Biotecnologie microbiche per la produzione di molecole di interesse biomedico/farmaceutico - Prof. Roberta Prete - a.a. 2023/2024
Biotecnologie - Opzionali
ATTENZIONE: i contenuti di questo corso sono relativi all'anno accademico 2023/2024
Indice degli argomenti
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Roberta Prete è Ricercatrice a tempo determinato (RTD-A) in Microbiologia Agraria (AGR/16), presso il Dipartimento di Bioscienze e Tecnologie Agro-Alimentari e Ambientali dell'Università degli Studi di Teramo. Laureata, nel 2014, in Scienze Biomolecolari Applicate (LM6) presso l’Università degli Studi di Perugia con una tesi in Microbiologia Applicata, ha conseguito nel 2018 il titolo di Doctor Europaeus, svolgendo un dottorato di Ricerca in Scienze degli Alimenti nell’ambito della Microbiologia applicata al settore alimentare, presso l’università di Teramo durante il quale ha svolto un periodo come Visiting PhD Student presso L’APC Microbiome Institute – University College Cork in Irlanda, all’ interno del gruppo di ricerca Microbe-Host Dialogue Research Group. Il progetto di ricerca ha riguardato la selezione e la caratterizzazione di ceppi appartenenti alla specie Lactiplantibacillus. plantarum, isolati da alimenti fermentati, per valutare potenziali attività funzionali e/o probiotiche come strategia per lo sviluppo e la produzione di nuovi alimenti funzionali.
Le attività di ricerca fanno riferimento a 5 tematiche principali: 1. la microbiologia degli alimenti fermentati per lo sviluppo di colture starter multifunzionali; 2. la caratterizzazione genotipica, fenotipica e funzionale di batteri lattici associati ad alimenti fermentati; 3. lo studio delle interazioni microrganismi-ospite in modelli intestinali modello e in vivo in modelli animali; 4. il rapporto dieta-microbiota intestinale dell’uomo; 5. L’impatto del microbiota e di probiotici nell’asse-intestino cervello, con particolare riferimento a patologie del neurosviluppo. In particolare, nella prospettiva di valutare l’interazione tra microrganismo e soggetto ospite e il conseguente impatto sul sistema metabolico e immunitario dell’ospite dell’assunzione di microrganismi associati agli alimenti e/o di alimenti fermentati, le attività di ricerca sono caratterizzate da un approccio multidisciplinare in diversi ambiti scientifici a supporto della microbiologia.
Correlatrice/relatrice di oltre 25 tesi di laurea triennali in Biotecnologie (L2) e 8 tesi sperimentali di laurea magistrale in Biotecnologie Avanzate (LM9) nel settore AGR/16.
Link alle pubblicazioni:
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57193510702; https://scholar.google.com/citations?user=_l2AdIkAAAAJ&hl=it&oi=ao
Prerequisiti e propedeuticità
L’insegnamento ha carattere monodisciplinare e prevede la propedeuticità dell’insegnamento di Microbiologia Generale. È importante che lo studente, prima di frequentare le lezioni, abbia acquisito nozioni di base di microbiologia generale, biologia e chimica.
Obiettivi formativi e risultati di apprendimento attesi (descrittori di Dublino)
L’insegnamento mira a far conseguire allo studente le seguenti conoscenze (punti 1-4):
1. Conoscere i principali processi fermentativi di interesse biotecnologico
2. Conoscere come selezionare i microrganismi di interesse biomedico/farmaceutico
3. Conoscere aspetti tecnico-pratici delle tipologie d’impianto e modalità di conduzione dei processi fermentativi (processi batch, fed-batch e continui) e dei processi di recupero dei metaboliti prodotti
4. Conoscere i principali prodotti delle biotecnologie microbiche con particolare riferimento alle molecole di interesse per l’industria biomedica e/o farmaceutica (es. amminoacidi, antibiotici, enzimi, vitamine, etc.).
Il programma dell’insegnamento prevede la presentazione e trattazione dei seguenti argomenti:
BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: evoluzione scientifica, definizioni, classificazioni, prodotti, microrganismi delle fermentazioni industriali, aspetti metabolici e strategie di accumulo, Selezione dei microrganismi per uso industriale: approccio mirato e screening, miglioramento dei ceppi, automazione dei processi di screening, Substrati e materie prime per le fermentazioni industriali.
PROCESSO DI FERMENTAZIONE INDUSTRIALE: Schema generale di un processo biotecnologico, il fermentatore, Sistemi chiusi e aperti: colture batch, fed-batch e in continuo, misure e regolazione nei processi fermentativi, aspetti cinetici, immobilizzazione. Processi downstream: recupero e purificazione dei prodotti delle fermentazioni industriali.
PROCESSI INDUSTRIALI E PRODOTTI: biomasse, metaboltiti primari (amminoacidi), enzimi, vitamine, proteine ricombinanti e farmaci biotecnologici, ormoni, antibiotici
Matilde Manzoni, “Microbiologia Industriale”, Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
Modalità di valutazione degli studenti
La valutazione degli studenti avverrà attraverso la seguente modalità:
Dopo il termine del corso, durante le date fissate per lo svolgimento delle sessioni di esame, gli studenti dovranno sostenere un colloquio orale per l’accertamento delle conoscenze apprese durante le lezioni frontali.
In generale, ai fini della formazione del voto finale verranno considerate: completezza delle informazioni fornite, proprietà di linguaggio, capacità di collegamento tra i vari argomenti.
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BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: evoluzione scientifica, definizioni, classificazioni, prodotti, coeffciente di resa e resa di fermentazione, microrganismi coinvolti nelle fermentazioni industriali
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BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: concetti di metabolismo, accumuli metabolici, meccanismi di regolazione e strategie di accumulo
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BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: Selezione dei microrganismi per uso industriale: approccio mirato e screening, screening primario e secondario, saggi in solido e in liquido, tecniche di miglioramento dei ceppi
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BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: Substrati e materie prime per le fermentazioni industriali, terreni sintetici e terreni complessi, condizioni per la fermentazione
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BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: Il fermentatore o bioreattore, tipi di coltura e scale-up, tipologie di fermentatori, sistemi batch, fed-batch e continui, cinetica di crescita, tecniche di immobilizzazione
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BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: Valutazione dello sviluppo microbico. Metodi diretti ed indiretti. Isolamento di prodotti della fermentazione (processi downstream). Strategie di recupero dei metaboliti.
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Esempi di produzioni biotecnologiche: produzione industriale di lievito, metaboliti primari (aminoacidi), vitamine, enzimi e termozimi microbici, biotrasformazioni, produzioni biotecnologiche mediante DNA ricombinante (proteine, farmaci biotecnologici, ormoni)
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Produzione industriale di antibiotici, Streptomyces e Penicillium, processo di produzione di penicilline e cefalosporine biosintetiche e semisintetiche