Corso di Laurea in Biotecnologie

L'insegnamento ha come finalità di illustrare i concetti di base delle biotecnologie applicate ai sistemi vegetali e microbici. In particolare, si propone di fornire le conoscenze teoriche riguardanti le colture in vitro di cellule, tessuti e organi vegetali e l'ingegneria genetica di funghi e piante nonché l'impiego e l'ottimizzazione di metabolismi procariotici in processi biodegradativi e di risanamento. Inoltre saranno forniti gli strumenti necessari alla comprensione delle procedure sperimentali relative agli argomenti trattati.

Competenze teoriche sulla biologia di organismi vegetali e microbici (aspetti molecolari e chimici/biochimici) e sulle loro applicazioni biotecnologiche

Conoscenza delle tecniche di colture di cellule e tessuti vegetali

Conoscenza delle principali metodologie di modificazione genetica di piante e funghi

Conoscenza dei principali aspetti dei catabolismi microbici (respirazione aerobia/anaerobia e fermentazione).

Capacità di interpretare ed eseguire protocolli di base per esperimenti di trasformazione genetica di organismi fungini e per un'analisi di diversità filogenetica batterica su matrice ambientale.

Capacità di applicare norme di sicurezza di laboratorio, eseguire procedure sperimentali in condizione di sterilità e di manipolazione di organismi geneticamente modificati.

Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento alla valutazione dell'adeguatezza delle diverse tecniche analitiche per l'analisi delle comunità microbiche da matrici ambientali e per la loro comprensione funzionale e applicazioni biotecnologiche, all'interpretazione di protocolli di trasformazione genetica, ad aspetti di sicurezza in laboratorio e all'interpretazione dei dati.

Introduzione alle Biotecnologie vegetali e microbiche.

Tecniche di colture di cellule e tessuti vegetali. Bioproduzioni e biomasse nei sistemi vegetali. Miglioramento genetico tradizionale e biotecnologie. Ingegneria genetica nelle piante: tecniche di trasformazione, gli strumenti molecolari (vettori, marcatori di selezione), il genome editing, aspetti applicativi. I funghi: organismi modello nella ricerca di base e applicata. Saccharomyces cerevisiae. La trasformazione di organismi fungini (metodi di trasformazione, marcatori di selezione). Il saggio della complementazione funzionale.

Laboratorio: saggio di complementazione funzionale in cellule di lievito (preparazione dei terreni, allestimento della coltura, preparazione delle cellule di lievito competenti, trasformazione genetica con metodo PEG, crescita su terreni selettivi).

Introduzione ai metabolismi microbici di interesse agro-ambientale. Processi di biodegradazione e biorisanamento. Studio, applicazione e ottimizzazione. Influenza di fattori ambientali sull'efficienza dei processi procariotici. Geni funzionali. Co-metabolismo e ossidazione di inquinanti organici. Biorisanamento di matrici ambientali inquinate da metalli pesanti e metalloidi. Bioarricchimento e Biostimolo. Applicazioni biotecnologiche.

Laboratorio: estrazione e conte microbiche vitali (batteri e funghi) da campioni di suolo. Estrazione di acidi nucleici da matrici ambientali e amplificazione di marker filogenetici e funzionali microbici. Separazione degli amplificati mediante Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE).

Tutte le lezioni si terranno in presenza.

Il corso è articolato in 40 ore di lezioni teoriche e 16 ore di esercitazioni in laboratorio. Le lezioni teoriche sono facoltative, le esercitazioni di laboratorio obbligatorie. Le diapositive presentate a lezione sono fornite agli studenti nei materiali didattici online.

L'esame finale è orale e consiste di tre domande sul modulo di Biotecnologie vegetali e tre domande sul modulo di Biotecnologie microbiche. Le domande riguardano la teoria e i protocolli sperimentali eseguiti durante le esercitazioni.
La media tra le valutazioni dei due moduli darà la valutazione finale per il corso.

Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile su Moodle. Verranno inoltre forniti i protocolli delle esercitazioni e gli articoli scientifici utilizzati per le lezioni.