Didattica microbiologica

La sezione didattica microbiologica

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1. La Cellula

  • La cellula: l’unità fondamentale di ogni organismo vivente;
  • Concetto di vita: il concetto di vita e la complessa definizione per la sezione didattica microbiologica;
  • Domini della vita: enorme suddivisione della vita nei tre domini: archea, procarioti ed eucarioti;
  • Proteine: classificazione e generalità di queste macromolecole biologiche;
  • Reticolo endoplasmatico: sistema di endomembrane delle cellule eucariote, consiste in un sistema tridimensionale di membrane unite tra loro, situato nel citoplasma;
  • Ribosomi: complessi macromolecolari responsabili della sintesi proteica;
  • Apparato di Golgi: organello coinvolto nel processo delle modifiche post-traduzionali delle proteine;
  • Membrana plasmatica: rivestimento che delimita la cellula in tutti gli organismi viventi;
  • Citoplasma: porzione della cellula contenuta all’interno della membrana cellulare;
  • Citoscheletro: impalcatura tridimensionale cellulare con funzioni di sostegno, plastiche, replicative e tante altre,
  • Cloroplasti: organuli presenti nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche;
  • Cromosomi: struttura con cui ciascuna unità funzionale di DNA si compatta associata a specifiche proteine e viene trasmessa alle cellule figlie;
  • Giunzioni cellulari: connessioni intercellulari, ovvero punti di contatto cellula-cellula e cellula-matrice extracellulare;
  • Lisosomi: organuli citoplasmatici delimitati da membrana che contengono differenti enzimi idrolitici;
  • Mitocondri: organelli che svolgono funzioni energetiche nella cellula;
  • Nucleo cellulare: struttura che racchiude il materiale genetico nelle cellule eucariotiche;
  • Parete cellulare: struttura cellulare che circonda la membrana plasmatica;
  • Perossisimi: organuli che intervengono in alcune fasi del metabolismo energetico della cellula;
  • Vacuoli: speciali organelli deputati alla riserva, alla difesa e al metabolismo di metaboliti secondari e sostanza nocive;
  • Teoria endosimbiontica: teoria che spiega l’origine delle cellule eucariotiche;
  • Esocitosi ed endocitosi: il trasporto di grandi molecole attraverso la membrana plasmatica;
  • Esosomi: vescicole extracellulari con importanti funzioni biologiche;

1.1. Il Metabolismo

  • Ciclo cellulare: eventi ordinati ed altamente controllati che porta alla divisione e corretta proliferazione delle cellule eucariotiche;
    • Meiosi: meccanismo di divisione cellulare alla base della riproduzione sessuale e prevede il dimezzamento del numero dei cromosomi presenti in una cellula;
    • Mitosi: modalità di riproduzione asessuata, tipica delle cellule somatiche e delle cellule germinali non ancora differenziate;
  • Glicolisi: ciclo biochimico universale, condiviso tra eucarioti e procarioti;
  • Ciclo di Krebs: ciclo biochimico chiamato anche ciclo dell’acido citrico o ciclo degli acidi tricarbossilici;
  • Sintesi proteica: traduzione dell’mRNA in molecole proteiche;
  • Apoptosi: processo di morte cellulare programmata;
  • Quorum sensing: capacità di rilevare e rispondere alla densità della popolazione cellulare mediante la regolazione genica;

