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I. MICROBIOLOGIA GENERALE (D.M. 270/04)

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GENERAL MICROBIOLOGY

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Anno accademico 2020/2021

Codice attività didattica
MED 2875
Docenti
Prof. Anna Maria Cuffini (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Prof. Valeria Allizond (Docente Titolare dell'insegnamento)
Dott. Sara Agata Caterina Scutera (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studio
[f070-c711] TECNICHE DI LABORATORIO BIOMEDICO (ABILITANTE ALLA PROFESSIONE SANITARIA DI TECNICO DI LABORATORIO BIOMEDICO)
Anno
2° anno
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
5
SSD attività didattica
MED/07 - microbiologia e microbiologia clinica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Insegnamenti 1° anno

Propedeutico a
Insegnamenti 3° anno
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi per fornire conoscenze, abilità e attitudini nell’ambito dei servizi diagnostici di laboratorio del corso di laurea in Tecniche di Laboratorio Biomedico. In particolare, approfondendo tematiche relative alle caratteristiche e funzioni della cellula batterica, alla divisione cellulare, ai fattori influenzanti la crescita dei microrganismi e all'interazione ospite-parassita, che sono anche propedeutiche per le attività formative nell’ambito della microbiologia (MED 2882, 2° anno e MED 2891, 3° anno) e per l’insegnamento di Microbiologia speciale (MED 2885, 3° anno). Inoltre, focalizza sugli aspetti pratici e tecnici legati alle tecniche di coltivazione dei batteri e dei miceti, con i principali metodi di diagnosi di laboratorio, che potranno essere utilizzate in tutti gli ambiti professionali dei laureati in Tecniche di Laboratorio Biomedico, sia a livello pubblico che privato. Infine fornirà le basi della conoscenza della microbiologia degli alimenti, focalizzandosi sui principi di conservazione, le fonti di contaminazione e le tecniche di campionamento e analisi microbiologica degli alimenti.

 
Microbiology is an important discipline, which includes a wide range of areas (such as biology, chemistry, physiscs, genetics, molecular biology etc). The purpose of this course is to offer comprehensive knowledge about: characteristics of prokaryotic cells, host/microbe relationship and antimicrobial therapy. Moreover, at the end of the course, students will acquired practice regarding: growth and culturing bacteria, techniques of light microscopy, principles of staining and bacterial/fungal identification.
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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà saper descrivere l’organizzazione strutturale delle cellule batteriche e fungine, e le principali tecniche applicate all’ambito microbiologico. Inoltre, dovrà sapere i meccanismi e le fasi alla base del differenziamento, della genetica batterica e di tutti i fattori che possono concorrere, positivamente o negativamente. con la replicazione batterica. Dovrà inoltre aver acquisito le conoscenze sulle principali intossicazioni e tossinfezioni alimentari e sulle analisi microbiologiche alimentari da attuare al fine di identificare il microrganismo responsabile.

Nello specifico, è atteso che lo studente, nell’ambito della CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE, sappia:

  • conoscere le peculiari strutture della cellula batterica ed associarle alle relative funzioni biologiche
  • comprendere e riassumere le fasi dei processi di differenziamento temporaneo e reale
  • spiegare l’organizzazione, la struttura e la regolazione del materiale genetico batterico
  • differenziare i meccanismi di ricombinazione genica
  • conoscere e descrivere i fattori che influenzano e controllano la crescita batterica e quelli che sono associati alla virulenza
  • classificare i chemioantibiotici
  • riassumere le principali caratteristiche delle cellule fungine
  • riconoscere e descrivere le fonti di contaminazione degli alimenti, gli indici di qualità e salubrità negli alimenti e i sistemi di controllo effettuati ai fini dell’igiene ambientale e del controllo della filiera produttiva alimentare (HACCP)
  • conoscere i piani di campionamento degli alimenti e le analisi microbiologiche a partire dalla preparazione del campione alimentare fino alla ricerca di specifici microrganismi di interesse alimentare.
  • distinguere tra Infezioni, intossicazioni e tossinfezioni alimentari

Alla fine di questo insegnamento, nell’ambito CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE, lo studente saprà:

  • Allestire e colorare un preparato mediante la colorazione di gram
  • Utilizzare un microscopio ottico per osservazioni batteriche e fungine
  • Calcolare un fattore d'ingrandimento
  • Applicare il percorso diagnostico più opportuno per i differenti campioni biologici nell’ambito microbiologico
  • Riconoscere le tecniche per determinazione dell’attività antimicrobica in vitro

Alla fine di questo insegnamento, nell’ambito delle ABILITÀ COMUNICATIVE, lo studente avrà sviluppato capacità di sintesi, rappresentazione ed esemplificazione dei processi coinvolti sia nella proliferazione microbica che nel suo controllo. Inoltre, lo studente saprà utilizzare un lessico scientifico appropriato.

Alla fine di questo insegnamento, nell’ambito della CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO, lo studente avrà sviluppato capacità di:

  • Riflettere sul proprio metodo di studio sviluppando un pensiero critico e migliorando le performance future attraverso l'analisi della propria esperienza.
  • Integrare risorse di diverso tipo per lo studio della materia.

Alla fine di questo insegnamento, nell’ambito della AUTONOMIA NELLA PRODUZIONE INTELLETTUALE E NEL GIUDIZIO CRITICO, lo studente saprà:

  • Scegliere un metodo/tecnica adeguati per l’analisi dei campioni biologici nell’ambito microbiologico
  • Identificare concetti chiave, sintetizzarli ed esemplificarli.
  • Fare un uso consapevole delle risorse in rete per sviluppare approfondimenti della materia in autonomia.

 

The student will  have acquired knowledge on:
- bacterial cell structure and functions, microbial cultivation techniques, laboratory diagnosis methods, basic principles on bacterial and fungal disease treatment.
- food-borne disease microbial etiology and microbiological analysis on the various foods.
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Programma

    Microbiologia Generale

  1. Caratteristiche ed organizzazione della cellula batterica.

    membrana citoplasmatica, peptidoglicano, parete cellulare, PBP, citoplasma, corpo nucleoide. Strutture facoltative della cellula batterica: capsula e strato mucoso, pili e fimbrie, flagelli. Chemiotassi.

  1. Microscopia e colorazioni.

    Microscopio ottico in campo chiaro, a contrasto di fase, in campo oscuro, a fluorescenza, elettronico. Esame microscopico dei batteri: osservazione a fresco, a goccia pendente, con celletta di Ranvier o previa colorazione. Colorazione di Gram, di Ziehl-Neelsen, colorazione negativa, colorazione delle spore, dei flagelli.

  1. Il differenziamento

    Il differenziamento temporaneo e reale (pleiomorfismo, divisione cellulare, crescita batterica, ciclo L e la spora).

  1. Fattori influenzanti la crescita dei microrganismi.

    Fattori nutritivi e fattori ambientali (temperatura, pH, O2 e grado di umidità). I terreni di coltura. Catabolismo e anabolismo. Glicolisi. Fermentazione. Respirazione. Ciclo di Krebs.

  1. Genetica batterica.

    Genoma batterico e sua organizzazione. Plasmidi: caratteristiche e funzioni. Duplicazione del DNA. Trascrizione, traduzione e sintesi proteica. Regolazione della sintesi dell’mRNA: sistemi inducibili e reprimibili. Operone lattosio ed operone triptofano. Mutazioni. Scambio genico nelle cellule procariote (ricombinazione genica): trasformazione (esperimento di Griffith), coniugazione (fattore F), trasduzione generalizzata e specializzata.

  1. Interazioni ospite-parassita e fattori di virulenza batterici.

    Interazioni ospite-parassita. Le tossine batteriche. Esotossine: classificazione e meccanismo di azione. Endotossine: meccanismo di azione e struttura. Prova dei pirogeni e LAL-test.

  1. Controllo della crescita microbica.

    Controllo dei microrganismi mediante sterilizzazione, disinfezione, antisepsi. Agenti fisici e agenti chimici. Classificazione dei chemioantibiotici. Chemioterapici. Cenni sulla determinazione dell’attività antimicrobica in vitro (MIC, MBC, E-test, antibiogramma secondo Kirby-Bauer). Meccanismi di resistenza batterica ai chemioantibiotici e trasmissione genica.

