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Oggetto:
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APPLIED MICROBIOLOGY

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APPLIED MICROBIOLOGY

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Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
SVB0131
Docente
Dott. Irene Stefanini
Corso di studio
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
3° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
4
SSD attività didattica
BIO/19 - microbiologia generale
Erogazione
Mista (tradizionale e online)
Lingua
Inglese
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto con orale opzionale
Prerequisiti

Conoscenze inerenti alla struttura e funzione della cellula procariota ed eucariota, alle modalità di interazione tra microorganismi e cellula ospite, alla patogenesi microbica e alla struttura e funzione degli antibiotici. Tali conoscenze sono fornite attraverso l'insegnamento Microbiologia Generale (secondo anno-SVB0024-)

Structure and function of prokaryotic and eukaryotic cells, dynamic of microorganism-host cells interaction, microbial pathogenesis and structure/function of antibiotics. This knowledge is provided by General Microbiology course (second year-SVB0024-)
Propedeutico a

Propedeutico all'insegnamento di Virologia (primo anno Laurea magistrale Biologia Cellulare e Molecolare -MFN1189-)

Preparatory for Virology course (-MFN1189-)
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

La  finalità dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti un quadro teorico e pratico di alcune delle principali metodologie microbiologiche attualmente impiegate in diversi campi tra cui quello industriale, biomedico e ambientale attraverso lezioni teorico-pratiche ed esperienze di laboratorio.

Al termine del corso gli studenti dovranno avere acquisito una buona conoscenza di diversi aspetti della Microbiologia applicata, tra cui:

  • Principali microorganismi patogeni per l'uomo e patologie ad essi correlate;
  • Metodiche attualmente impiegate nella diagnostica delle infezioni microbiche e competenze tecniche nell'analisi critica dei risultati;
  • Resistenza agli antibiotici, meccanismi e strategie di prevenzione;
  • Impiego dei microrganismi nei processi industriali e produttivi;
  • Utilizzo dei microrganismi nei processi di biorisanamento ambientale;
  • Strategie vaccinali attualmente impiegate;
  • Metodiche per l'analisi delle composizioni delle comunità microbiche mediante approcci di sequenziamento

The course gives a general overview of the main methodologies and techniques in microbiology. The fields of application are industrial, clinical, and environmental.  Lectures and lab practicals are devoted to prepare the students to applicative approaches and to lab activity.

 Upon completion of the course students should acquire knowledge and lab skills in:

  • Main pathogenic microorganisms and their identification and pathology;
  • Diagnostic methods in clinical microbiology and critical analysis of results;
  • Antibiotic resistance, mechanism and prevention strategies;
  • Microorganisms in industry and production;
  • Bioremediation mediated by microbes;
  • Innovative vaccinal strategies;
  • Sequencing-based methods for the investigation of the composition of microbial communities
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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di possedere le seguenti conoscenze e competenze, coerenti con la definizione del profilo del laureato in Scienze Biologiche:

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Lo studente dovrà aver compreso le applicazioni delle metodiche evidenziate nei diversi ambiti della microbiologia, in campo medico, industriale e ambientale. Le attività di laboratorio consentiranno di approfondire sia le tematiche affrontate a lezione che le "buone pratiche di laboratorio" e sicurezza.
Al termine delle lezioni e delle attività di laboratorio, lo studente dovrà dimostrare le seguenti capacità:

  • Conoscere le principali tecniche utili alla diagnosi di infezioni microbiche;
  • Selezionare criticamente l'utilizzo delle tecniche conosciute sulla base del quesito tecnico-diagnostico;
  • Saper identificare e descrivere una popolazione microbica pura e mista (piastratura su terreni, analisi della morfologia delle colonie, identificazione biochimica, suscettibilità ad agenti antibiotici);
  • Saper comprendere analisi di metabarcoding e metagenomic microbico.

Competenze trasversali di laboratorio

  • Gestire indipendentemente lo spazio, il tempo e l'ordine della propria postazione di lavoro e del materiale comune;
  • Gestire consapevolmente la sicurezza in laboratorio, anche attraverso la pratica di attività a rischio (utilizzo di bunsen, cappa chimica, acidi, manipolazione di batteri, uso di sostanze classificate es. acrilammide);

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente dovrà dimostrare autonomia di giudizio e valutazione dei risultati sperimentali ottenuti in laboratorio grazie al confronto con il proprio team di lavoro e alle competenze tecnico-scientifiche acquisite.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Acquisizione di competenze inerenti alla comunicazione dei risultati sperimentali mediante l'utilizzo di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. Capacità di lavorare in team, analizzando le criticità operative riscontrate e adottando misure di correzione condivise e appropriate.

