Anno Accademico 20017/2018

Corso di Laurea in Viticoltura ed enologia

MICROBIOLOGIA(6 crediti)

prof. Simone Guglielmetti

CALENDARIO DELLE LEZIONI ANNO ACCADEMICO 2017/18

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)

• Periodo di sospensione per appelli

d'esame e prove in itinere: 13-17novembre 2016

Orario Aula Ore di lezione

Ven 29-set 11:30 3 2

Mar 03-ott 13:30 C12 2

Ven 06-ott 11:45 3 2

Mar 10-ott 13:30 C12 2

Ven 13-ott 11:45 3 2

Mar 17-ott 13:30 C12 2

Ven 20-ott 11:45 3 2

Lun 23-ott 09:00 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Mar 24-ott 13:30 C12 2

Ven 27-ott 11:45 3 2

Lun 30-ott 09:00 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Mar 31-ott 13:30 C12 2

Ven 03-nov 11:45 3 2

Lun 06-nov 09:00 TURNO 1 (presso Laboratori didattici)

Mar 07-nov 13:30 C12 2

Ven 10-nov 11:45 3 2

Mar 14-nov 13:30 3 (da confermare) PROVA IN ITINERE 1

Lun 20-nov 09:00 TURNO 2 (presso Laboratori didattici)

Mar 21-nov 13:30 C12 2

Ven 24-nov 11:45 3 2

Lun 27-nov 09:00 TURNO 2 (presso Laboratori didattici)

Mar 28-nov 13:30 C12 2

Ven 01-dic 11:45 3 2

Lun 04-dic 09:00 TURNO 2 (presso Laboratori didattici)

Mar 05-dic 13:30 C12 2

Mar 12-dic 13:30 C12 2

Ven 15-dic 11:45 3 2

Lun 08-gen 13:30 C12 (da conf.) PROVA IN ITINERE 2

Ogni lezione di questo corso prevede 2 ore accademiche

MARTEDÌ: Inizio ore 13:30 – termine della lezione alle ore 15:00 (senza pausa)VENERDÌ: Inizio ore 11:45 – termine della lezione alle ore 13:15 (senza pausa)

SI RICHIEDE PUNTUALITÀ

3

- Il corso prevede lo svolgimento di attività di laboratorio; perpartecipare alle esercitazioni è necessario iscriversi; leiscrizioni sono possibili durante le prime 4 lezioni (= ci si iscrivea lezione)

- Ci si può iscrivere da oggi ad uno dei due turni previsti:PRIMO TURNO: 23 ottobre, 30 ottobre e 6 novembre

SECONDO TURNO: 20 novembre, 27 dicembre e 4 dicembre

Le esercitazioni saranno il lunedì mattina, dalle ore 8:30 alle ore 12:00circa (oppure preferite dalle ore 9?).

Chi segue potrà sostenere l’esame di Microbiologia Generale attraverso due «prove in itinere» che saranno

1. Martedì 14 novembre (ore 13:30 , aula da definire)2. Lunedì 8 gennaio (ore 13:30, aula 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 appelli, sarà SCRITTO (solo chi ha frequentato le lezioni può chiedere di sostenere l’esame ORALE)

4

Informazioni generali sul corso

- 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

Per ora è disponibile il materiale 2016/2017 al sito: http://users.unimi.it/sguglie/WP/

Il materiale dell'anno 2016/2017, invece, verrà reso disponibile volta per volta, dopo ogni lezione,su Ariel. Il materiale di quest’anno può essere differente, in alcune parti, rispetto a quellodell’anno scorso.

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 e superato il mio esame prima di iscriversi e sostenere l’esame

MIO SUGGERIMENTO/OPINIONE: gli appunti di lezione unitamente alle slide sono sufficienti per prepararel’esame; se avete SLIDE+APPUNTI, suggerisco di ricorrere ai libri di testo esclusivamente quando un argomentotrattato nelle slide non vi è chiaro (resta sottinteso che potete in qualsiasi momento scrivermi o venire nelmio ufficio per chiedermi spiegazioni/chiarimenti)

Gli eventuali impegni di lavoro degli studenti lavoratori sono rispettati ma non sarannoconsiderati una giustificazione per una preparazione più scadente in sede di esame.

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 vita

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 longum

17

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

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 PERSI

PER DIFFRAZIONEObiettivo

a immersione

Obiettivo

a 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