  1.    Diagnostica di laboratorio.

    La diagnostica nel laboratorio di batteriologia: studio di un campione biologico dal prelievo alla determinazione dell’attività antimicrobica. Esame microbiologico di feci, urine, sangue, tamponi.

  1. 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. Differenze tra eucarioti e procarioti.

ESERCITAZIONI IN LABORATORIO: colorazione di Gram. Terreni di coltura. Identificazione fungina.

 

Microbiologia degli Alimenti

 

  1. Fattori che controllano lo sviluppo microbico

La temperatura. Alte temperature: caratteristiche di termo-resistenza e fattori che influenzano la termo resistenza microbica; trattamenti termici per ridurre la carica microbica (pastorizzazione, sterilizzazione) e tecnologie emergenti senza trattamento termico; definizione di conserve, semiconserve e prodotti freschi. Basse temperature: refrigerazione e congelamento. Le radiazioni. Radiazioni ionizzanti (raggi beta, X e gamma); radiazioni non ionizzanti (ultrasuoni, raggi infrarossi, raggi UV); radio-resistenza e fattori che influenzano la radio-resistenza. L’attività dell’acqua. Acidità (pH). Potenziale di ossidoriduzione: i gas. Atmosfera modificata. Additivi.

 

  1. La contaminazione degli alimenti

Definizioni di contaminazione primaria e secondaria. Microrganismi indici di qualità e salubrità. Fonti di contaminazione: aria, suolo, acqua, piante, animali, uomo. Alterazioni causate dalla moltiplicazione microbica. Contaminazione biologica non microbica e contaminazione non biologica. Igiene e sistema HACCP. Contaminazione ambientale e fonti di contaminazione (materie prime ed acqua, aria confinata, superfici, strutture, impianti e macchinari e utensili, personale). Contaminazione crociata. Igiene ambientale: sanificazione e monitoraggio (con controllo microbiologico dell’aria confinata, delle superfici e del personale).

 

  1. Infezioni, intossicazioni e tossinfezioni alimentari

Infezioni alimentari correlate a batteri, parassiti, virus e miceti.

  1. Campionamento

Elementi fondamentali di un campionamento. Piano di campionamento. Campionamento delle sostanze alimentari e relativi esempi.

  1. Metodi e terreni colturali per l’analisi microbiologica degli alimenti

Preparazione del campione, tecniche di semina, tecniche di conta. Ricerca dei microrganismi di interesse alimentare. Immunosaggi e test biomolecolari. Altre tecniche indirette. Esempi di monitoraggio di acqua e alimenti.

General microbiology

Prokaryotic cells: size, shape and arrangement. The cell wall: peptidoglycan, outher 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). Test of pyrogens and LAL-test. 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. Differences between prokaryotic and eukaryotic cells. LABORATORY PRACTISE: Gram stain; cultural media; bacterial identification; laboratory equipment; fungal identification.

 

Food Microbiology

1. 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.

2. 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).

3. SAMPLING
Key elements of a sample. Sampling plan. Sampling of foodstuffs and related examples.

4. MICROBIOLOGICAL ANALYSIS OF FOOD
Microbiology of packaging. Examples of monitoring of water and foods.

5. FOODBORNE INFECTIONS, INTOXICATIONS AND TOXINFECTIONS

Foodborne infections related to bacteria, parasites, viruses and moulds.

6. 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.

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Modalità di insegnamento

L’insegnamento si articola in due moduli, con un totale di 60 ore di lezione:

Microbiologia generale: prevede 40 ore di lezione di didattica frontale o a distanza che si svolgono in aula con l’ausilio di proiezioni e di 8 ore di attività di laboratorio a piccoli gruppi, per un totale di 48 ore (4 CFU).

Lezioni frontali in aula: presentazioni (ppt) con illustrazioni grafiche, schemi e riassunti, fotografie di terreni di crescita e colorazioni per batteri e funghi.

Attività in laboratorio in presenza del docente e di un collaboratore durante le quali ciascuno studente dovrà allestire un preparato per la colorazione di Gram ed osservarlo in autonomia mediante l’utilizzo di microscopi ottici. Verranno, inoltre, presentati esempi di terreni colturali e tecniche di semina per la crescita microbica.

Microbiologia degli alimenti: prevede 12 ore di lezione (1 CFU) di didattica frontale che si svolgono in aula o a distanza con l’ausilio di proiezioni.

Lezioni frontali in aula: presentazioni (ppt) con illustrazioni grafiche, schemi e riassunti

The course is divided into two modules, for a total of 60 hours of lessons:
General Microbiology: includes 40 hours of class lectures with slide projections and 8 hours of small group laboratory activity, for a total of 48 hours.
Food microbiology: includes 12 hours of class lectures with slide projections.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Microbiologia generale. L’esame consiste in una prova orale a distanza, valutata in trentesimi, con domande che vertono su argomenti del programma sia delle lezioni che delle esercitazioni. Le domande hanno lo scopo di verificare il grado di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi e sono delle seguenti tipologie: una domanda sulla parte relativa agli aspetti più teorici della disciplina (i.e. caratteristiche ed organizzazione della cellula batterica, differenziamento, genetica batterica etc.) ed una domanda sulla parte riguardante gli aspetti pratici legati alla materia (i.e. microscopia e colorazioni,  tecniche colturali e principali metodi diagnostici di laboratorio etc.).

In particolare, si darà estrema importanza alla capacità di utilizzare il lessico scientifico appropriato per far emergere la propria conoscenza: i) delle peculiari strutture e dei processi biologici della cellula batterica al fine di associarli alle relative funzioni biologiche, ii) dei fattori/molecole che influenzano e controllano la crescita batterica o sono associate alla virulenza microbica, iii) sulla scelta e descrizione di un metodo/tecnica adeguati per l’analisi dei campioni biologici, o per la determinazione dell’attività antimicrobica in vitro dei farmaci nell’ambito microbiologico.

Microbiologia degli alimenti. L’esame consiste in una prova scritta, valutata in trentesimi, con tre domande aperte: la prima e  la seconda domanda vertono su argomenti generali relativi alla microbiologia degli alimenti, la terza sulle analisi microbiologiche evidenziate a lezione (dalla preparazione del campione alimentare fino alla ricerca di specifici microrganismi di interesse alimentare). In alternativa in seguito a limitazioni imposte da crisi sanitarie l’esame sarà svolto in modalità telematica in forma orale riprendendo gli stessi argomenti richiesti per la prova scritta.

General Microbiology. The exam consists of an oral exam, 30/30 evaluation, with three questions: two questions on general microbiology and one question on laboratory diagnostic methods.

Food microbiology. The exam consists of a written test, 30/30 evaluation, with three open questions: two questions on food microbiology general topics, the third one on the various food matrices microbiological analysis.

The course final mark will be the sum of the averages of the two modules, weighted according to the number of credits of each course.

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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.

 

No optional activities are available; however the teaching staff is available on appointment to answer student questions.

 

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Testi consigliati e bibliografia

Microbiologia Generale

Harvey R., Le basi della microbiologia, Zanichelli

Vaughan A., Laboratorio didattico di microbiologia, Ed. Ambrosiana

Cevenini R., Sembri V., Microbiologia e microbiologia clinica, PICCIN

Perry J.J., Staley J.T., Lory S., Microbiologia, ZANICHELLI (2 volumi)

 Microbiologia degli alimenti

Antonietta Galli Volontero, Microbiologia degli alimenti, Casa Editrice Ambrosiana

General Microbiology

Harvey R., Le basi della microbiologia, Zanichelli

Vaughan A., Laboratorio didattico di microbiologia, Ed. Ambrosiana

Cevenini R., Sembri V., Microbiologia e microbiologia clinica, PICCIN

Perry J.J., Staley J.T., Lory S., Microbiologia, ZANICHELLI (2 volumi)

Food Microbiology

Antonietta Galli Volontero, “Microbiologia degli alimenti”, Casa Editrice Ambrosiana

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Note

1° SEMESTRE

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico

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Moduli didattici

Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    01/03/2020 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
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    Ultimo aggiornamento: 03/06/2020 16:28
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