Microbiologia marina e laboratorio
(obiettivi)
Il corso consentirà agli studenti di comprendere le peculiari caratteristiche morfologiche, fisiologiche e metaboliche dei microrganismi marini (con particolare riferimento ai procarioti), il loro ruolo nell’ambiente marino e le interazioni con altri organismi. Inoltre consentirà di conoscere le tecniche di base per il loro campionamento e manipolazione in laboratorio. Il corso fornirà un quadro di riferimento per la comprensione di tematiche attuali connesse con i microrganismi marini e le loro potenziali applicazioni (ad es. l'importanza dei microrganismi per gli altri organismi marini, le loro potenzialità in biotecnologia, la pericolosità di alcuni microrganismi e le contromisure necessarie ad annullare potenziali danni di questi). Il corso fornirà gli approfondimenti necessari a comprendere le peculiarità ecologiche dei microrganismi marini in particolare quelli di alcuni ambienti marini estremi.
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Codice
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118910 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Modulo: Modulo A - Microbiologia marina e laboratorio
(obiettivi)
Il corso consentirà agli studenti di comprendere le peculiari caratteristiche morfologiche, fisiologiche e metaboliche dei microrganismi marini (con particolare riferimento ai procarioti), il loro ruolo nell’ambiente marino e le interazioni con altri organismi. Inoltre consentirà di conoscere le tecniche di base per il loro campionamento e manipolazione in laboratorio. Il corso fornirà un quadro di riferimento per la comprensione di tematiche attuali connesse con i microrganismi marini e le loro potenziali applicazioni (ad es. l'importanza dei microrganismi per gli altri organismi marini, le loro potenzialità in biotecnologia, la pericolosità di alcuni microrganismi e le contromisure necessarie ad annullare potenziali danni di questi). Il corso fornirà gli approfondimenti necessari a comprendere le peculiarità ecologiche dei microrganismi marini in particolare quelli di alcuni ambienti marini estremi. RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE Aver sviluppato la conoscenza delle principali peculiarità riguardanti la biologia dei microrganismi marini, del loro metabolismo, del loro ruolo nell’ambiente marino, delle interazioni con altri organismi e delle loro potenzialità in biotecnologia. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Avere una comprensione delle problematiche inerenti i rapporti tra microrganismi marini, gli altri organismi e l’ambiente marino e acquisire una conoscenza degli approcci sperimentali per lo studio della microbiologia marina. AUTONOMIA DI GIUDIZIO Essere in grado di interpretare i risultati degli studi inerenti la microbiologia marina. Essere in grado di comprendere il ruolo dei microrganismi marini nell’ambiente e la loro influenza sulla biologia di altri organismi. CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO Essere in grado di descrivere temi scientifici inerenti la biologia dei microrganismi marini in forma sia scritta che orale attraverso uno specifico linguaggio scientifico/tecnico. Essere in grado comprendere le metodiche studiate per il campionamento, riconoscimento/identificazione delle comunità microbiche marine e la coltivazione di microrganismi. Tale abilità verrà sviluppata anche mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula e durante le esperienze di laboratorio e in campo.
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Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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6
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Settore scientifico disciplinare
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BIO/19
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Ore Aula
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40
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Ore Esercitazioni
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8
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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FENICE Massimiliano
(programma)
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.
(testi)
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.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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Modulo: Modulo B - Microbiologia marina e laboratorio
(obiettivi)
Il corso consentirà agli studenti di comprendere le peculiari caratteristiche morfologiche, fisiologiche e metaboliche dei microrganismi marini (con particolare riferimento ai procarioti), il loro ruolo nell’ambiente marino e le interazioni con altri organismi. Inoltre consentirà di conoscere le tecniche di base per il loro campionamento e manipolazione in laboratorio. Il corso fornirà un quadro di riferimento per la comprensione di tematiche attuali connesse con i microrganismi marini e le loro potenziali applicazioni (ad es. l'importanza dei microrganismi per gli altri organismi marini, le loro potenzialità in biotecnologia, la pericolosità di alcuni microrganismi e le contromisure necessarie ad annullare potenziali danni di questi). Il corso fornirà gli approfondimenti necessari a comprendere le peculiarità ecologiche dei microrganismi marini in particolare quelli di alcuni ambienti marini estremi. RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE Aver sviluppato la conoscenza delle principali peculiarità riguardanti la biologia dei microrganismi marini, del loro metabolismo, del loro ruolo nell’ambiente marino, delle interazioni con altri organismi e delle loro potenzialità in biotecnologia. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Avere una comprensione delle problematiche inerenti i rapporti tra microrganismi marini, gli altri organismi e l’ambiente marino e acquisire una conoscenza degli approcci sperimentali per lo studio della microbiologia marina. AUTONOMIA DI GIUDIZIO Essere in grado di interpretare i risultati degli studi inerenti la microbiologia marina. Essere in grado di comprendere il ruolo dei microrganismi marini nell’ambiente e la loro influenza sulla biologia di altri organismi. CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO Essere in grado di descrivere temi scientifici inerenti la biologia dei microrganismi marini in forma sia scritta che orale attraverso uno specifico linguaggio scientifico/tecnico. Essere in grado comprendere le metodiche studiate per il campionamento, riconoscimento/identificazione delle comunità microbiche marine e la coltivazione di microrganismi. Tale abilità verrà sviluppata anche mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula e durante le esperienze di laboratorio e in campo.
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Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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5
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Settore scientifico disciplinare
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CHIM/11
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Ore Aula
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40
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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BARGHINI Paolo
(programma)
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.
(testi)
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.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
A distanza
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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