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Oggetto:
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C.I. ELEMENTI DI BIOTECNOLOGIE VEGETALI E MICROBICHE

Oggetto:

Principles of plant and microbial biotechnologies

Oggetto:

Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
INT0728
Docenti
Prof. Luisa Lanfranco (Titolare del corso)
Roberta GORRA (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari ed Ind. Imaging
Anno
2° anno
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
AGR/16 - microbiologia agraria
BIO/01 - botanica generale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Inglese
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti

Conoscenze di base di biologia vegetale e microbiologia

Basic knowledge in plant biology and microbiology

Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso 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.

The main aim is to provide basic knowledge on plant and microbial biotechnologies, in particular on:

- in vitro cultures of plant cells, tissues and organs,

- genetic engineering of plants and fungi,

- use and optimization of microbial metabolisms for bioremediation and biodegradation processes.

- experimental methodologies related to the topics

 

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

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 trasformazione genetica di piante e funghi
Conoscenza dei principali aspetti dei catabolismi microbici (respirazione aerobia/anaerobia e fermentazione).

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE 

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.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

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.

KNOWLEDGE & UNDERSTANDING

Theoretical knowledge on the biology of plant and fungal organisms (molecular and chemical/biochemical aspects) and their biotechnological applications
Knowledge of cell and plant tissue culture techniques
Knowledge of plant and fungal genetic transformation methods
Knowledge of basic microbial catabolic pathways (aerobic and anaerobic respiration and fermentation)

APPLYING KNOWLEDGE & UNDERSTANDING

Ability to understand and apply basic protocols for fungal genetic transformation experiments and for the analysis of microbial genetic and functional diversity of environmental samples.
Ability to apply safety laboratory rules, follow experimental procedures in sterility conditions and manipulate genetically modified organisms.

INDIPENDENCE IN JUDGMENT

Acquisition of conscious judgment independence with respect to: evaluation of the suitability of different analytical techniques, interpretation of protocols for microbial functional and phylogenetic characterization and biotechnological applications, genetic transformation, interpretation of experimental data, laboratory safety aspects.

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Modalità di insegnamento

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.

The course consists of 40 hours of lectures and 16 hours of practical activity in the lab. Lectures are optional, practical activities in the lab are mandatory. The slides presented during lectures are available to students as online materials.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

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.

The final examination is an oral test consisting of three questions for the Plant biotechnology part and three questions for the Microbial biotechnology part. The questions will concern the theory as well as the experimental procedures of the practical trainings.
The average between the grades obtained in each module gives the final evaluation for the course.

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Programma

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), 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).

Introduction to plant and microbial biotechnology.

Plant cell, tissue and organ cultures techniques. Bioproductions in plant systems. Classical breeding and biotechnology. Plant genetic engineering: transformation systems (methods, constructs, selection markers). Applicative aspects. Fungi as model organisms for basic and applied research. Saccharomyces cerevisiae. Genetic transformation of fungi. Functional complementation assays.

Laboratory: Yeast complementation assays (culture establishment, preparation of competent cells, PEG-mediated transformation, growth on selective media).

Introduction to microbial metabolisms involved in agro-environmental processes. Biodegradation and bioremediation. Study, application and optimization. Influence of envirionmental parameters on efficiency of prokaryotic processes. Functional genes. Co-metabolism and oxidation of organic pollutants. Bioremediation of environmental matrices polluted by heavy metals and metalloids. Bioaugmentation and biostimulation. Biotechnological applications.

Laboratory: extraction and total viable counts of soil bacteria an fungi. Extraction of nucleic acids from environmental samples and amplification of microbial phylogenetic and functional markers. Fragment separation by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE).

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

G. Pasqua. Biologia cellulare e biotecnologie vegetali. 2011. Casa editrice PICCIN. ISBN: 978-88-299-2124-9 COD: 1600280

Michael T. Madigan. John M. Martinko. David Stahl. David P. Clark. Brock Biology of microorganisms (13th edition).

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

G. Pasqua. Biologia cellulare e biotecnologie vegetali. 2011. Casa editrice PICCIN. ISBN: 978-88-299-2124-9 COD: 1600280

Michael T. Madigan. John M. Martinko. David Stahl. David P. Clark. Brock Biology of microorganisms (13th edition).

Slides of the lectures, experimental protocols and scientific publications from international journal will be provided.



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Ultimo aggiornamento: 23/12/2015 09:59
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