Lieviti. Funghi. Bacilli di uso industriale. Attinomiceti. Metodi: crescita; arricchimento e selezione; miglioramento. Tecnologia dei processi industriali. Produzione di metaboliti di interesse applicativo. Esercitazioni di laboratorio su applicazioni di microrganismi.
S. Donadio, G. Marino “Biotecnologie microbiche”, 2008, Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
M. Manzoni “Microbiologia industriale”, 2006, Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
C. Ratlegde, B. Kristiansen “Biotecnologie di base”, 2004, Zanichelli, Bologna.
Obiettivi Formativi
Conoscenze:
Principali gruppi tassonomici di microrganismi usati in biotecnologie industriali, funghi, bacilli, attinomiceti. Principi per la selezione e il miglioramento di microrganismi produttori di molecole di uso industriale (enzimi, metaboliti, antibiotici).Tecnologia delle fermentazioni industriali. Applicazioni dei microrganismi in processi di biorisanamento ambientale e produzione di biocombustibili.
Competenze acquisite :
Progettare il miglioramento della produzione di molecole di uso industriale da parte di microrganismi. Progettare gli step funzionali di un impianto industriale.
Capacità acquisite al termine del corso:
Manipolazione di colture batteriche per processi applicativi: produzione di biocombustibili e biorisanamento da inquinanti ambientali.
Numero di ore totali del corso: 150 (= 6 x 25)
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale:
Numero di ore relative alle attività in aula: 40
Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 12
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio e in campo):
Numero di ore relative ad attività seminariali: 4
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni: consigliata per le lezioni frontali; obbligatoria per le esercitazioni
Strumenti a supporto della didattica
La strumentazione in dotazione presso il DISPAA è usata per effettuare esercitazioni pratiche
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale comprensivo delle esperienze in laboratorio
Programma del corso
Lezioni frontali Storia delle biotecnologie microbiche, le fermentazioni del pane vino e birra. Analisi comparata dei microrganismi di interesse industriale. Descrizione delle caratteristiche dei principali microrganismi di interesse industriale/biotecnologico, batteri: Escherichia coli, Streptomyces, Bacillus; Lieviti: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Funghi filamentosi, alghe. Basi molecolari dei processi produttivi metaboliti primari, antibiotici, biotrasformazioni, proteine ricombinanti, vaccini. Aspetti salienti dei processi industriali che vedono l’utilizzo di batteri e i funghi come “cell factories”. Approcci metodologici dei processi industriali, dalla scoperta allo sviluppo, alla produzione: tecniche di screening, metodi di coltivazione dei microrganismi, recupero di prodotti biotecnologici, miglioramento dei processi produttivi. Valutazione dei parametri che collegano la produzione di molecole di interesse industriale al normale metabolismo della cellula, secrezione e estrazione, “microbial metabolic engeneering”. Tecniche di ingegneria genetica, enzimi di restrizione, amplificazione del DNA, clonaggio, principali vettori di espressione e distruzione genica, tecniche di “genome wide forward and reverse genetics”. Microorganismi ricombinanti e geneticamente modificati per la produzione di enzimi, DNA polimerasi, enzimi di restrizione, antibiotici, antifungini, interferone, insulina, aminoacidi. Utilizzo di batteri in “bioremediation” e trattamento di episodi di inquinamento da idrocarburi e metalli pesanti. I batteri come farmaci, probiotici, prebiotici e trapianto fecale. Tecniche di metagenomica. Prospettive future, la cellula artificiale, applicazioni biotecnologiche della biologia sintetica e dei sistemi.
Laboratorio: Tecniche di microbiologia di Escherichia coli e Saccharomyces cerevisiae. Tecniche di clonaggio genico in vettore di espressione “shuttle”, allestimento di una fermentazione sperimentale.