 

By the end of the course, the student will have to demonstrate the following knowledge and skills, consistent with the definition of the profile of the graduate in Biological Sciences:

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
The student must have understood the applications of the methods highlighted in the various areas of microbiology, in the medical, industrial, and environmental fields. Laboratory activities will deepen the topics treated over the lessons and the "good laboratory" and safety practices.
Upon completion of lessons and laboratory activities, the student will have to demonstrate the following skills:

  • Know the main techniques useful for the diagnosis of microbial infections;
  • Critically select the use of known techniques on the basis of the technical-diagnostic question;
  • Knowing how to identify and describe a pure and mixed microbial population (colony morphology analysis, biochemical and molecular identification, susceptibility to antibiotic agents);
  • Knowing the rationales and applications of microbial metabarcoding and metagenomic analyses.

Transversal laboratory skills

  • To independently manage the laboratory workplace and shared material;
  • To work safely in the laboratory, also while carrying out risky activities (use of bunsen, chemical hood, acids, handling of potentially harmful microorganisms, use of classified substances e.g. acrylamide);

AUTONOMY OF JUDGMENT
The student will have to demonstrate independent judgment and evaluation of the experimental results obtained in the laboratory by comparing their work with the work of colleagues and by applying the skills acquired over the course.

COMMUNICATION SKILLS
Acquisition of skills related to the communication of experimental results through the use of an appropriate technical-scientific language. Ability to work in a team, analyzing the operational criticalities encountered and adopting appropriate measures.

 

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Programma

  • I terreni di coltura e le tecniche di isolamento microbico;
  • Principi di microscopia ed applicazioni per l'osservazione e lo studio di microorganismi;
  • Breve introduzione sulla classificazione tassonomica;
  • Principali tecniche biochimiche e molecolari per l'identificazione microbica;
  • Principali batteri patogeni per l'uomo (infezioni delle vie aeree, infezioni trasmesse per contatto diretto, infezioni da cibo e da acqua);
  • La diagnosi delle infezione batteriche: principali metodiche utilizzate;
  • I meccanismi per l'acquisizione della resistenza agli antibiotici e le strategie per combatterla;
  • Nuove strategie vaccinali e potenziali applicazioni;
  • Principali applicazioni dei microrganismi nei processi industriali: in campo alimentare (produzione di birra, distillati, aceto, vino, yogurt, formaggio), in campo sanitario (produzione di antibiotici), in campo industriale e di ricerca (produzione dei enzimi, produzione di bioetanolo);
  • I microorganismi e i manufatti di interesse culturale: principali degradazioni dovute a microorganismi e tecniche per mirate al recupero di manufatti mediante l'utilizzo di microorganismi;
  • Le principali applicazioni dei microrganismi in ambito ambientale: monitoraggio degli inquinanti in ambienti idrici o terrestri, biorisanamento di ambienti inquinati, trattamento acque reflue, monitoraggio microbiologico delle acque sorgive e potabili;
  • Applicazioni Next Generation Sequencing per lo studio delle comunità microbiche: metagenomica e metabarcoding (fungino e batterico)

  • Culture media and microbial isolation techniques;
  • Principles of microscopy and applications for the observation and study of microorganisms;
  • Brief introduction on taxonomic classification;
  • Main biochemical and molecular techniques for microbial identification;
  • Main human pathogenic bacteria (airborne, direct contact, food-borne and water-borne infections);
  • The diagnosis of bacterial infections: main methods used;
  • Mechanisms for acquiring antimicrobial resistance (AMR) and strategies for fighting it;
  • New vaccination strategies and potential applications;
  • Main industrial applications of microorganisms: in the food industry (production of beer, spirits, vinegar, wine, yogurt, cheese), in the health sector (production of antibiotics), in the industrial and research field (production of enzymes, production of bioethanol);
  • Microorganisms and the cultural heritage: main degradations due to microorganisms and techniques aimed at recovering artifacts through the use of microorganisms;
  • Main applications of microorganisms in the environmental field: monitoring of pollutants in water or terrestrial environments, bioremediation of polluted environments, wastewater treatment, microbiological monitoring of spring and drinking water;
  • Next Generation Sequencing applications for the study of microbial communities: metagenomics and fungal and bacterial metabarcoding

 

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Modalità di insegnamento

Il modulo prevede lezioni frontali in aula e attività di laboratorio volte all'approfondimento pratico delle nozioni impartite. Si articola in 32 ore di didattica frontale e in 19 ore di attività di laboratorio nelle quali verranno approfondite le tecniche trattate a lezione. Le lezioni saranno tenute in presenza, diffuse in streaming e registrate. Le registrazioni saranno messe a disposizione sul sito Moodle del corso.

La frequenza alle lezioni ed esercitazioni in aula è facoltativa, la frequenza ai laboratori è raccomandata al 100% (eventuali sovrapposizioni con concomitanti insegnamenti, laboratori, esoneri verranno tenute in considerazione nella pianificazione del calendario delle attività) e non potrà comunque essere inferiore al 75% come da regolamento del corso di studi. In caso di comprovata impossibilità a frequentare le esercitazioni di laboratorio (studenti lavoratori o domiciliati in altra regione), potranno essere adottate modalità alternative per la frequenza alle esercitazioni di laboratorio.

Course includes theoretical lessons and laboratory activities. It includes 32 hours of frontal lessons and 19 hours of laboratory activities in order to deepen practical techniques, explained during theoretical lessons. Lessons will be streamed and recorded, registrations will be uploaded on the Moodle page of the course.

Attendance at theoretical lessons is optional but strongly encouraged, attendance at laboratory activities is recommended to be 100% (any overlap with concomitant courses/ laboratories will be taken into account in the timetable planning). In any case, attendance must be higher than 75%, according to the course guidelines. In the event of proven inability to attend laboratory activities (working students or students domiciled outside Piemonte), alternative methods for attending laboratory activities will be evaluated.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento verrà verificato attraverso una prova scritta nella quale gli studenti verranno valutati sia per il modulo di Metodologie Biochimiche che per il modulo di Microbiologia Applicata. Gli appelli della sessione autunnale e primaverile saranno orali.

Esame scritto: l'esame sarà costituito da 4 domande aperte (4 punti ciascuna) e 6 domande a scelta multipla (1 punto ciascuna) che verteranno sulle nozioni acquisite durante le lezioni frontali e sulle tecniche apprese durante le attività di laboratorio. Le domande aperte saranno valutate con un punteggio maggiore in quanto consentiranno di prendere in considerazione la chiarezza espositiva e concettuale, l'utilizzo di una terminologia scientifica appropriata e l'approccio analitico/critico dello studente nei confronti di problematiche di laboratorio.  Il tempo della prova è 60 minuti. L'esame scritto sarà considerato superato solo con un punteggio superiore a 12/22, altrimenti dovrà essere sostenuto nuovamente. Ulteriori 10 punti saranno attribuiti per l'elaborato di laboratorio, che sarà preparato in gruppi e dovrà essere consegnato non più tardi di una settimana prima dell'esame.

Esame orale nelle sessioni autunnali/primaverili: lo studente verrà valutato mediante 3 domande sulle attività di laboratorio svolte (con esercizi pratici da svolgere) e sulle nozioni impartite durante le lezioni frontali. Il voto sarà espresso in trentesimi e sarà rappresentato dalle medie ponderate delle votazioni inerenti ai due moduli.

Students will be evaluated by an overall written test for both the Biochemistry and Microbiology module. Autumn and spring sessions will be oral.

Written Exam: 4 open questions (4 points each) and 6 multiple-choice questions (1 point each) focused on the knowledge acquired during lessons and techniques. Clarity and appropriate use of scientific and analytical lexicon will be positively evaluated. The written exam will last 60 minutes. The written part is considered passed with a score above 12/22. Additional 10 points will be assigned for the lab essay, which will be prepared in groups and has to be submitted one week before the exam at the latest.

Oral exam in autumn/spring: three questions regarding both lessons and laboratory activities. The average of both modules will compose the overall score.

Testi consigliati e bibliografia

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Testo consigliato:

Madigan MT, Martinko JM, Parker J. “Brock. Biologia dei microrganismi. - Microbiologia generale, ambientale e industriale." Ed. Pearson

Le slides e le registrazioni delle lezioni, i protocolli di laboratorio e ulteriore materiale saranno messi a disposizione dal docente e resi disponibile sulla pagina Moodle del corso.

Madigan MT, Martinko JM, Parker J. “Brock. Biology of microorganisms". Ed. Pearson

Slides and registrations of lessons, laboratory protocols, and further material will be provided by the teacher and available on the Moodle page of the course.



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    Ultimo aggiornamento: 09/06/2021 09:38
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