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Microbiologia industriale (Uccelletti 2021)
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Le biotecnologie industriali (bianche) sfruttano microrganismi per produrre beni commerciali. La loro classificazione basata su habitat (temperatura, pH, salinità, pressione) e metodi filogenetici (PCR, rRNA 16S, ITS) è fondamentale. La metagenomica, con librerie sequence/function driven e tecniche di arricchimento (BrdU, SIP, SIGEX), rivela la biodiversità microbica. Gli Archea estremofili (alofili, metanogeni, acidofili, ipertermofili) offrono soluzioni per estremoliti, biometano e bioreattori salini. Le bioplastiche (PHA) sono prodotte battericamente usando scarti come crusca o oli esausti. I biosensori batterici (Ames, Light-on/off, FISH), a lieviti (GPCR, AChE, metalli pesanti) e a C. Elegans rilevano tossicità, inquinanti o gravidanza. I lieviti, come S. Cerevisiae, sono cruciali in panificazione, birrificazione e come probiotici grazie alle loro capacità metaboliche e riproduttive.
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- Biotecnologie Industriali (Bianche): Sfruttano microrganismi per produzione commerciale, ottimizzazione processi e innovazione.
- Caratterizzazione e Biodiversità Microbica:
- Classificazione: Per habitat (temperatura, pH, salinità, pressione) e filogenetica (PCR, rRNA 16S, ITS).
- Tecniche Molecolari: PCR, RAPD, RFLP, DGGE per variabilità genetica; Conta fluorescenza, FISH per identificazione.
- Approcci alla Biodiversità: Coltura-dipendente (arricchimento) e Metagenomica (studio diretto genomi, usando RCA).
- Librerie Metagenomiche: Function-driven (esprime caratteristiche) o Sequence-driven (identifica enzimi).
- Strategie di Arricchiamento: BrdU, SIP, SIGEX per cloni specifici.
- Archea e Applicazioni Industriali:
- Alofili: Vivono in alte concentrazioni saline. Producono estremoliti (es. ectoina, PGA) per protezione o sono usati come ospiti per molecole ricombinanti (es. levano), eliminando la sterilizzazione.
- Metanogeni: Anaerobi che producono metano. Utilizzati per biometano da scarti (melasse, cellulosa) in consorzi microbici.
- Acidofili Estremi e Ipertermofili: Adattati a condizioni estreme di pH e temperatura.
- Bioplastiche (PHA): Polimeri biodegradabili da batteri. Prodotte da scarti come crusca (con pretrattamenti) o oli esausti (con alofili).
- Biosensori: Sistemi che rilevano analiti (biodisponibilità, tossicità, genotossicità) tramite un'unità biologica e un trasduttore.
- Batterici: Test di Ames (genotossicità), Light-Off/On (tossicità), sistemi combinati, array.
- A Lieviti: Economici e robusti. Usati per test di gravidanza (GPCR), rilevamento contaminanti (inibitori AchE), recupero metalli pesanti (es. lantanio con proteine chimeriche).
- A C. Elegans: Modello per misurare tossicità (es. bisfenoli) tramite Comet assay, apoptosi, stress ossidativo.
- Lieviti (incluso Saccharomyces Cerevisiae):
- Caratteristiche: Unicellulari, parete cellulare, riproduzione per gemmazione/scissione, metabolismo fermentativo/respiratorio (effetti Pasteur, Crabtree).
- Applicazioni Industriali:
- Panificazione: Produzione di CO2.
- Birra: Produzione di etanolo (Lager, Ale), con specifiche materie prime (malto, luppolo) e fasi di processo.
- Probiotici: Saccharomyces boulardii per le sue proprietà benefiche (crescita in ambienti difficili, biofilm, resistenza antibiotica cromosomale).
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Di cosa parla l'insegnamento
MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE E TECNOLOGIE AMBIENTALI · 2° anno · 2° semestre · 6 CFU · CHEM-07/C
Obiettivi formativi Obiettivo generale dell’insegnamento è di fornire, tramite lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio, conoscenze sui microrganismi utilizzati nelle applicazioni industriali e su alcuni esempi di produzione industriale tradizionale e di metodologie innovative. Obiettivi formativi specifici del…