Biotecnologie Microbiche per l’Ambiente

Il programma del corso è articolato in modo da fornire allo studente:
- competenze culturali (conoscenza di) riguardanti l’impiego di microrganismi naturali ed ingegnerizzati, e di enzimi e molecole da essi derivati, per la risoluzione di problematiche ambientali generate dalle attività antropiche;
- competenze metodologiche (saper effettuare) inerenti la selezione, l’identificazione e lo sfruttamento di microrganismi utili a promuovere lo sviluppo eco-sostenibile.

Nel corso saranno trattati i seguenti argomenti:
• Introduzione alle biotecnologie microbiche
• Biorisanamento microbico di siti contaminati
• Processi di trattamento microbiologico delle acque di scarico
• Biofiltrazione dell’aria
• Compostaggio dei rifiuti organici
• Lisciviazione microbica e recupero dei minerali
• Produzione sostenibile di biocarburanti, sostanze chimiche ed enzimi
• Degradazione delle plastiche e produzione di bioplastiche
• Riciclaggio di scarti agricoli e industriali per processi fermentativi
• Biosensori microbici per il monitoraggio ambientale
• Biotecnologie microbiche per l’agricoltura sostenibile
• Sfruttamento dei microrganismi per la carbon neutrality

Si consiglia agli studenti di seguire questo corso dopo aver acquisito le conoscenze e competenze relative al “Corso Integrato di Biochimica, Biologia Molecolare e Microbiologia”.

Nozioni su alcuni argomenti di base trattati durante il corso saranno reperibili in testi di Microbiologia e di Biotecnologie Microbiche, indicati nella bibliografia sottostante. Per gli argomenti teorici più avanzati e per le esercitazioni di laboratorio verranno forniti agli studenti materiale monografico specifico e protocolli sperimentali.
Come strumenti di didattica innovativa, presentazioni power-point verranno condivise sul cloud con gli studenti come dispense. Inoltre, verranno consigliati e mostrati agli studenti siti web su cui trovare in modo autonomo pubblicazioni scientifiche che consentiranno di approfondire gli argomenti più avanzati trattati nel corso.
Il docente si rende disponibile per il ricevimento studenti, per chiarimenti inerenti gli argomenti trattati nel corso e le modalità di esame in qualsiasi giorno, previo appuntamento concordato al termine delle lezioni o mediante e-mail.

- Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica. Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni. Casa Editrice Ambrosiana.
- Brock – Biologia dei Microrganismi. Madigan, Martinko, Bender, Buckley, Stahl. Casa Editrice Pearson.
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/

Il corso è suddiviso in lezioni teoriche frontali e in esperienze pratiche di laboratorio.
Tutte le comunicazioni verranno inviate agli studenti via email e mediante la piattaforma Moodle (https://scienze.el.uniroma3.it), dalla quale gli studenti potranno scaricare anche le slide delle lezioni (disponibili anche sulla piattaforma Microsoft Teams).

La frequenza alle lezioni frontali e alle attività pratiche di laboratorio è fortemente raccomandata, pur non essendo obbligatoria. Tuttavia, la partecipazione alle esercitazioni pratiche di laboratorio sarà consentita esclusivamente agli studenti che abbiano frequentato almeno 4 delle prime 6 lezioni frontali dell'insegnamento. La rilevazione delle presenze sarà effettuata all’inizio di ciascuna delle suddette lezioni mediante scansione del QR code.

Durante l’esame orale allo studente verrà chiesto di esporre alcuni degli argomenti trattati durante il corso. In particolare, si valuteranno le conoscenze acquisite, la modalità di esposizione e la capacità dello studente di applicare le conoscenze e le metodologie acquisite per la risoluzione di nuovi problemi di carattere applicativo. L’attribuzione del voto verrà determinata in base alle seguenti percentuali:
- 20% capacità di esposizione degli argomenti;
- 40% acquisizione di conoscenze e comprensione degli argomenti trattati;
- 20 % capacità di collegare tra loro i diversi argomenti trattati;
- 20% capacità di applicare le conoscenze acquisite per la risoluzione di nuove problematiche.
A studenti particolarmente meritevoli verrà assegnata la lode.

