauer)
Testi Adottati
Vengono suggerite le seguenti due alternative:1. Madigan, Martinko. Brock. Biologia dei microrganismi. Casa Editrice Pearson.
2. Dehò, Galli. Biologia dei Microrganismi 3°Ed. Casa Editrice Ambrosiana.
Il libro di testo va integrato con le slide delle lezioni e i protocolli delle esercitazioni che verranno forniti dal docenti.
Modalità Erogazione
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali ed esercitazioni. In particolare, per il modulo di Batteriologia sono previste 46 ore complessive di didattica, di cui 36 ore di lezioni frontali e 10 ore di esercitazioni (con tre ripetizioni). Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su power-point. La frequenza alle lezioni non è obbligatoria ma fortemente consigliata.Modalità Valutazione
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione consiste in un esonero scritto (facoltativo) e in una prova orale. L'esonero scritto prevede domande sia a risposta aperta che a risposta chiusa sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali. Le domande a risposta aperta vengono valutate per accuratezza e completezza di contenuto e per capacità di sintesi. L’esonero è considerato superato con un voto superiore o uguale a 18/30. Per gli studenti che hanno superato l’esonero, la prove orale consiste nell’analisi delle risposte date durante l’esonero e in una discussione degli errori, al fine di valutare la corrispondenza tra le risposte fornite e il livello di apprendimento dello studente, come anche la capacità dello studente di fare collegamenti tra le diverse tematiche. Il voto finale potrà essere superiore o inferiore a quello dell’esonero in relazione all’esito della prova orale. Per gli studenti che non hanno effettuato o superato l’esonero, la prova orale ha l’obiettivo di valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva, la profondità delle conoscenze acquisite e la capacità di fare collegamenti tra le diverse tematiche affrontate durante il corso. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.
scheda docente
materiale didattico
Definizione di specie virale e di quasi-specie e cenni introduttivi alla tassonomia virale.
Infezioni acute, latenti e persistenti: definizione ed esempi.
La suddivisione di David Baltimore dei virus in 7 classi di replicazione e le differenze tra le classi.
Metodologie di titolazione, coltivazione e isolamento dei virus.
Meccanismi di attacco e penetrazione virale
Le dimensioni dei genomi virali e le loro caratteristiche distintive rispetto ai genomi cellulari
La variabilità genetica nei virus a DNA e RNA a confronto.
La restrizione dell’ospite contro le infezioni fagiche.
Sia i fagi che i virus animali possono trasdurre geni cellulari con meccanismi differenti.
Ciclo replicativo di fagi a DNA a confronto (fago T4 e lambda in dettaglio come esempi di fagi virulenti e temperati della I classe di Baltimore e fago M13 e φX174 come esempi di fagi della II classe di Baltimore. La lisogenia non richiede sempre integrazione del genoma fagico. La restrizione dell’ospite contro le infezioni fagiche.
L’SV40 e i papillomavirus umani, come esempio di piccoli virus animali a dsDNA della I classe di Baltimore: ciclo replicativo, definizione di ospite e cellule permissive e non permissive, promozione dell’oncogenesi.
Introduzione alla immunità innata antimicrobica e ai PAMPs, induzione degli Interferoni di tipo I e introduzione al meccanismo di azione.
Gli anticorpi: struttura e funzione, anticorpi monoclonali e policlonali, uso in microbiologia.
La definizione di sierotipo e genotipo virale e metodi utilizzati per identificarli (test di neutralizzazione e sequenziamento del genoma).
Cenni sulla risposta immunitaria adattativa umorale e cellulare contro le infezioni microbiche: ruolo dei linfociti B, Tc e Th; differenze tra risposta primaria e secondaria alle infezioni.
Ciclo replicativo di tre differenti virus a ssRNA positivo a confronto: poliovirus, virus dell’epatite C, fago Qβ o MS2 (esempi di virus della IV classe di Baltimore). Introduzione ai coronavirus e alle pandemie virali del XIX e XX secolo. Introduzione ai coronavirus e alle pandemie del XX e XXI secolo.
Il virus della stomatite vescicolare e Il virus dell’influenza a confronto, virus animali esempio della V classe di Baltimore)
I retrovirus, quale esempio di virus della VI classe di Baltimore: i retrovirus oncogeni e il virus dell’AIDS. Perché il virus dell’epatite B (VII classe di Baltimore) viene definito un retrovirus alla rovescia.
I vaccini antimicrobici (la storia: Jenner e il vaiolo, Pasteur e la rabbia, esempi di vaccini antivirali e antibatterici dei giorni nostri: antitetanico, antipolio, anti-pertosse, anti-epatite B, anti-HPV, anti-influenza)
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
1. introduzione alle colture cellulari animali
2. test di emagglutinazione come saggio di titolazione o identificazione sierologica
Consultare il sito web viralzone.expasy.org.
Per i coronavirus utilizzare il capitolo relativo del libro Antonelli-Clementi Principi di virologia medica – Zanichelli CEA-terza edizione 2018 messo a disposizione liberamente on line dalla casa editrice Zanichelli-CEA.
Programma
Cosa sono i virus e come si replicano. Tipologie dei capsidi e loro funzione, tipologie di genomi e fasi del ciclo virale di moltiplicazione.Definizione di specie virale e di quasi-specie e cenni introduttivi alla tassonomia virale.
Infezioni acute, latenti e persistenti: definizione ed esempi.
La suddivisione di David Baltimore dei virus in 7 classi di replicazione e le differenze tra le classi.