2. I Microrganismi

2.1 Batteri

2.2 Virus

2.3 Archea

3. Genetica

  • Genetica batterica: branca della biologia che studia i geni, l’ereditarietà e la variabilità genetica nei microrganismi;
  • Codice genetico: sistema attraverso cui si conserva e si trasmette l’informazione genetica negli organismi viventi;
  • DNA (acido desossiribonucleico): molecola che contiene le informazioni genetiche necessarie alla biosintesi di RNA e proteine;
  • RNA (acido ribonucleico): acido nucleico coinvolto nei processi fondamentali delle nostre cellule e di tutte le cellule presenti in natura;
  • Elementi genetici trasponibili: frammenti di DNA che si possono spostare all’interno di una singola cellula da una posizione all’altra del cromosoma o dal cromosoma a un plasmide e viceversa;
  • Dalla proteina al DNA: scheda didattica microbiologica per descrivere il ruolo cruciale del DNA come elemento di informazione genetica;
  • Replicazione del DNA: processo per la riproduzione dell’informazione genetica;
  • Trasferimento genico orizzontale: il passaggio non verticale di materiale genetico tra microrganismi, che può essere mediato o meno da un agente transfer;
  • Coniugazione batterica: processo con il quale una cellula batterica trasferisce porzioni di DNA ad un’altra tramite un contatto cellula-cellula;
  • Trasformazione batterica:  fenomeno parasessuale tramite il quale i batteri possono scambiarsi materiale genetico;
  • Trasduzione genetica: processo mediante il quale il DNA estraneo viene introdotto in una cellula da un virus o da un vettore virale;
  • Gli esperimenti di Mendel: la legge della dominanza dei caratteri, la segregazione dei caratteri e l’assortimento indipendente;
  • All’interno del gene: l’esperienza di Benzer: esperimento per dettagliare gli eventi di ricombinazione nel fago T4;
  • Operone lac: operone necessario per il trasporto e il metabolismo del lattosio in E. coli e molti altri batteri enterici;
  • Il meccanismo di attenuazione nei procarioti: processo di espressione genica attraverso l’esempio dell’operone trp;
  • Sistema Cre-loxP: processo per la creazione di topi knock-out condizionali;
  • Plasmidi: il materiale genetico accessorio come fonte di variabilità genetica tra i microrganismi;
  • Banche del DNA: caratteristiche ed enzimi di restrizione;
  • Epigenetica (parte 1parte 2): la scienza che studia la regolazione dell’espressione genica attraverso la pressione ambientale;
  • Mutazioni del DNA: alterazione ereditabile del genoma;
  • Meccanismi di riparazione del DNA: le alterazioni del DNA e i meccanismi riparativi in dettaglio;
  • Mutageni del DNA: agenti biologici, chimici e fisici che modificano il DNA;
  • Geni reporter: geni fusi con sequenze regolatorie o con geni di interesse, per segnalare la posizione o i livelli di espressione genica;
  • Riarrangiamenti cromosomici: anomalie strutturali che occorrono nelle sequenze di DNA cromosomali;
  • Pangenoma: unione fra il genoma core e i geni accessori di tutti gli organismi sequenziati all’interno di una determinata specie;
  • Alberi genealogici: grafico utilizzato nella genealogia per mostrare i rapporti familiari tra individui;
  • Genetica delle popolazioni: studio della costituzione genetica di una popolazione e di come questa cambi nel tempo;

4. Biologia Molecolare

  • P53: fattore di trascrizione che regola il ciclo cellulare e ricopre la funzione di soppressore tumorale;
  • Meccanismi riparazione DNA: sistemi di riparazione per correzione diretta e sistemi di riparazione per escissione;
  • Limite di Hayflick: processo cellulare di senescenza, dopo una serie finita di divisioni cellulari;

5. Biotecnologie

  • Biologia dei sistemi integrati: caratteristiche, le scienze -omiche, il modello Top-down e bottom-up;
  • Metagenomica: utilizzo di tecniche genomiche per lo studio di comunità microbiche direttamente nel loro ambiente naturale;
  • Metabolomica: studio delle alterazioni funzionali del metabolismo;
  • Produzione ricombinante: processo per ottenere grandi quantità di una stessa proteina, in relazione a quello che sarà il suo uso finale;
  • Biopesticidi: molecole utilizzate in agricoltura per controllare parassiti;
  • Biorisanamento: una tecnologia di bonifica ambientale basata sul metabolismo microbico di determinati batteri in grado di biodegradare o detossificare sostanze inquinanti;
  • OGM: normative, informazioni, storia sugli organismi geneticamente modificati;
  • Storia della biotecnologia: la storia delle scienze biotecnologiche, dagli albori ad oggi;

6. La Microbiologia

  • Aerobiologia oceanica (pt. 1): scienza che studia la composizione biologica dell’atmosfera e delle correnti d’aria oceaniche;
  • Epidemiologia: branca della scienza che studia la distribuzione e la frequenza delle malattie e di altri eventi che hanno una rilevanza sanitaria nelle popolazioni;
  • Microbiologia biomedica: l’impatto dei microrganismi sulla salute umana;
  • Microbiologia forense: scienza che prevede l’applicazione pratica della scienza in materia di legge;
  • Microbiologia predittiva: utilità, software applicativi, limiti
  • Microbioma umano: insieme del patrimonio genetico e delle interazioni ambientali della totalità dei microrganismi di un ambiente definito;
  • Microbiota umano: insieme di microorganismi simbiotici che convivono con l’organismo umano senza danneggiarlo;
  • Collezioni di microrganismi e ceppoteche (pt.1pt.2): uno sguardo d’insieme;
  • Laboratori: livelli di biosicurezza, descrizione, agenti patogeni;

6.1 Microbiologia alimentare

7. Il Corpo Umano

  • Globuli rossi: gli eritrociti sono cellule del sangue deputate al trasporti dell’ossigeno e dell’anidride carbonica;
  • Piastrine: frammenti di cellule che mediano il processo di coagulazione;
  • Midollo osseo: organo disperso deputato nella produzione delle cellule del sangue;
  • Ematopoiesi: formazione e maturazione degli elementi corpuscolati del sangue;
  • I 5 sensi: olfatto, gusto, vista, udito ed equilibrio;

