LABORATORIO DI BIOLOGIA APPLICATA AI BENI CULTURALI - MOD. 2

L’insegnamento si inserisce fra le attività caratterizzanti del corso di laurea triennale in Tecnologie per la conservazione ed il restauro. L’obiettivo formativo specifico dell’insegnamento, che comprende sia lezioni frontali teoriche sia sessioni pratiche di laboratorio, è quello di fornire alle studentesse e agli studenti le conoscenze di base della biologia ed ecologia nel microambiente degli organismi biodeteriogeni, conoscenze che saranno formulate per comprendere i peculiari processi di biodeterioramento interessanti materiali sia moderni che antichi, da preservare e conservare. L'insegnamento si sviluppa con approccio multidisciplinare, richiamando concetti e principi che spaziano dalla biochimica alla ecotossicologia utili ad una gestione sostenibile dei BBCC e dei materiali innovativi odierni.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: 1) sviluppare la capacità di individuazione e discernimento dei differenti (micro)organismi capaci di originare biodeterioramento; 2) stimolare un approccio sistemico nella determinazione e risoluzione dei fenomeni di degrado di origine biologica; 3) spingere ad un approccio trasversale e multidisciplinare nell’inquadrare le possibili metodologie di intervento; 4) fornire le basi scientifiche per un adeguato approccio sperimentale, sviluppando nel contempo manualità e accuratezza, sia con metodologie classiche che con tecnologie avanzate; 5) saper trattare e valutare i dati sperimentali raccolti per poter formulare la più idonea linea di intervento e gestione del bene, considerando la peculiarità storico-artistico e di collocazione ambientale del reperto; 6) instillare un linguaggio scientifico preciso e appropriato.

1. Conoscenza e comprensione
1.1. Conoscere le caratteristiche morfologiche caratterizzanti i differenti biodeteriogeni ai fini del loro riconoscimento.
1.2. Conoscere gli elementi caratterizzanti la fisiologia espressa dai differenti biodeteriogeni nel particolare sito di attacco, in dipendenza dalle sue caratteristiche chimico-fisiche, nello specifico contesto ambientale.
1.3. Comprendere la migliore strategia di intervento in base alle caratteristiche biochimico-funzionali espresse sito-specificamente dal biodeteriogeno.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
2.1. Saper riconoscere i (micro)organismi e le loro interazioni, quali causa dell’instaurarsi un processo di biodeterioramento.
2.2. Saper inquadrare gli elementi abiotici e i fattori ambientali che influenzano l’instaurarsi di un processo di biodeterioramento.
2.3. Saper proporre una strategia di intervento, tenendo conto delle proprietà chimico-fisiche delle matrici in gioco, per gestire un processo di biodeterioramento.

3. Capacità di giudizio
3.1. Saper interpretare, valutare criticamente e discutere i risultati di analisi sperimentali atte all’individuazione e caratterizzazione di processi di biodeterioramento, in particolare focalizzando la dipendenza dal tipo di matrice di attecchimento.
3.2. Essere in grado di discernere sulla migliore strategia di intervento, non solo come più adatte metodologie applicabili, ma anche in termini di costi, tempistiche, impatto tossicologico sugli operatori, sostenibilità ambientale.
3.3. Sviluppare l’abilità di mettere insieme in un contesto sperimentale logico le varie informazioni chimico-fisico-biologico-ambientali raccolte per la più reale definizione del (micro)ambiente e il più proficuo intervento di preservazione e conservazione.

4. Abilità comunicative
4.1. Saper comunicare in maniera coerente e rigorosa le conoscenze apprese ed i risultati, usando un linguaggio scientifico appropriato.
4.2. Saper interagire con il docente e con i compagni in modo rispettoso e costruttivo, in particolare durante le esercitazioni sperimentali in laboratorio e in campo.

5. Capacità di apprendimento
5.1. Saper prendere appunti, mostrando autonomia nella identificazione degli aspetti salienti delle nozioni espresse a lezione e dei punti focali delle sperimentazioni di laboratorio.
5.2. Saper ricercare e utilizzare testi e bibliografia di riferimento.
5.3. Saper esplicitare gli argomenti teorici in applicazioni pratiche di laboratorio.

Le tematiche affrontate durante il corso rendono auspicabile che lo studente possieda già nozioni di base di biologia e del metodo scientifico; inoltre, presuppongono conoscenza di biochimica, fisica, chimica generale ed inorganica, ecologia.

PARTE I
CELLULA PROCARIOTE E EUCARIOTE
Caratteristiche e differenze. Membrana plasmatica: struttura biochimica, funzioni; differenze. Patrimonio genetico: DNA, geni e genomi; riproduzione e ricombinazione genica. Mitosi e meiosi. Replicazione. Mutazioni.
TECNOLOGIA DEL rDNA
Cenni su applicazioni usate nella conservazione dei BBCC (FISH, enzimi di restrizione, produzione di anticorpi, vettori di espressione, clonazione, cDNA e microarray, genomic library).
BIODETERIOGENI
a) BATTERI
Membrana cellulare batterica: morfologia e funzioni. Spazio periplasmico, membrana esterna, capsula. Parete batterica: struttura chimica, morfologia, funzioni; differenze tra Batteri Gram (+) e (-): colorazione di Gram. Parete degli Archeabatteri. Citoplasma batterico e inclusioni cellulari. Ribosomi batterici. DNA batterico. Flagelli e fimbrie. Spore batteriche. Archeabatteri: collocazione evolutiva; caratteristiche strutturali e funzionali; nicchie ecologiche estreme. Cianobatteri: caratteristiche morfologico- strutturali; nicchie ecologiche.
b) FUNGHI
Muffe e Lieviti: caratteri distintivi. Parete fungina: composizione chimica, struttura, funzioni. Ife: tipi, struttura, funzioni. Membrana cellulare: composizione, struttura, funzioni. Sistema endomembranoso cellulare. Nucleo e nucleoli. DNA e RNA nei Funghi: peculiarità cromosomiche e genomiche. Mitocondri. Citosol e citoscheletro. Strutture vegetative fungine. Metabolismo fungino: simbionti; saprofiti; parassiti. Ciclo vitale di un Fungo: fasi gamiche e caratteristiche riproduttive nei diversi phyla.
c) LICHENI
Caratteristiche morfologico-strutturali. Concetto di simbiosi: interazioni funzionali e biochimiche tra micobionte e fotobionte. Capacità di attecchimento su substrati differenti; successione ecologica. Riproduzione.
d) BRIOFITE
Filogenesi delle Briofite. Caratteristiche morfologico-strutturali in Muschi, Epatiche e Antocerote. Ciclo vitale e forme di riproduzione. Ecologia e distribuzione.
e) ANIMALI
Acari, Insetti, Roditori e Uccelli quali organismi biodeteriogeni. Esempi di adattamento su matrici specifiche nell’ambito dei Beni Culturali.
PARTE II
BIODETERIORAMENTO
Relazioni fra condizioni ambientali, tipologia di substrato, natura dei colonizzatori.
a) FATTORI AMBIENTALI
Condizioni ambientali per la crescita attiva o la quiescenza: limiti di tolleranza; inibizione/incremento del biochimismo dei biodeteriogeni. Temperatura: curva di Arrhenius, optimum/range di temperatura ottimale. Ossigeno: aerobiosi e anaerobiosi. Luce: fototropismo e fotoperiodismo, eliofilia e fotosintesi; qualità, quantità, durata; radiazioni ad alta energia. Disponibilità di acqua: water activity, RH; dilavamento. Correnti d’aria. Pressione osmotica e concentrazioni saline. pH: optimum di attività. Micro e macro sito-specificità ambientale.
b) CARATTERISTICHE DEL SUBSTRATO
Deterioramento vs biodeterioramento. Peculiarità favorenti l’attecchimento: morfologia, caratteristiche chimico-fisiche, biorecettività. Stato di conservazione: tempo di esposizione ai fattori ambientali, prodotti applicati in fase preventiva e conservativa. Effetto e tipologie degli inquinanti .
c) BIODIVERSITA’ DEI BIODETERIOGENI
Attività cellulare e trofismo. Biofilm: tipologie, fasi, EPS. Batteri Gram (+) e Gram (-), Archeabatteri, Alghe e Cianobatteri, Funghi (Lieviti e Muffe), Piante vascolari, Epatiche e Briofite, Animali (in particolare Acari, Insetti, Roditori e Uccelli) come biodeteriogeni. Biodeterioramento: fenomeni e processi (bio)fisici, (bio)chimici. Biocidi: tipologie, criteri di scelta. Campionamento e identificazione di biodeteriogeni. Colonizzazione, attecchimento e attività biologica su diversi substrati (lapidei, lignei, cartacei, tessili, sintetici). Foxing. mVOC e micotossine: metabolismo microbico, fonti, tipologie chimiche, tossicità, SBS.

