Microbiologia con tecniche ed esercitazioni di laboratorio Vol I

Prefazione

La Microbiologia è una scienza piuttosto recente, in quanto si è sviluppata soltanto in questi ultimi centocinquanta anni. Dagli studi di Louis Pasteur e Robert Koch, i progressi sono stati continui ed il livello delle conoscenze acquisite sempre più approfondito. Per la loro semplicità organizzativa, i microrganismi sono divenuti un modello di studio fondamentale per tutta la ricerca biologica, tanto che le conoscenze acquisite su di essi sono state essenziali per la comprensione dei processi biologici come la trascrizione, la traduzione e la replicazione del DNA, presenti anche negli organismi superiori. I microrganismi sono rappresentati da innumerevoli specie, distinguibili dal punto di vista morfologico, strutturale, metabolico, antigene, ed altro. Hanno un ruolo fondamentale nell’economia della biosfera, poiché partecipano con una quota considerevole alla sintesi delle sostanze organiche, ma anche alla decomposizione delle stesse in modo molto efficace. Interagiscono spesso con gli organismi superiori in cui talora causano patologie di notevole rilievo. Nel corso degli studi i ricercatori si sono resi conto del coinvolgimento dei microrganismi anche in numerosi processi utilizzati dall’uomo da tempo immemorabile, come la produzione della birra, del pane, dello yogurt. La possibilità di controllare processi ha aperto la strada alle microbiotecnologie, vale a dire ad applicazioni finalizzate alla produzione di beni e servizi in cui si utilizzano i microrganismi. Dagli anni settanta in poi sono state sviluppate numerose tecnologie del DNA ricombinante in cui erano coinvolti batteri; ciò ha consentito di ampliare enormemente le possibilità applicative delle microbiotecnologie, ma ha posto una serie di interrogativi per le conseguenze che possono essere prodotte sia sull’uomo stesso, sia sull’equilibrio della natura.

LA MICROBIOLOGIA NELLA SCUOLA SECONDARIA SUPERIORE

Negli ultimi decenni la scuola secondaria superiore si è arricchita di corsi che hanno ampliato il piano delle offerte formative, per adeguare l’istruzione scolastica alle nuove esigenze che le realtà sociali richiedevano. Particolarmente innovativa è stata l’introduzione dei corsi: Biologico, Biologico-Sanitario e Chimico-Biologio. Questi sono stati caratterizzati da una continua crescita e da un progressivo consolidamento nel panorama scolastico. Nell’ambito di tali corsi sono stati introdotti insegnamenti che non avevano alcun riscontro nell’istruzione secondaria preesistente; in particolare la Biochimica e Biologia molecolare e la Microbiologia, si sono connotate per il loro ruolo strategico e l’ampiezza dei contenuti. Tali insegnamenti, inoltre, essendo collocati nel quarto e nel quinto anno, sono divenuti regolarmente oggetto di seconda e terza prova scritta e punto di riferimento per il colloquio dell’Esame di Stato. Nonostante tutto ciò le proposte editoriali non sono mai state all’altezza di soddisfare le specifiche esigenze didattiche. La Microbiologia in particolare ha sofferto questa situazione; attualmente in commercio per tale disciplina sono reperibili solamente testi obsoleti, in alternativa universitari o riduzioni di essi, in ogni caso inidonei a studenti di 17-18 anni. Un ulteriore aspetto limitativo è la mancanza di una veste iconografica adeguata. Per questo motivo, avendo acquisito una lunga esperienza didattica nell’ambito dei corsi Biologico-Sanitario e Biologici, ho ritenuto opportuno dedicarmi alla elaborazione di un testo di Microbiologia, in linea con le esigenze proprie di una disciplina inserita nell’istruzione secondaria superiore.

OBIETTIVI PRINCIPALI DEL TESTO

L’obiettivo fondamentale della pubblicazione è quello di fornire gli strumenti teorico-pratici necessari per giungere ad una conoscenza del mondo microbico e, insieme ad altre discipline biologiche, del mondo vivente nel suo complesso. Alcuni contenuti sono strettamente interconnessi a quelli di altri insegnamenti, come la Biochimica e la Biologia molecolare (bioenergetica e metabolismo microbico, genetica batterica, ricombinazione del DNA), la Storia (storia della microbiologia), la Fisica (spettro elettromagnetico, ) l’Anatomia (l’occhio ed i meccanismi della visione); tutto questo per offrire una visione meno settoriale e permettere agli studenti di acquisire una conoscenza più unitaria della realtà. Un obiettivo non secondario che mi sono prefisso è quello di contribuire a trasmettere la passione per lo studio di fenomeni biologici, quindi per la vita nella sua accezione più ampia.

REALIZZAZIONE

Il testo è stato realizzato nell’arco di alcuni anni con la fattiva collaborazione degli studenti e di quanti hanno partecipato con me all’attività didattica (tecnici, insegnanti tecnico-pratici, docenti). L’elaborazione è stata preceduta da una lunga attività di ricerca bibliografica ed iconografica. Le attività di laboratorio sono state costantemente documentate ed alla fine hanno consentito di avere a disposizione una grande quantità di materiale. Il progetto è stato accettato dall’Editore Massimo Piccin, che ha contribuito fattivamente a fare in modo che l’impaginazione e l’iconografia rendessero l’opera il più efficace possibile. Il prodotto che ne risulta appare accattivante e sicuramente di stimolo, sia per chi si avvicina alla microbiologia per la prima volta, sia per chi intende approfondire le conoscenze specifiche.

STRUTTURA

Il testo è stato suddiviso in due volumi, sei parti e ventidue capitoli. Alla fine di ogni capitolo è presente un questionario che permette un regolare riscontro delle abilità acquisite dagli studenti. Ogni volume è corredato do indice generale, indice analitico e glossario.

TOMO I

Parte prima: Introduzione allo studio della microbiologia. In questa parte sono approfonditi gli aspetti fondamentali del mondo dei viventi in generale e dei microrganismi in particolare, oltre che l’organizzazione del laboratorio e le tecniche microscopiche. È adeguatamente trattato l’aspetto storico, con l’analisi degli studi sviluppati dai più importanti ricercatori e delle principali tappe della ricerca microbiologica.

Parte seconda: Crescita microbica. Vengono esaminati gli aspetti riproduttivi e biochimici dei microrganismi, focalizzando l’attenzione sulle esigenze nutrizionali, sulle modalità riproduttive, sul metabolismo, oltre che sulle tecniche di coltivazione e di controllo della crescita microbica.

Parte terza: I microrganismi eucariotici. Dopo aver esaminato gli aspetti fondamentali della cellula eucariotica, sono trattate le caratteristiche morfologico-strutturali e biologiche dei microrganismi eucariotici: funghi, protozoi ed alghe.

Parte quarta A: I microrganismi procariotici (morfologia e struttura). Per completare lo studio dei caratteri morfologici dei microrganismi, in questa parte sono esaminate: forma, componenti e modalità aggregative della cellula procariotica.

TOMO II

Parte quarta B: I microrganismi procariotici (genetica, tassonomia e identificazione). In questa parte sono adeguatamente trattati gli aspetti genetici dei batteri. Sono approfondite la replicazione del DNA, la sintesi delle proteine, la ricombinazione del DNA e le tecniche di base del DNA ricombinante. Sono altresì sviluppate la tassonomia e le più comuni metodologie di identificazione batterica.

Parte quinta: I microrganismi acellulari. Sono trattate le forme acellulari dalle più complesse alle forme infettanti proteiche; di esse sono esaminati gli aspetti morfologico-strutturali, riproduttivi, le tecniche d’indagine e la tassonomia.

Parte sesta: Le interazioni microbiche. In questa parte l’attenzione è focalizzata sulle interazioni dei microrganismi con l’ambiente circostante vivente e non vivente, sul potere patogeno dei microrganismi, fino a giungere ad un esame dettagliato dei meccanismi immunitari, attivi dagli organismi superiori nei confronti dei microrganismi stessi.