Università degli studi dell'Insubria

BIOTECNOLOGIE CELLULARI E MICROBICHE-modulo di Biotecnologie Microbiche

A.A. di erogazione 2019/2020
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in BIOTECNOLOGIE
 (A.A. 2017/2018)
Anno di corso: 
3
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI (CHIM/11)
Attivita' formativa capogruppo: 
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
56
Dettaglio ore: 
Lezione (40 ore), Laboratorio (16 ore)

L’insegnamento è parte rilevante della formazione biotecnologica del laureato in Biotecnologie. Il corso ha l’obiettivo di illustrare i processi ed i principi biotecnologici alla base della produzione microbica di metaboliti e macromolecole di interesse per il settore biomedico e farmaceutico (es. antibiotici e proteine terapeutiche), alimentare (es. aminoacidi, acido citrico, acido acetico, etanolo, acido lattico, enzimi), energetico e della chimica fine (acidi, alcoli e solventi). Il corso si propone di fornire le conoscenze di base degli approcci molecolari, fisiologici ed impiantistici che vengono applicate nella produzione di biobeni e bioservizi, nonché le metodiche attraverso le quali la diversità microbica viene studiata ed utilizzata per migliorare la qualità della vita, contribuire alla protezione dell’ambiente ed alla risoluzione di problemi di approvvigionamento energetico. Gli studenti saranno stimolati ad approfondire le loro conoscenze biochimiche e microbiologiche nell’ambito dello studio di processi fermentativi sia tradizionali che innovativi. Il corso prevede una serie di esercitazioni di laboratorio che ripercorrono sperimentalmente i contenuti teorici delle lezioni.
I risultati di apprendimento attesi sono:
- acquisire gli elementi fondamentali della microbiologia industriale e della chimica delle fermentazioni
- possedere le informazioni necessarie (teoriche e sperimentali) per comprendere un processo di fermentazione per la produzione di biobeni e bioservizi
- trasferire le conoscenze acquisite di biochimica e microbiologia ad un progetto applicativo
- applicare le conoscenze di base della chimica delle fermentazioni e della microbiologia industriale in laboratorio
- comunicare con proprietà di linguaggio
- lavorare in gruppo in laboratorio

Lo studente che accede a questo corso possiede conoscenze di: Biochimica, Microbiologia e Biologia Molecolare. Non sussistono propedeuticità obbligatorie.

40 ore di lezioni frontali:
- Introduzione su diversità microbica
- Principi del metabolismo microbico
- Principi di metabolismo primario e secondario e regolazione
- Elementi di microbiologia industriale (terreni di coltura e di fermentazione, banche cellulari, inoculi, beute e bioreattori)
- Processi batch, fed-batch e continuo per la produzione di metaboliti primari e secondari
- Rese, produttività e cinetiche di crescita e di produzione di metaboliti primari e secondari
- Miglioramento fisiologico e genetico dei microrganismi produttori
- Fermentazione alcolica
- Fermentazione lattica
- Fermentazione aceton-butilica
- Scoperta e sviluppo di antibiotici: produzione di penicillina
- Produzione microbica di acidi organici (acido citrico, acido acetico)
- Produzione di aminoacidi (acido glutammico, lisina, triptofano) e loro derivati (aspartame)
- Esempi di produzione ed applicazione di enzimi e proteine terapeutiche

16 ore di laboratorio:
Il modulo di laboratorio è strutturato in 4 lezioni da 4 ore ciascuna, articolate in una prima parte introduttiva seguita da attività di laboratorio effettuate dagli studenti presso i laboratori di biologia sperimentale della sede di Via Dunant, 3. Complessivamente, il modulo prevede l’utilizzo principalmente di tecniche di base di microbiologia e qualcuna di biologia molecolare. Nel corso dei moduli di laboratorio, gli studenti si occuperanno dall’inizio alla fine dell’isolamento, purificazione e coltivazione di attinomiceti da suolo seguendo il seguente programma:
- Esercitazione 1 - Isolamento di attinomiceti (produttori di antibiotici) da suolo
- Esercitazione 2 – Purificazione da coltura mista e inoculo in coltura pura, inoculo e fermentazione in beuta di attinomiceti isolati da suolo
-Esercitazione 3 - Coniugazione intergenerica tra Escherichia coli e streptomiceti
- Esercitazione 4 - Introduzione all’uso di bioreattori di laboratorio e alle problematiche di scaling-up
In caso di disponibilità, una esercitazione può essere sostituita parzialmente o totalmente da una visita aziendale presso un impianto di fermentazione.

Lezioni frontali in presenza del docente con spiegazione di materiale presentato in presentazione power point.
Il modulo di Laboratorio Didattico si terrà nei laboratori di Biologia Sperimentale della sede didattica in via Dunant, 3. Nel corso del modulo di laboratorio, gli studenti saranno divisi in gruppi di 3-4 e ad ogni gruppo verrà assegnata una postazione per lo svolgimento delle esercitazioni. Verranno inoltre forniti agli studenti i protocolli necessari per lo svolgimento delle singole esercitazioni. Gli studenti si devono portare un camice, materiale di cancelleria e una calcolatrice. Nel corso del modulo di laboratorio è assicurata l’assistenza continua in aula da parte del docente e di uno o più esercitatori. Si ricorda agli studenti che la frequenza dei laboratori didattici è obbligatoria e che è consentita l’assenza solo per un numero di ore non superiori al 25% dello svolgimento del programma didattico di laboratorio.

L’esame è volto a valutare le capacità raggiunte dallo studente in relazione a:
1) conoscenza e comprensione delle principali vie metaboliche e dei processi di fermentazione e produzione di metaboliti primari e secondari
2) capacità di applicare le conoscenze acquisite nell’esperienza di laboratorio
3) possesso di linguaggio appropriato.
L’esame consisterà in una prova orale in cui lo studente sarà chiamato a dimostrare le conoscenze relative agli argomenti oggetto di lezione e di esercitazione in laboratorio. Per ogni modulo allo studente verranno somministrate 3 domande sul programma (valutate ciascuna fino a 10 punti) ed una sulle esercitazioni di laboratorio (punteggio sino ad un massimo di 3 punti). L’esito dell’esame sarà in trentesimi: l’esame si ritiene superato con una votazione di almeno 18/30 in ciascun modulo.

Slide lezioni e dispense esercitazioni: scaricabili dal sito Elearning
Testi di riferimento:
Biotecnologie di Base, C.Ratledge and B.Kristiansen, Zanichelli;
Microbiologia Industriale, M.Manzoni, Casa Editrice Ambrosiana;
Comprehensive Biotechnology, Second Edition, Murray Moo-Young, Elsevier B.V.

Ricevimento su appuntamento (mediante richiesta via e-mail).