7.1 Anatomia

  • Apparato cardiovascolare: apparato costituito da dal grande e dal piccolo circolo, entro i quali scorre il sangue sospinto dal cuore;
  • Apparato digerente: insieme di organi deputati all’introduzione degli alimenti, alla loro elaborazione, digestione, assorbimento delle sostanze nutritive;
  • Apparato genitale femminile: insieme di organi e di strutture che permettono la riproduzione sessuale negli organismi animali di sesso femminile;
  • Apparato genitale maschile: insieme di organi e di strutture che permettono la riproduzione sessuale negli organismi animali di sesso maschile;
  • Apparato muscoloscheletrico: insieme delle strutture ossee, articolari e muscolari che svolgono funzioni di sostegno e di difesa dell’organismo e che ne consentono i movimenti;
  • Apparato respiratorio: Insieme degli organi e tessuti deputati al processo della respirazione;
  • Apparato urinario: apparato costituito dai reni e dalle vie urinarie;
  • Apparato tegumentario: apparato che costituisce il confine tra il corpo e l’ambiente esterno;
  • Articolazioni e movimenti: strutture anatomiche che mantengono in contiguità due o più superfici ossee ed i relativi movimenti;
  • Encefalo e nervi cranici: porzione del sistema nervoso centrale contenuta all’interno del neurocranio;
  • Sangue: tessuto connettivo composto da una matrice liquida contenete cellule e frammenti cellulari;
  • Sistema endocrino: sistema composto dalle ghiandole endocrine e da cellule endocrine specializzate localizzate in tutto l’organismo;
  • Sistema nervoso: encefalo, dal midollo spinale, dai nervi, dai gangli, e dai recettori sensoriali;
  • Tessuto adiposo: tessuto connettivo caratterizzato dagli adipociti;
  • Tessuto cartilagineo: tessuto connettivo specializzato, caratterizzato da cellule immerse in una matrice extracellulare, divisa in una componente amorfa gelificata e in una fibrillare;
  • Tessuto connettivo: tessuto che avvolge, sostiene, connette ed isola i vari distretti corporei;
  • Tessuto epiteliale: tessuto che svolge principalmente una funzione di rivestimento e protezione del nostro corpo;
  • Tessuto linfoide: tessuto che rimuove il liquido interstiziale tra i tessuti, assorbe e trasporta gli acidi grassi dal sistema digestivo ed è coinvolto nella rimozione di patogeni, detriti e cellule tumorali;
  • Tessuto muscolare: tessuto responsabile di tutti i movimenti volontari e involontari del corpo;
  • Tessuto nervoso: tessuto organizzato in Sistema Nervoso Centrale (SNC) e in Sistema Nervoso Periferico (SNP);
  • Tessuto osseo: tessuto connettivo specializzato con funzione di sostegno, locomotoria e protettiva;
  • Midollo spinale e nervi spinali: tramite di comunicazione fondamentale tra l’encefalo ed il sistema nervoso periferico;

7.2 Sistema nervoso

8. Patologia

  • Prioni: agente infettivo non convenzionale di natura proteica;
  • Malattie trasmissibili: cosa sono e come si classificano;
  • Zoonosi: malattia infettiva che può essere trasmessa dagli animali direttamente o indirettamente all’uomo;

9. Immunologia

  • Sistema immunitario: complessa rete integrata di mediatori chimici e cellulari, di strutture e processi biologici deputati alla difesa dell’organismo;
  • Leucociti: cellule nucleate che vengono coinvolte nella difesa dell’organismo verso agenti esterni, come virus, batteri;
  • Linfociti B: cellule del sistema immunitario che giocano un ruolo primario nell’immunità umorale dell’immunità acquisita;
  • Linfociti T: I linfociti T sono un gruppo di leucociti appartenenti alla famiglia dei linfociti. Giocano un ruolo centrale nella immunità cellulo-mediata;
  • Linfociti NK: classe di cellule citotossiche del sistema immunitario;
  • Macrofagi: cellule mononucleate tissutali che appartengono al sistema dei fagociti;
  • Fagocitosi: processo di endocitosi che porta all’internalizzazione di particelle con un diametro uguale o superiore a 0,3 μm;
  • Sistema del complemento: sistema costituito da diverse proteine circolanti nel sangue e di membrana, capaci di potenziare l’attività opsonizzante degli anticorpi;
  • Infiammazione: meccanismo di difesa non specifico innato, che costituisce una risposta protettiva, seguente all’azione dannosa di agenti fisici, chimici e biologici;
  • Riparazione tissutale: fenomeno altamente dinamico che vede coinvolte diverse popolazioni cellulari, mediatori solubili e matrice extracellulare;
  • Malattie autoimmuni: patologie caratterizzate da una reazione scorretta del sistema immunitario, che attacca e distrugge i tessuti sani del nostro corpo;
  • Trapianto: intervento chirurgico che prevede la sostituzione di un organo o di un tessuto con un altro;
  • Anticorpi monoclonali: anticorpi identici fra loro, prodotti da linee cellulari provenienti da un solo tipo di cellula immunitaria;
  • Immunità di gregge: concetto epidemiologico che descrive il raggiungimento della resistenza ad un patogeno;
  • Vaccini: classificazione, preparazione e generalità;

