ISTITUTO TECNICO. "Michele Giua" Anno Scolastico 2017/2018 PROGRAMMA BIOLOGIA,MICROBIOLOGIA. Docente Prof.ssa Luciana Spettu

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Vittore Valsecchi
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1 ISTITUTO TECNICO "Michele Giua" Anno Scolastico 2017/2018 PROGRAMMA BIOLOGIA,MICROBIOLOGIA E Docente Prof.ssa Luciana Spettu TECNOLOGIE DI CONTROLLO AMBIENTALE DOCENTI Prof. Ivo Loi Prof. Carlo Bertoni Classe 4^F Indirizzo - Chimica, Materiali e Biotecnologie Articolazione- Biotecnologie ambientali

2 MODULO 1: LA DIVISIONE CELLULARE E LA SINTESI PROTEICA U.D.1: LA DIVISIONE CELLULARE L importanza del rapporto superficie/volume nelle dimensioni cellulari. Regolazione del ciclo cellulare. Le fasi della mitosi e la citodieresi. La riproduzione sessuata. Il cariotipo umano. Le fasi della meiosi e la produzione di cellule aploidi. Mitosi e meiosi a confronto. U.D.2: IL LINGUAGGIO DELLA VITA Nucleotidi, basi azotate e acidi nucleici. La scoperta della struttura del DNA. Gli acidi nucleici e la duplicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti. U.D.3: IL CODICE GENETICO E LA SINTESI DELLE PROTEINE Biosintesi microbiche. La ricerca della relazione tra geni e proteine: cenni storici. La scoperta del codice genetico. Il meccanismo della sintesi proteica: trascrizione e traduzione. Differenze nella sintesi proteica tra procarioti ed eucarioti. Regolazione dell espressione genica nei procarioti. Sistema inducibile e sistema reprimibile: operone-lac e operone triptofano. MODULO 2: MICRORGANISMI PROCARIOTI U.D.1: ORGANIZZAZIONE DELLA CELLULA BATTERICA Tecniche di studio dei microrganismi. Morfologia dei batteri. Anatomia funzionale dei batteri: strutture fondamentali e accessorie (strutture di rivestimento, appendici filiformi, struttura interna, produzione di spore). Il passaggio delle molecole attraverso le membrane cellulari (diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo, osmosi). Osservazione e allestimento dei preparati microscopici. U.D.2: METABOLISMO MICROBICO Il mondo microbico. Microrganismi e ambiente. I microrganismi e le esigenze metaboliche: carbonio, energia e ossigeno; fabbisogno energetico, nutritivo e assunzione dei nutrienti. Classificazione dei microrganismi in gruppi nutrizionali. Schemi metabolici. Utilizzazione delle fonti di energia: batteri fototrofi e chemiotrofi. Respirazioni aerobie di substrati inorganici. Respirazione anaerobia. U.D.3: LE COLTURE BATTERICHE Fattori influenzanti la crescita dei microrganismi. Esigenze ambientali: temperatura, pressione osmotica, presenza di ossigeno, ph del mezzo di crescita. La coltivazione dei microrganismi: terreni di coltura, preparazione e conservazione dei terreni di coltura, tecniche di semina, incubazione, diversi aspetti della crescita batterica, trapianti di colture e loro mantenimento.

3 U.D.4: BATTERI DI INTERESSE AMBIENTALE E INDUSTRIALE Archebatteri: metanogeni, alofili e termofili. Batteri fotosintetici ossigenici e anossigenici. Batteri chemiolitotrofi: azotofissatori, nitrificanti e solfobatteri. Batteri che formano noduli. Batteri metanotrofi. Actinomiceti, Streptomiceti e batteri nocardiformi. Cenni sui generi: Pseudomonas, Bifidobacterium e Acetobacter U.D.5: BATTERI DI INTERESSE SANITARIO Batteri gram negativi di forma elicoidale o ricurva: Spirochete e spirilli; Helicobacter pilori. Bacilli e cocchi gram negativi: Pseudomonas e Neisserie. Batteri gram negativi aerobi e anaerobi facoltativi: Escherichia coli, i coliformi e gli indicatori di inquinamento fecale; Salmonella. I Vibrioni, le Ricketsie e le Clamidie. Cocchi gram positivi: Stafilococchi, Streptococchi, Pneumococchi. Bacilli sporigeni gram positivi: Bacillus e Clostridium. MODULO 3: MICRORGANISMI,AMBIENTE ED ECOSISTEMI U.D.1: L ECOSISTEMA I livelli di organizzazione biologica: dalla cellula all organismo. Il concetto di specie, popolazione, comunità ed ecosistema. Struttura e funzionamento di un ecosistema. Le leggi che regolano il funzionamento di un ecosistema: flusso di materia ed energia I componenti viventi di un ecosistema: produttori, consumatori e decompositori. Catene alimentari e livelli trofici. Le piramidi dei numeri, delle biomasse e dell energia. Habitat e nicchia ecologica. Ecosistemi microbici e rapporti tra microrganismi: commensalismo, simbiosi, antagonismo, competizione, parassitismo e predazione. Il biofilm. U.D.2: LA MATERIA E I CICLI BIOGEOCHIMICI L ambiente suolo. Il suolo e l azione dei microrganismi. Mineralizzazione ed umificazione della sostanza organica. Le trasformazioni della materia e i cicli biogeochimici. I cicli di carbonio, azoto, fosforo e zolfo.

4 LABORATORIO Strumenti e attrezzature del laboratorio di microbiologia. Caratteristiche del laboratorio microbiologico: le misure di contenimento e i livelli di biosicurezza; rischio biologico, rischi di esposizione al contagio, rischio chimico, rischio fisico, procedure di lavoro in sterilità, organizzazione del lavoro e delle attività. Prevenzione degli infortuni nel laboratorio di microbiologia. Classificazione degli agenti biologici. Il quaderno di laboratorio. La sterilizzazione. Impiego dell autoclave e della cappa a flusso laminare. I coloranti e le relative tecniche per l'allestimento di preparati microscopici. Preparazione dei coloranti: coloranti in polvere, soluzione madre e soluzione idroalcolica. I protozoi negli infusi. Mitosi in cellule di apice radicale di Allium cepa. Estrazione del DNA dalla mucosa boccale e da matrici vegetali. Colorazione secondo Gram. I substrati per la crescita dei microrganismi: i terreni di coltura. Preparazione di terreni di coltura (terreni preconfezionati in polvere, brodo nutritivo, agar nutritivo, terreni in provetta a becco di clarino ). Campionamento e conservazione dei campioni microbiologici. Tecniche asettiche e trasferimento di microrganismi. Allestimento di colture batteriche con diverse tecniche di semina. Crescita dei microrganismi in substrati liquidi e solidi. L ubiquità dei microrganismi e l aspetto delle colonie in piastra. Determinazione delle esigenze di ossigeno nei batteri. Fermentazione dei carboidrati.

5 Osservazione di streptococchi lattici e lattobacilli nello yogurt. Identificazione di stafilococchi in diverse matrici ambientali. Ricerca dei batteri nitrosanti e nitratanti del suolo.

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