I4. Programma
Il programma è finalizzato all’acquisizione di conoscenze sull’impiego di microrganismi naturali e ingegnerizzati, nonché di enzimi e molecole di origine microbica, per affrontare problematiche ambientali connesse alle attività antropiche. Parallelamente, le attività pratiche contribuiscono allo sviluppo di competenze metodologiche relative all’isolamento, alla selezione e allo studio di microrganismi di interesse per processi ecosostenibili.
Gli argomenti trattati comprendono:
• Introduzione alle biotecnologie microbiche e ai principali ambiti di applicazione ambientale.
• Biorisanamento microbico di siti contaminati e biodegradazione di sostanze inquinanti.
• Produzione sostenibile di biocarburanti, sostanze chimiche ed enzimi.
• Degradazione delle plastiche e produzione di bioplastiche.
• Riciclaggio e valorizzazione di scarti agricoli e industriali mediante processi fermentativi.
• Biosensori microbici per il monitoraggio ambientale.
• Biotecnologie microbiche per l’agricoltura sostenibile.
Le esperienze pratiche di laboratorio riguardano l’impostazione e l’esecuzione di protocolli per l’isolamento da campioni naturali di microrganismi potenzialmente utili in ambito agricolo o nella degradazione di inquinanti. Le attività consentono di collegare i principi teorici alle principali fasi del lavoro sperimentale e all’interpretazione dei risultati.

Per seguire proficuamente l’insegnamento è consigliato aver acquisito le conoscenze e le competenze affrontate nel Corso Integrato di Biochimica, Biologia Molecolare e Microbiologia, che costituiscono una base utile per comprendere i processi microbici e le relative applicazioni biotecnologiche. Tale indicazione riguarda la preparazione consigliata e non intende introdurre propedeuticità formali.

7. Testi adottati
Le nozioni relative ad alcuni argomenti di base del corso possono essere approfondite attraverso testi di Microbiologia e di Biotecnologie Microbiche indicati nella bibliografia dell’insegnamento. Per gli argomenti teorici più avanzati e per le esercitazioni di laboratorio saranno messi a disposizione degli studenti materiali monografici specifici e protocolli sperimentali.
Le presentazioni utilizzate durante le lezioni saranno condivise con gli studenti in formato digitale come materiale di supporto allo studio. Saranno inoltre indicati e illustrati siti e risorse online utili alla ricerca autonoma di pubblicazioni scientifiche, per favorire l’approfondimento critico dei temi più avanzati trattati nel corso.
Il docente è disponibile per chiarimenti sui contenuti dell’insegnamento e sulle modalità d’esame, previo appuntamento concordato al termine delle lezioni o tramite e-mail.

- Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica. Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni. Casa Editrice Ambrosiana.
- Brock – Biologia dei Microrganismi. Madigan, Martinko, Bender, Buckley, Stahl. Casa Editrice Pearson.
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/

L’insegnamento è articolato in lezioni teoriche frontali ed esperienze pratiche di laboratorio. Le lezioni introducono i principi e le principali applicazioni delle biotecnologie microbiche per la sostenibilità ambientale; le attività di laboratorio permettono di approfondire gli aspetti metodologici e di mettere in relazione le conoscenze teoriche con le fasi operative di un protocollo sperimentale.
Le comunicazioni relative al corso saranno trasmesse agli studenti via e-mail e attraverso la piattaforma Moodle (https://scienze.el.uniroma3.it). Le slide delle lezioni saranno rese disponibili su Moodle e sulla piattaforma Microsoft Teams.

La frequenza alle lezioni frontali e alle attività pratiche di laboratorio è fortemente raccomandata, pur non essendo obbligatoria. Per partecipare alle esercitazioni pratiche di laboratorio è tuttavia necessario aver frequentato almeno quattro delle prime sei lezioni frontali dell’insegnamento. La rilevazione delle presenze a tali lezioni sarà effettuata all’inizio di ciascun incontro mediante scansione del QR code.

La verifica dell’apprendimento consiste in un esame orale durante il quale lo studente è invitato a esporre e discutere alcuni degli argomenti trattati nel corso. Il colloquio mira ad accertare non soltanto l’acquisizione delle conoscenze, ma anche la comprensione dei processi, la capacità di collegare i diversi contenuti e di utilizzare principi e metodologie appresi per affrontare problematiche applicative nuove.
La valutazione considera complessivamente le conoscenze e la capacità di comprensione, l’applicazione delle conoscenze, l’autonomia di giudizio nell’argomentazione e le abilità comunicative. Il voto finale è determinato sulla base dei seguenti criteri:
• 20%: chiarezza, proprietà di linguaggio e capacità di esposizione degli argomenti;
• 40%: acquisizione delle conoscenze e comprensione degli argomenti trattati;
• 20%: capacità di stabilire collegamenti pertinenti tra i diversi argomenti del corso;
• 20%: capacità di applicare le conoscenze acquisite all’analisi e alla risoluzione di nuove problematiche.
La lode potrà essere attribuita agli studenti che dimostrino una preparazione particolarmente approfondita, un’eccellente capacità di ragionamento e una piena padronanza dei collegamenti tra gli argomenti.