10. La lotta antimicrobica

  • Gli antibiotici (pt.1pt.2): molecole utilizzate per curare o prevenire le infezioni causate da batteri;
  • Antibiotico-resistenza: fenomeno per il quale un batterio risulta resistente all’attività di un farmaco antimicrobico;
  • Antivirali: farmaci impiegati nel trattamento di infezioni causate da virus;

11. Il regno vegetale

  • Cellula vegetale: cellula eucariotica, con diverse peculiarità che la differenziano dalle cellule animali, fungine e degli altri regni dei viventi;
  • Fotosintesi clorofilliana: processo biochimico attraverso il quale, in presenza della luce solare, vengono sintetizzati zuccheri;
  • Metaboliti secondari vegetali: composti organici che svolgono funzioni precise e diversificate nelle piante;
  • Ormoni vegetali: i principali fitormoni nel mondo vegetale;
  • P/MAMPs-DAMPs nel regno vegetale: molecole batteriche che attivano l’immunità nel mondo vegetale;
  • RNAi e dsRNA nella difesa delle piante: principi ed applicazioni di questo complesso sistema di difesa;
  • Falsi frutti: differenze reali tra frutti e falsi frutti;
  • Radice (pt. 1pt. 2pt. 3): porzione di pianta che ha sede sotto il terreno che svolge il ruolo del sostegno della pianta e la nutrizione;
  • Fiore: struttura attraverso il quale le piante angiosperme si riproducono;
  • Androceo e Gineceo: componenti fertili del fiore dette androceo, per le componenti maschili, e gineceo, per le componenti femminili;
  • Foglia: organo con il quale la pianta svolge la fotosintesi e la traspirazione;
  • Frutto: ciò che deriva dallo sviluppo del gineceo di un fiore in seguito alla fecondazione;
  • Alghe: classificazione, caratteristiche biologiche, utilizzo nelle industrie;
  • Licheni: organismi simbionti derivanti dall’associazione di un cianobatterio o un’alga ed un fungo;
  • Pteridofite: il phylum delle felci, degli equiseti ed altri vegetali;
  • Fitopatologia: scienza che studia le malattie delle piante;
  • Endofiti delle piante: organismi che vivono all’interno di altri organismi vegetali;
  • Micorrize: simbiosi mutualistiche tra funghi e radici delle piante;

12. I funghi

  • Funghi: morfologia, caratteristiche e generalità dei funghi;
  • Micotossine: sostanze tossiche prodotte da una grande varietà di funghi;

13. Ecologia

  • Simbiosi: relazione intima e costante nel tempo che si instaura fra due organismi appartenenti a specie diverse;
  • Commensalismo: rapporto in cui un cui un organismo è favorevolmente influenzato da un’altra, il quale non è danneggiato né favorito;
  • Parassitismo: rapporto in cui un organismo trae profitto dai sistemi biologici di un altro vivente, provocandogli dei danni;
  • La biodiversità microscopica in acqua: scheda didattica microbiologica per descrivere cosa è possibile trovare in una goccia d’acqua;
  • Bioluminescenza: fenomeno per cui organismi viventi emettono luce attraverso particolari reazioni chimiche;
  • Panspermia: teoria che sostiene la migrazione dei microbi tra i pianeti e la diffusione della vita nell’universo;
  • Comunità simpagiche: comunità costituite da vari organismi adattati all’ambiente estremo che si ritrova all’interno della banchisa;
  • Bacini anossici ipersalini: focus su questi ambienti caratterizzati da condizioni di elevata salinità, ossigeno assente ed alte pressioni;
  • Ipotesi della regina rossa: ipotesi evolutiva in grado di spiegare principalmente le continue dinamiche evolutive che intercorrono tra specie in concorrenza;
  • Specie aliene invasive (IAS): organismi introdotti dall’uomo, in modo accidentale o volontario, al di fuori della loro area di origine, che si insediano in natura e causano impatti sull’ambiente e sulla vita dell’uomo;

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