Metodologie di titolazione, coltivazione e isolamento dei virus.
Meccanismi di attacco e penetrazione virale
Le dimensioni dei genomi virali e le loro caratteristiche distintive rispetto ai genomi cellulari
La variabilità genetica nei virus a DNA e RNA a confronto.
La restrizione dell’ospite contro le infezioni fagiche.
Sia i fagi che i virus animali possono trasdurre geni cellulari con meccanismi differenti.
Ciclo replicativo di fagi a DNA a confronto (fago T4 e lambda in dettaglio come esempi di fagi virulenti e temperati della I classe di Baltimore e fago M13 e φX174 come esempi di fagi della II classe di Baltimore. La lisogenia non richiede sempre integrazione del genoma fagico. La restrizione dell’ospite contro le infezioni fagiche.
L’SV40 e i papillomavirus umani, come esempio di piccoli virus animali a dsDNA della I classe di Baltimore: ciclo replicativo, definizione di ospite e cellule permissive e non permissive, promozione dell’oncogenesi.
Introduzione alla immunità innata antimicrobica e ai PAMPs, induzione degli Interferoni di tipo I e introduzione al meccanismo di azione.
Gli anticorpi: struttura e funzione, anticorpi monoclonali e policlonali, uso in microbiologia.
La definizione di sierotipo e genotipo virale e metodi utilizzati per identificarli (test di neutralizzazione e sequenziamento del genoma).
Cenni sulla risposta immunitaria adattativa umorale e cellulare contro le infezioni microbiche: ruolo dei linfociti B, Tc e Th; differenze tra risposta primaria e secondaria alle infezioni.
Ciclo replicativo di tre differenti virus a ssRNA positivo a confronto: poliovirus, virus dell’epatite C, fago Qβ o MS2 (esempi di virus della IV classe di Baltimore). Introduzione ai coronavirus e alle pandemie virali del XIX e XX secolo. Introduzione ai coronavirus e alle pandemie del XX e XXI secolo.
Il virus della stomatite vescicolare e Il virus dell’influenza a confronto, virus animali esempio della V classe di Baltimore)
I retrovirus, quale esempio di virus della VI classe di Baltimore: i retrovirus oncogeni e il virus dell’AIDS. Perché il virus dell’epatite B (VII classe di Baltimore) viene definito un retrovirus alla rovescia.
I vaccini antimicrobici (la storia: Jenner e il vaiolo, Pasteur e la rabbia, esempi di vaccini antivirali e antibatterici dei giorni nostri: antitetanico, antipolio, anti-pertosse, anti-epatite B, anti-HPV, anti-influenza)
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
1. introduzione alle colture cellulari animali
2. test di emagglutinazione come saggio di titolazione o identificazione sierologica
Testi Adottati
Utilizzare i file delle lezioni ed esercitazioni in PDF disponibili sulla piattaforma Moodle e il libro di testo: N. J. Dimmock, A. J. Easton, K. N. Leppard – Introduzione alla virologia moderna. – traduzione italiana della settima edizione inglese – Casa Editrice Ambrosiana 2017.Consultare il sito web viralzone.expasy.org.
Per i coronavirus utilizzare il capitolo relativo del libro Antonelli-Clementi Principi di virologia medica – Zanichelli CEA-terza edizione 2018 messo a disposizione liberamente on line dalla casa editrice Zanichelli-CEA.
Modalità Erogazione
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali ed esercitazioni. In particolare, per il modulo di Virologia e immunità antimicrobica sono previste 29 ore complessive di didattica, di cui 24 ore di lezioni frontali e 5 ore di esercitazioni/studente (con tre/quattro turni in base al numero degli studenti iscritti). Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su power-point. Le due differenti esercitazioni pratiche sono condotte nei laboratori didattici biologici in giorni differenti suddividendo gli studenti in gruppi compatibili con le manualità e la gestione del gruppo e ripetendo ogni singola esercitazione più volte in base al numero totale degli studenti. La frequenza alle lezioni e alle esercitazioni non è obbligatoria ma fortemente raccomandata.Modalità Valutazione
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione consiste in un esonero scritto (facoltativo) effettuato poco dopo il completamento di ognuna delle due unità di insegnamento del corso e/o in una prova orale. L'esonero scritto prevede domande sia a risposta aperta che a risposta chiusa sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali. Le domande a risposta aperta vengono valutate per accuratezza e completezza di contenuto e per capacità di sintesi. L’esonero è considerato superato con un voto superiore o uguale a 18/30. Per gli studenti che hanno superato l’esonero, la prova orale consiste nell’analisi delle risposte date durante l’esonero e in una discussione degli errori, al fine di valutare la corrispondenza tra le risposte fornite e il livello di apprendimento dello studente, come anche la capacità dello studente di fare collegamenti tra le diverse tematiche. Il voto finale potrà essere superiore o inferiore a quello dell’esonero in relazione all’esito della prova orale. Per gli studenti che non hanno effettuato o superato l’esonero, la prova orale ha l’obiettivo di valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva, la profondità delle conoscenze acquisite e la capacità di fare collegamenti tra le diverse tematiche affrontate durante il corso. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative. La valutazione del lavoro svolto nelle esercitazioni viene effettuata somministrando un questionario finale per valutare la comprensione del lavoro svolto e discutendo i risultati e le procedure eseguite dagli studenti durante l'attività. Viene fornito materiale didattico per le esercitazioni.