37352 - BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI E AMBIENTALI I M

Conoscenze e abilità da conseguire

L’insegnamento ha lo scopo di fornire i fondamenti di biochimica applicata e di microbiologia necessari per comprendere il ruolo degli agenti biologici nei principali processi biotecnologici di interesse industriale ed ambientale.

Contenuti

Potenzialità delle biotecnologie industriali and ambientali nell'ambito dell'industria chimica, farmaceutica, alimentare, tessile e dei biocombustibili e nelle bonifiche ambientali. Enzimi e Microrganismi di maggiore interesse industriale ed ambientale e loro attuali principali applicazioni. Colture microbiche e loro impiego in reattori batch, fed-batch e continui e cenno ai modelli che le descrivono. Composti chimici rilasciati nell'ambiente: composti biogeni e composti xenobiotici. Trasformazione microbica dei composti chimici biodegradabili: vie anaboliche e cataboliche, energia libera e bioenergetica cellulare. Metabolismo del materiale organico biogeno. Metabolismo aerobico: vie glicolitiche, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa. Esempi e distribuzione di specie microbiche che respirano aerobicamente il materiale organico. Metabolismo anaerobico: riduzione del Nitrato, Ferro, Solfato ed Anidride Carbonica e caratteristiche principali dei microrganismi coinvolti in questi processi. Fermentazioni di carboidrati e proteine nell'ambiente (fermentazione alcolica, lattica, acido-mista, butanolica, butirrica, caproica, omoacetica, etc.) e caratteristiche dei microrganismi responsabili delle stesse.  Fermentazioni e respirazioni anaerobiche associate alla digestione anaerobica del materiale organico (biometanazione).   Metabolismo dei composti inorganici: nitrificazione, solfuro e zolfo-ossidazione e ferro-ossidazione e bio-lisciviazioni industriali. Fissazione autotrofa della CO 2 . Fotosintesi anossigenica e ossigenica. Origine e destino biologico dei principali composti organici ed inorganici xenobiotici in suoli, sedimenti ed acque contaminate. Microrganismi maggiormente coinvolti nella demolizione dei composti xenobiotici organici e meccanismi biologico-molecolari alla base della loro evoluzione in ambienti contaminati. Meccanismi di demolizione microbica di idrocarburi alifatici e aromatici, clorurati e non, in ambienti aerobici ed anaerobici contaminati. Cenni alla biotrasformazione di metalli pesanti in ambienti contaminati. Processi biotecnologici di interesse industriale: fasi della messa a punto degli stessi e generalità sui biocatalizzatori, loro miglioramento ed ottimizzazione, materie prime, procedure e reattori impiegati nei processi e sulle operazioni di recupero del prodotto. Aspetti biochimici, microbiologici e tecnologici legati alla produzione industriale (via fermentazione o mediante bioconversione microbica o enzimatica) di amminoacidi, vitamine, acidi organici, antibiotici ed enzimi da materie prime convenzionali.  Esempi di bioconversioni microbiche di interesse industriale.

Testi/Bibliografia

Madigan et al. (2003) Brock-Biologia dei Microrganismi . Vols. 1 e 2. Casa Editrice Ambrosiana. Milano. Nelson & Cox (2003) Introduzione alla biochimica di Lehninger. III edizione. Zanichelli, Bologna. Barbieri et al . (2008) Microbiologia Ambientale ed elementi di Ecologia Microbica . Casa Editrice Ambrosiana, Milano. Rittmann B.E., McCarty P.L. (2001) Environmental Biotechnology: principles and applications . McGraw-Hill Higher education, New York, USA  Glazer & Nikaido  (1995) Microbial Biotechnology, WH Freeman and Company, New York. Ratledge & Kristiansen (2001) Basic Biotechnology, II Edition, Cambridge University Press, London;

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabio Fava