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Mauro MANDRIOLI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex-Biologia
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Insegnamento: Genetica microbica
Biotecnologie industriali (Offerta formativa 2020)
Obiettivi formativi
L'obiettivo principale del corso consiste nella comprensione e analisi delle applicazioni della genetica microbica a diversi ambiti che spaziano dalla biomedicina all'agricoltura. Partendo dalle conoscenze teoriche acquisite, il corso analizzerà alcuni esempi di applicazioni in biomedicina (genomica, determinazione batteri, controllo mediante paratransgenesi di insetti vettori), agricoltura e industria (produzione di batteri utili per rendere piante resistenti a stess biotici e abiotici, biosensori derivati da batteri, ...) al fine di analizzare non solo i metodi utilizzati, ma anche i risultati ottenuti e l'accettazione di tali metodi a livello sociale. Il corso si baserà su bibliografia scientifica aggiornata per permettere allo studente di acquisire anche competenze legate alla comprensione e analisi critica di un testo in lingua inglese. Lo studente sarà infine incoraggiato a fare ricerche e analisi dati in modo autonomo al fine non solo di stimolarne l'interesse ma anche per implementarne la conoscenza nell'ambito della genetica microbica.
Prerequisiti
genetica, microbiologia e biologia molecolare (basi e metodiche)
Programma del corso
Tassonomia e filogenesi molecolare di batteri (concetto di specie, 16S rRNA, DDH, indici ANI e AAI, variabilità intra-specifica, marcatori molecolari per filogenesi, tools per analisi in silico di tassonomia, calcolo indici AAI/ANI e filogenesi). Strumenti per genotipizzazione batterica band-based (RAPD, RFLP, AFLP e REP-PCR).
Genomica batterica (sequenziare, annotare e analizzare genomi batterici). Genomica comparativa. La gene ontology.
Genoma minimo e genoma sintetico: "ridisegnare" un genoma batterico, batteri "sintetici" e loro applicazioni. Concetti di base e potenziali applicazioni della biologia sintetica microbica.
Metagenomica 16S rRNA. Consorzi microbici in animali e piante e loro possibile manipolazione. Consorzi microbici e trasferimento genico orizzontale.
Biosensori: principi di base e strumenti genetici per la loro costruzione. Biodegradazione dei composti organici. Bioremediation 3.0: ingegnerizzare batteri per il biorimedio ambientale. Microrganismi applicati all’agricoltura. La produzione di insetticidi di natura microbica. Biobanche microbiche.
Metodi didattici
Il corso consisterà in lezioni che verranno svolte a
distanza in modo asincrono (registrate) a causa della situazione
sanitaria COVID19. Le lezioni saranno rese disponibili seguendo il calendario didattico. Sarà però previsto un incontro ogni settimana di tutorato in presenza in aula virtuale. Le esercitazioni di laboratorio riguarderanno analisi bioinformatiche e saranno anch'esse svolte tramite esercizi erogati tramite videoregistrazioni e verifica tramite esercizi su Google Moduli.
In particolare per ciascun argomento affrontato sarà fornito allo studente materiale bibliografico per permettere di acquisire una adeguata conoscenza nei diversi ambiti trattati.
Il docente farà inoltre numerosi riferimenti crociati tra i diversi argomenti trattati in modo da consentire agli studenti di avere una consolidata conoscenza generale relativa alla genetica microbica.
Il ricorso a numerosi esempi pratici sarà utilizzato per consolidare le conoscenze teoriche acquisite nelle lezioni frontali.
L'insegnamento prevede anche la partecipazione degli studenti ad un elevator pitch per favorire l'acquisizione di competenze trasversali.
Testi di riferimento
Madigan MT et al (2012) "Brock - Biologia dei microrganismi", oltre ad integrazioni da letteratura scientifica internazionale fornite dal docente.
Verifica dell'apprendimento
Durante le lezioni frontali il docente verificherà il livello delle conoscenze acquisite ponendo agli studenti specifici quesiti.
L'esame finale sarà orale e prevederà la presentazione di una analisi genetica/genomica sviluppata dallo studente in modo autonomo ricorrendo agli strumenti e ai database illustrati a lezione. L'esame verificherà la capacità del candidato di applicare gli strumenti appresi a lezione.
La valutazione finale consisterà nei seguenti parametri:
1. capacità di esporre gli argomenti oggetto delle domande;
2. capacità di collegare diversi argomenti trattati;
3. analisi del livello di conoscenza degli argomenti trattati e delle loro implicazioni sia teoriche che pratiche.
Le prove saranno svolte in presenza
o a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19.
Risultati attesi
I risultati attesi consistono nella comprensione ed analisi critica delle applicazioni della genetica microbica a diversi ambiti che spaziano dall'agricoltura alla biomedicina sia da un punto di vista teorico che pratico.
Il corso permetterà inoltre allo studente di acquisire diverse competenze definite dai descrittori di Dublino III, IV, V.