Didattica microbiologica

La sezione didattica microbiologica

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1. La Cellula

Concetto di Vita: il concetto di vita e la complessa definizione per la sezione didattica microbiologica;
Apparato di Golgi: organello coinvolto nel processo delle modifiche post-traduzionali delle proteine;
Capsula batterica: composizione, struttura, funzioni della struttura di rivestimento microbica più importante;
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;
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;
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

Metabolismo batterico: le vie metaboliche delle cellule batteriche;
Ciclo cellulare: eventi ordinati ed altamente controllati che porta alla divisione e corretta proliferazione delle cellule eucariotiche;
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;

2. I Microrganismi

Procarioti ed eucarioti: differenze tra la cellula eucariotica e la cellula procariotica;
Archaea e Batteri: differenza tra il dominio degli archea e il dominio dei batteri;
Virus e Batteri: differenza tra i virus e le cellule batteriche;
Microrganismi criofili: microrganismi che resistono e si sviluppano in ambienti freddi;

2.1 Batteri

La cellula batterica: struttura e funzioni dei microrganismi batterici;
Crescita batterica: condizioni e curva di crescita, modello matematico e considerazioni;
Filogenesi batterica: processo di ramificazione delle linee di discendenza nell’evoluzione della vita batterica;
Biofilm: aggregato di microorganismi in cui tutte le cellule sono sia attaccate tra di loro che ancorate ad una particolare superficie;
Test di fluttuazione di Luria e Delbrück: esperimento che dimostra la spontaneità delle mutazioni nei batteri;
Esperimento dei Lederberg: il replica plating: esperimento per dimostrare la casualità delle mutazioni nei batteri;
Spore batteriche: caratteristiche dello stato sporale e descrizione del processo di sporulazione;

2.2 Virus

Virus: generalità e caratteristiche peculiari dei virus;
Batteriofagi: struttura, caratteristiche, ciclo litico e lisogenico di questi particolari virus;
La classificazione di Baltimore: classificazione dei virus in 7 classi diverse;

2.3 Archea

Classificazione degli Archaea: la classificazione degli archeobatteri nei phyla ufficiali;

3. Genetica

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;
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;
Trasformazione batterica: fenomeno parasessuale tramite il quale i batteri possono scambiarsi materiale genetico;
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 1 – parte 2): la scienza che studia la regolazione dell’espressione genica attraverso la pressione ambientale;
Mutazioni del DNA: alterazione ereditabile del genoma;
Mutageni del DNA: agenti biologici, chimici e fisici che modificano il DNA;
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;

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;
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.1 – pt.2): uno sguardo d’insieme;
Laboratori: livelli di biosicurezza, descrizione, agenti patogeni;

6.1 Microbiologia alimentare

Microbiologia alimentare: l’impatto dei microrganismi sulla salubrità degli alimenti;
Fermentazione del lattosio: i microrganismi batterici coinvolti in questo processo;
HACCP: genesi del più celebre approccio alla sicurezza alimentare;
Probiotici e prebiotici: caratteristiche e differenze tra probiotico e prebiotico;

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

Barriera emato-encefalica: struttura protettiva del cervello che media lo scambio con il sistema circolatorio;

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;
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;
Vaccini: classificazione, preparazione e generalità;

10. La lotta antimicrobica

Gli antibiotici (pt.1 – pt.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. 1– pt. 2 – pt. 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;
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;

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