1)Parte teorica (40 ore, 5 cfu)

Introduzione. La microbiologia marina tra le discipline microbiologiche. Tematiche della microbiologia marina, storia e obiettivi. L’ambiente marino e i microrganismi. Caratteristiche chimico fisiche dell’ambiente marino (cenni). Classificazione dei microorganismi. Metodi e tecniche (richiami dalla M. generale). Microscopia: ottica, ad epifluorescenza, confocale laser ed elettronica. Citometria di flusso. Campionamento, coltivazione, isolamento, arricchimento, caratterizzazione biochimica. Identificazione molecolare: PCR, FISH, sequenziamento, ecc. Studio di comunità: DGGE, TRFLP, PLFA, clone libraries, metagenomica. Quantificazione classica e molecolare. Diversità dei microrganismi autoctoni marini: Batteri fototrofi ossigenici ed anossigenici (rossi e verdi sulfurei e non sulfurei) Batteri nitrificanti. Batteri Anammox; zolfo e ferro-ossidanti, idrogenobatteri, spirilli, batteri luminescenti, solfato-riduttori. Metanogeni e metanotrofi, alofili ecc. Archea marini: Euryarchaeota, Crenarchaeota, ecc. Ipertermofili, iperalofili Ecologia microbica marina: Microbial loop (circuito microbico). I cicli biogeochimici (richiami dalla M. generale). Neve marina: formazione, destino e significato ecologico. Relazioni tra microrganismi ed altri organismi marini: simbiosi, parassitismo, patogenesi. Microbiologia di ambienti marini particolari ed estremi. Studio delle comunità microbiche degli oceani profondi. Studio delle comunità microbiche degli ambienti estuarini ed intertidali. Studio di ambienti iperalini. Microrganismi marini e uomo. Biofouling, biodeterioramento. Biotecnologie dal mare: enzimi, polimeri, degradazione di molecole recalcitranti, ecc. Patogeni umani ed ambiente marino. Malattie veicolate dall’acqua e Analisi microbiologica dell’acqua.

2)Parte pratica (Esercitazioni in laboratorio e sul campo che possono variare anche in funzione della possibilità di uscite in mare) (8 ore, 1cfu).
Campionamento di microrganismi marini da ambienti antropizzati e non antropizzati. Conta vitale e totale di m . marini. Isolamento, coltivazione e classificazione (metodi colturali e molecolari) di microrganismi marini. Rilevazione della biodiversità microbica totale di ambienti marini. Biotecnologie dal mare. Screening per la produzione di metaboliti/enzimi di interesse industriale Analisi microbiologica di acqua marina.

Brock, Madigan, Martino, Parker, "Brock biologia dei microrganismi", CEA Ambrosiana, terza edizione 2007, volume 1 e 2. Biologia dei microrgamismi di G. Dehò e E. Galli, Casa Editrice Ambrosiana, 2018. Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni- Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica - Casa Editrice Ambrosiana, edizione 2008 Colin Munn - Marine Microbiology: ecology and applications – Garland Science, Taylor & Francis Group, 2nd edition (2011) http://www.nature.com/nrmicro/focus/marinemicrobiology/index.html I file PDF delle lezioni tenute durante il corso sono disponibili dal portale studente durante le lezioni verranno distribuite e discusse alcune pubblicazioni scientifiche per l’approfondimento di alcune tematiche.

Introduzione al corso, test di verifica delle conoscenze di microbiologia generale. Tecnologia del DNA ricombinante; gli enzimi di restrizione: definizione e proprietà; mappe di restrizione; clonaggio di DNA. Vettori di clonaggio: definizione e applicazioni; vettori di clonaggio di prima, seconda e terza generazione; vettori fagici e cosmidi. Vettori per scopi speciali: vettori di espressione, descrizione e caratteristiche salienti; vettori di secrezione, descrizione e caratteristiche salienti; vettori shuttle, descrizione e caratteristiche salienti; vettori di integrazione, descrizione e caratteristiche salienti; vettori per lo studio dei promotori, descrizione e caratteristiche salienti. Cromosomi artificiali. Le mutazioni: origini ed effetti delle mutazioni. La ricombinazione come reciproci scambio di informazioni genetiche. Elementi genetici trasponibili. Tecnica per l'isolamento e il sequenziamento di geni: l'utilizzo di trasposoni. Il plasposone. Descrizione e utilizzo del plasposone. Introduzione alla PCR; le fasi della PCR; descrizione dettagliata della reazione a catena della polimerasi; clonaggio di ampliconi. Evoluzione della PCR; Reverse Trascription-PCR; Real Time-PCR. Monitoraggio della reazione. Concetto dell'efficienza di amplificazione. PCR quantitativa; quantificazione di DNA, Crossing point e curva di taratura. Principi di quantificazione. Analisi della Melting Curve. Ricerca di patogeni. Sequenziamento con metodo Sanger. Sequenziamento automatico e relative problematiche. Nuove tecnologie di sequenziamento massivo (NGS). Nuova tecnologia di editing del DNA: CRISPR-Cas. Classificazione e nomenclatura dei microrganismi: Caratteri classici (morfologici, fisiologici/metabolici, ecologici, analisi genetica) e caratteri molecolari (confronto di proteine, composizione in basi del DNA, ibridazione degli acidi nucleici, sequenziamento degli acidi nucleici). Southern Blotting. Sequenziamento 16S-rDNA, confronto in banca dati. Affiliazione: metodi fisiologici (Biolog) e metodi molecolari. Workflow dell'identificazione. Filogenesi e alberi filogenetici. Come si costruisce un albero filogenetico: scelta delle sequenze, dell'algoritmo e dell'outgroup. Bootstrapp. Analisi critica dei risultati. Caso di studio: batteri artici. Identificazione tassonomica. Confronto metodi molecolari e metabolici. Aspetti generali sull'analisi di comunità microbiche. Quorum Sensing (QS): definizione e aspetti fisiologici del QS. Meccanismi molecolari alla base del QS. Significato ecologico del QS. Principali classi di molecole segnale del QS nei Gram+ e Gram-. Batteri poliglotti. Il QS nella competizione e collaborazione. Comunicazione Inter-Regno. Biofilm: definizione, struttura, modalità e meccanismi di formazione dei biofilm. Biofilm e antibiotici. Utilizzo dei furanoni contro il biofilm. Biofouling: definizione, struttura, modalità e meccanismi di formazione del biofouling. Problematiche legate al biofouling. Il TBT nelle vernici antivegetative. Progetto sperimentale: identificazione di molecole con azione antivegetativa. La cromatografia. Basi del procedimento cromatografico. Visualizzazione della separazione. Concetti di: tempo di ritenzione; piatti teorici e altezza dei piatti teorici; separazione ottimale. Interazione soluto-fasi. Meccanismi di separazione e relative cromatografie: adsorbimento; ripartizione; scambio ionico; esclusione; affinità. Cromatografia planare e su colonna. HPLC.

Colin Munn. Marine Microbiology: Ecology and Applications. Garland Science
Brock Biologia dei microorganismi: microbiologia generale, ambientale e industriale. 14° edizione (2016). Casa Editrice Ambrosiana.
Roberto Danovaro - Biologia Marina: biodiversità e funzionalità degli ecosistemi marini. CittàStudi Edizioni.
Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni- Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica - Casa Editrice Ambrosiana, edizione 2008.