Appunti delle lezioni e presentazioni in ppt (forniti precedentemente alle lezioni frontali). Verranno inoltre forniti indicazioni su articoli scientifici da consultare.
Per approfondire gli argomenti trattati:
- M.T. Madigan, J.M. Martinko,K.S. Bender, D.H. Buckley, D. A. Stahl Brock. Biologia dei microrganismi. Pearson Learning Solution.
- S. Donadio, G. Marino. Biotecnologie microbiche. Casa Editrice ambrosiana.
- G. Caneva, M.P. Nugari, O. Salvadori. La biologia vegetale per i Beni Culturali. Vol. 1: Biodeterioramento e conservazione. Nardini Editore.

La verifica dell’apprendimento avviene per mezzo di una prova scritta, con domande a risposta aperta, della durata di due ore. Per ogni domanda è già prefissato un punteggio massimo e la valutazione verrà eseguita in modalità comparativa. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare e valutare: a) la conoscenza dei contenuti affrontati a lezione, b) la capacità di ragionamento critico, c) la conseguita abilità di effettuare collegamenti trasversali anche con approccio multidisciplinare.
Contribuiranno all’esito positivo della prova il grado di accuratezza delle risposte e la proprietà del linguaggio scientifico utilizzato. La partecipazione costante e attiva alle lezioni sarà considerata elemento positivo di valutazione, in quanto requisito necessario per rendere proficue le quattro sessioni di laboratorio. Durante le esperienze di laboratorio vi è l'obbligo di frequenza, pena la mancata possibilità di effettuare e superare l’esame.

L’insegnamento è organizzato in:
i) lezioni teoriche frontali, supportate da diapositive su PowerPoint (i file in formato .pdf verranno forniti anticipatamente alla lezione);
ii) quattro esperienze pratiche di laboratorio: alle studentesse e agli studenti sarà chiesto di portare un oggetto con probabile attacco di biodeteriogeni; verranno, quindi, guidati nella formulazione e applicazione di un percorso, specifico per il substrato a disposizione, di campionamento, preparazione di sistemi colturali, messa in coltura, tecniche classiche di identificazione (in particolare colorazioni e osservazioni al microscopio stereo/ottico/elettronico), uso di metodi e strumenti per la sterilizzazione, tecniche di biologia molecolare per il riconoscimento. Le studentesse e gli studenti saranno guidati dalla docente in tutte le attività pratiche proposte (per ottimizzare i tempi e lavorare in sicurezza saranno formati gruppi al massimo di 15 persone), accompagnati alla comprensione e alla corretta interpretazione dei risultati ottenuti dall’esperienza di laboratorio. Per le esperienze di laboratorio vi è l'obbligo di frequenza, pena la mancata possibilità di effettuare e superare l’esame. Il materiale didattico è presente e scaricabile dalla piattaforma e-learning Moodle di Ateneo;
iii) seminari di approfondimento su casi reali, direttamente seguiti dalla docente, presentati con finalità di insegnare come sviluppare un percorso sistemico e multidisciplinare nella individuazione e gestione di fenomeni di bioterioramento, in indoor e outdoor.

ACCESSIBILITA', DISABILITA' E INCLUSIONE
Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento: Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA: disabilita@unive.it.

SOSTENIBILITA'
• 1 CFU: dispense e materiali di approfondimento e di autovalutazione online.
• 1 CFU: contenuti del corso dedicati all’approfondimento nell’uso di biocidi a moderato impatto ambientale e sulla salute umana, soprattutto se usati in ambiente indoor, in particolare vagliando l’utilizzo di prodotti naturali e interferendo in primis con metabolismo/riproduzione/ecologia nel microambiente dei riconosciuti biodeteriogeni.

scritto

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale umano, salute, educazione" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile