MICROBIOLOGIA APPLICATA

L’insegnamento è parte integrante del corso di laurea magistrale (LM) “Monitoraggio e Risanamento dell'Ambiente” in Scienze Ambientali. Il corso consente allo studente di acquisire la conoscenza delle tecniche per lo studio delle comunità microbiche naturali e il loro impiego per il miglioramento e risanamento delle condizioni ambientali. L'insegnamento intende fornire basi teorico/pratiche che consentano di: 1) studiare i microrganismi nel loro ambiente attraverso tecniche classiche e omiche; 2) riconoscere e comprendere i processi fisiologici e metabolici alla base della capacità di adattamento microbico in ambienti estremi e alla base del valore biotecnologico di determinate specie microbiche; 3) comprendere le potenzialità delle biotecnologie microbiche per ridurre le contaminazioni da metalli e xenobiotici nelle matrici acqua e suolo e aria, per favorire la riabilitazione o il ripristino di suoli degradati e un incremento della loro produttività.

Conoscenza e comprensione:

1) acquisizione delle basi teoriche per acquisire uno sguardo critico sul ruolo delle comunità microbiche nell'ambiente; 2) acquisire le basi teoriche per valutare la potenzialità di microrganismi isolati o di comunità microbiche in applicazioni biotecnologiche finalizzate al miglioramento delle condizioni ambientali; 3) acquisizione delle basi teoriche per attuare il monitoraggio delle comunità microbiche tramite metodologie classiche e molecolari; 4) acquisizione della capacità di interpretare dati sperimentali.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione e capacità di giudizio:

1) Sviluppare quanto più possibile analisi autonome dei problemi ambientali ed elaborare possibili soluzioni sfruttando le potenzialità microbiche; 2) Individuare le metodiche di analisi di comunità, di selezione di microrganismi e di applicazioni biotecnologiche più idonee a risolvere un problema ambientale; 3) sviluppare una capacità di valutazione autonoma del rapporto costi/benefici di un applicazione biotecnologica basata sull'uso di microrganismi.

Abilità comunicative:

1) Saper comunicare concetti e idee utilizzando un linguaggio scientificamente corretto e utilizzando una terminologia scientifica appropriata; 2) Favorire lo scambio di idee tra pari e con il tutor.

Capacità di apprendimento

1) Saper prendere appunti durante le lezioni individuando i concetti fondamentali di ogni parte di lezione e saperli condividere; 2) saper consultare in modo critico testi scientifici e articoli pubblicati su rivista che trattano argomenti correlati col corso.

Per seguire il corso, si suggerisce una buona conoscenza dei concetti base relativi alla Microbiologia Generale, oltre che basi di Chimica organica e Biochimica. Un piccolo ripasso di microbiologia generale (non comunque sufficiente a colmare significative lacune pregresse) è previsto durante le prime due/tre lezioni.

Richiami di microbiologia generale: la cellula procariote, struttura e funzioni. Le molecole biologiche che intervengono nei processi catabolici e anabolici (struttura e funzioni). Il metabolismo batterico (anabolismo, catabolismo, eterotrofia, fototrofia, processi per la produzione di ATP); concetti di genotipo, fenotipo, specie e ceppo. Il concetto di biofilm e le sue caratteristiche. I biofilm ambientali, vantaggi e svantaggi. Studio della diversità microbica: Tecniche di microscopia (microscopio ottico, microscopio a fluorescenza, microscopio confocale). Tecniche di analisi di comunità: classiche basate su isolamento, coltivazione, identificazione; tecniche molecolari di analisi non basate su DNA (FAME, immunofluorescenza) o basati su DNA (FISH, ARDRA, ARISA, DGGE/TGGE, T-RFLP, RAPD, RT-PCR, DNA microarray). Concetti di bioinformatica. L'adattamento microbico in ambienti stressanti: l'importanza dei geni, le mutazioni e il loro ruolo nell'evoluzione; il trasferimento genico. Ruolo dei procarioti nei cicli biogeochimici (azoto, carbonio, fosforo, zolfo); la nitrogenasi; la formazione dei noduli radicali nelle piante. Ruolo dei microrganismi in cicli degradativi importanti (lignocellulosa, pectina, agar, chitina, idrocarburi e cicloesani, policlorobifenili, naftalene e benzopireni); la metanogenesi. La microbiologia applicata alla gestione dei rifiuti urbani: il compostaggio. Microbiologia applicata alla decontaminazione dei suoli: i biosensori; bonifica attiva e bonifica passiva, biostimolazione e bioaugmentazione. Microbiologia applicata alla decontaminazione da metalli pesanti: il concetto di bioaccumulo, biorimozione e bioossidazione. Microbiologia applicata al miglioramento delle condizioni chimico-fisiche di suoli degradatati e all'incentivazione della fertilità. Inoculo di microrganismi per la stabilizzazione dei suoli contro l'erosione, il ruolo delle croste biologiche; i PGPR per la promozione delle coltivazioni. La microbiologia applicata alla "green energy": produzione di bio-idrogeno

Barbieri P, Bestetti G, Galli E, Zannoni D (A cura di) Microbiologia Ambientale ed elementi di ecologia microbica. Casa Editrice Ambrosiana

Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia Generale, Ambientale e Industriale. Madigan M.B. (autore). Pearson edizioni.

La prova orale consiste in una serie di domande riguardanti le parti del programma riportato nella sezione “Contenuti”. L'esame è mirato ad accertare sia l'avvenuta comprensione degli argomenti trattati, soprattutto nei loro concetti, sia la capacità dello studente di esporli in maniera formale, usando la corretta terminologia. La prova orale avrà una durata di circa 30 minuti.

L’insegnamento è organizzato in lezioni frontali. Nella piattaforma “moodle” di Ateneo sarà presente materiale didattico (materiale proiettato in aula, riassunti).

Italiano

orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale naturale e qualità dell'ambiente" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile