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Conoscenza degli argomenti degli insegnamenti di Biochimica, Citologia, Genetica, Microbiologia generale

Sono previste sia lezioni teoriche (6 crediti, 48 ore) che esercitazioni pratiche di laboratorio svolte a piccoli gruppi (1 credito, 8 ore). La frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è consigliata. La frequenza al laboratorio didattico è fortemente consigliata.

L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze fondamentali riguardo le caratteristiche metaboliche e fisiologiche dei principali gruppi tassonomici di microrganismi presenti nell'ambiente marino; le principali strategie adattative e di sopravvivenza dei procarioti marini, l'importanza del loro ruolo nell'ecosistema marino, nonché le interazioni di particolari specie microbiche con l'ambiente e con altri organismi marini. Lo studente acquisirà anche nozioni sui meccanismi di patogenicità di alcuni importanti microrganismi patogeni per l'uomo e/o per i pesci e infine saprà descrivere le principali tecniche di campionamento, coltivazione e identificazione utilizzate nello studio e nella ricerca di particolari microrganismi delle comunità microbiche marine.

Lo studente dovrà anche acquisire la capacità di effettuare semplici analisi microbiologiche su campioni di acqua di mare: determinazione della carica microbica totale, ricerca dei coliformi, determinazione della contaminazione fecale delle acque mediante tecniche di enumerazione e identificazione dei batteri indicatori, isolamento e identificazione di specie batteriche autoctone, quali i vibrioni.

L’esecuzione di analisi di laboratorio di gruppo contribuisce sia a migliorare la capacità comunicativa e di collaborazione che deriva dal lavoro in gruppo, sia la capacità di apprendimento e di interpretazione critica dei risultati ottenuti nel corso dell’esercitazione.

Contenuti (lezioni frontali, 6 CFU, 48 ore):
L’ambiente acquatico marino, caratteristiche generali e comunità microbiche
Distribuzione dei microrganismi negli habitat marini e loro ruolo nella rete trofica e nei cicli biogeochimici di alcuni elementi (zolfo, azoto e carbonio).
Strategie di sopravvivenza e metabolismo energetico dei batteri oligotrofi.
Principi di tassonomia microbica e metodi di studio dell’evoluzione batterica. Principali gruppi tassonomici di procarioti marini. Il dominio dei Bacteria: i batteri marini fotosintetici ossigenici (proclorofite e cianobatteri), adattamenti ed evoluzione, le sfere microbiche e la motilità strisciante dei cianobatteri. Cianobatteri tossici. Batteri chemioeterotrofi marini appartenenti al phylum dei proteobatteri, il genere Pseudoalteromonas, Aeromonas e Vibrio, il gruppo Roseobacter. Strategie metaboliche degli eterotrofi nell’adattamento all’ambiente oceanico. I batteri marini come agenti di infezione umana e animale e relativi meccanismi di patogenicità dei batteri.
Caratteristiche generali degli Archaea e principali gruppi e specie presenti in ambienti oceanici. Gli ipertermofili, gli alofili, i metanogeni. I microrganismi delle bocche idrotermali, i black smokers. Strategie di sopravvivenza in ambienti marini estremi degli ipertermofili e degli psicrofili.
I virus marini e loro ruolo nella regolazione della diversità procariotica marina.
Metodi di campionamento e di studio dei microrganismi marini. Tecniche tradizionali, basate sulla coltivazione, e tecniche molecolari per lo studio della diversità delle comunità microbiche marine e per l’identificazione di specie.
Interazioni dei microrganismi con l’ambiente marino, la chemiotassi, la motilità batterica nell’ambiente acquatico, adesione e colonizzazione di superfici, struttura e formazione dei biofilm nell’ambiente marino.
L’interfase acqua-aria, il bacterioneuston e i batteri idrocarburoclastici, l’interfase acqua-sedimenti e i microbial mats.
Interazioni con altri organismi acquatici (batteri epifitici ed epizooici, relazioni positive e negative tra microrganismi)
Il meccanismo del quorum sensing e la bioluminescenza, batteri e dinoflagellate bioluminescenti.
Contaminazione microbiologica dell’ambiente marino, parametri indicatori di qualità dell’acqua di mare e analisi microbiologiche utilizzate nel monitoraggio e nella determinazione della balneabilità
Esercitazioni di laboratorio (1 CFU, 8 ore):
Nel corso dell’esercitazione, gli studenti apprenderanno diverse metodologie per eseguire analisi microbiologiche su campioni di acqua di mare, in particolare:
tecniche per la quantificazione dei microrganismi marini coltivabili, determinazione della contaminazione fecale delle acque marine mediante la tecnica delle membrane filtranti e del Most Probable Number, tecniche di isolamento e identificazione di vibrioni

L’esame consiste in un colloquio orale in cui vengono formulate tre domande che spaziano sul programma del corso e sulle metodologie descritte a lezione o applicate durante le esercitazioni.

Nel colloquio lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito i concetti fondamentali che riguardano le caratteristiche metaboliche e fisiologiche dei principali gruppi tassonomici di microrganismi presenti nell'ambiente marino e di aver appreso i principi alla base delle metodologie più utilizzate in microbiologia marina

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Il voto finale viene attribuito valutando la capacità dello studente nel rispondere ai quesiti formulati in maniera corretta ed esaustiva. La lode viene attribuita quando lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia e ottima capacità logica ed espressiva.

Appunti delle lezioni
Madigan, Martinko, Bender, Buckley, Stahl, "Brock biologia dei microrganismi", Pearson, 14° edizione, 2016.
Colin Munn - Marine Microbiology: ecology and applications – Garland Science, Taylor & Francis Group, 2nd edition (2011)