Scheda programma d'esame
BIOTECHNOLOGIES OF PROTISTS
GRAZIANO DI GIUSEPPE
Academic year2023/24
CourseBIOTECHNOLOGY
Code377EE
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
BIOTECNOLOGIE DEI PROTISTIBIO/05LEZIONI56
GRAZIANO DI GIUSEPPE unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze di base in merito alle logiche di vita e alle caratteristiche biologiche dei rappresentanti del primo grande salto evolutivo nella storia degli esseri viventi, i protisti, e sarà in grado di fornire una panoramica delle principali biotecnologie applicate ad uno degli strumenti di indagine più sofisticati e complessi nella loro duplice natura di cellula eucariotica e di individuo.

Knowledge

At the end of the course the student will have acquired the basic knowledge about the logic of life and the biological characteristics of the representatives of the first major evolutionary leap in the history of living beings, the protists, and will be able to provide an overview of the main applied biotechnologies at one of the most sophisticated and complex investigative tools in their dual nature of eukaryotic and individual cells.

Modalità di verifica delle conoscenze

Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolti incontri tra il docente e il gruppo di studenti che sviluppa il progetto.

Assessment criteria of knowledge

For the assessment of the knowledge will be held meetings between the teacher and the group of students who develop the project.

Capacità

Al termine del corso lo studente saprà distinguere, sulla base delle principali differenze distintive, i diversi taxa di protisti. Lo studente inoltre sarà in grado di saper applicare le principali metodologie utilizzate per identificare le specie di protisti e di descrivere le diverse fasi procedurali necessarie per allestire un processo microbiologico a livello industriale e basato sull'utilizzo di specie di protisti.

Skills

At the end of the course the student will be able to distinguish, on the basis of the main distinctive differences, the different taxa of protists. The student will also be able to apply the main methodologies used to identify the species of protists and to describe the different procedural steps necessary to set up a microbiological process at an industrial level and based on the use of species of protists.

Modalità di verifica delle capacità

Durante le lezioni saranno affrontati argomenti riguardanti le caratteristiche distintive dei diversi taxa di protisti e alcuni aspetti fondamentali delle biotecnologie microbiche, concentrandosi sull'impiego dei protisti nella produzione di sostanze definite e sulle basi molecolari dei processi produttivi e gli approcci metodologici dei processi industriali, dalla scoperta, allo sviluppo, alla produzione.  Durante le sessioni di laboratorio saranno svolte attività pratiche volte all'identificazione di diversi taxa di protisti mediante l'utilizzo delle più moderne tecnologie applicabili al DNA genomico.

 

Assessment criteria of skills

During the lessons will be discussed topics concerning the distinctive characteristics of the different taxa of protists and some fundamental aspects of microbial biotechnology, focusing on the use of protists in the production of defined substances and on the molecular bases of production processes and the methodological approaches of industrial processes, from discovery, development, production. During the laboratory sessions practical activities will be carried out to identify different taxa of protists using the most modern technologies applicable to genomic DNA.

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e sviluppare sensibilità alle problematiche inerenti le biotecnologie microbiche. Lo studente potrà saper comprendere perché alcuni microrganismi siano più validi di altri per specifiche applicazioni biotecnologiche. Lo studente avrà una conoscenza di base di alcuni aspetti salienti dei processi industriali, delle attività principali necessarie per poter lanciare un prodotto sul mercato e degli elementi che contribuiscono al successo di nuove iniziative, quali il mercato potenziale, i costi per lo sviluppo, la produzione vera e propria e lo stato della concorrenza. Saranno acquisite opportune accuratezza e precisione nello svolgere attività di laboratorio volte all'identificazione di taxa di protisti.

 

Behaviors

The student will be able to acquire and develop sensitivity to the problems inherent in microbial biotechnology. The student will be able to understand why some microorganisms are more valid than others for specific biotechnological applications. The student will have a basic knowledge of some salient aspects of the industrial processes, of the main activities necessary to launch a product on the market and the elements that contribute to the success of new initiatives, such as the potential market, development costs, production real and the state of competition. Appropriate accuracy and precision will be acquired in carrying out laboratory activities aimed at identifying taxa of protists.

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le lezioni saranno richieste agli studenti delle verifiche concernenti gli argomenti trattati. Durante le sessioni di laboratorio saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte.

 

Assessment criteria of behaviors

During the lessons, students will be asked to check the topics covered. During the laboratory sessions the degree of accuracy and precision of the activities carried out will be evaluated.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3).

Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente dovrebbe possedere le conoscenze di base della biologia, quali la biologia cellulare e la genetica, e abilità/capacità informatiche e di laboratorio.
 

Prerequisites

The student is invited to check the existence of any propaedeuticity by consulting the Course Regulations relating to his year of enrolment. An examination taken in breach of the rules on propedeuticity is null and void (University Teaching Regulations, Art. 24, para. 3).

In order to follow the course in a profitable way, the student should possess the basic knowledge of biology, such as cell biology and genetics, and computer skills / abilities.

Indicazioni metodologiche

Saranno svolte lezioni frontali, con ausilio di slide. Saranno svolte attività pratiche in laboratorio (se necessario, si formeranno gruppi, si useranno i PC delle aule informatiche). Strumenti di supporto saranno costituiti da siti web, seminari. Ausilio e completamento sarà fornito da personale di supporto o da codocenti. Il sito di elearning del corso sarà utilizzato per scaricamento materiali didattici, comunicazioni docente-studenti, formazione di gruppi di lavoro. L'interazione tra studente e docente avverrà tramite uso di ricevimenti, uso della posta elettronica o di altri strumenti di comunicazione.

Teaching methods

Lectures will be held, with the help of slides. Practical activities will be carried out in the laboratory (if necessary, groups will be formed, the PCs of the computer rooms will be used). Support tools will consist of websites, seminars. Help and completion will be provided by support staff or by colleagues. The elearning site of the course will be used for downloading educational materials, teacher-student communications, training of working groups. The interaction between student and teacher will take place through the use of receptions, use of e-mail or other communication tools.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Generalità sui protisti: introduzione, caratteristiche generali, i protisti e gli altri taxa degli esseri viventi, habitat, locomozione, metabolismo, riproduzione, esempio di simbiosi tra protisti (protozoi ciliati e microsporidi). Esempi e caratteristiche generali di alcuni taxa di protisti (opaline, Volvox, radiolari, foraminiferi, Stentor, criptomonadine). Ruolo dei protisti nel corso dell'evoluzione della vita sulla terra, peculiarità della duplice natura dei protisti (cellula eucariotica e individuo completo), esempi di complessità strutturale e funzionale nei protisti (Loxodes striatus, Erythropsis pavillardi).

Le alghe: caratteristiche generali, tipi di organizzazione cellulare (unicellulare, coloniale, cenocitica o sifonale, pluricellulare), ciclo vitale (aplonte o zigotico, diplonte o gametico, aplodiplonte o sporico), dimensione e gamia (isogamia, anisogamia, eterogamia, oogamia). Classificazione delle alghe. Chlorophyta o alghe verdi. Esempi di alghe verdi unicellulari. Esempi di protisti di natura algale. Aspetti ecologici ed applicativi dei protisti di natura algale.

I mixomiceti: caratteristiche generali, struttura dello sporangio, esempio di ciclo vitale con formazione di un plasmodio, ciclo vitale di Dictyostelium discoideum (con formazione di uno pseudoplasmodio), esempi di mixomiceti. Gli oomiceti: caratteristiche generali, ciclo vitale di Plasmopara viticola, esempi di oomiceti.

I protozoi: generalità, strutture esterne di rivestimento (membrana plasmatica, glicocalice, pellicola, tunica, cisti di resistenza), tipi di endoscheletro (microfilamentoso, microtubulare, alveolare), organuli citoplasmatici (reticolo endoplasmatico, dittiosomi, mitocondri, plastidi, nucleo), complesso vacuolare contrattile, nutrizione (saprozoica, olozoica), movimento (ciclosi, locomozione).

La riproduzione nei protozoi. La riproduzione asessuale: generalità, tipi di riproduzione asessuale nei principali gruppi di protozoi (mastigofori, sarcodini, opaline, labirintomorfi, ciliati). La riproduzione sessuale nei protozoi: generalità, gamonte, isogametia, anisogametia, oogametia, principali tipi di fecondazione (gametogamia, autogamia, gamontogamia), principali tipi di alternanza di generazioni (aplo-omofasica, diplo-omofasica, eterofasica). La coniugazione in Paramecium. Descrizione di un'esperienza di ricerca applicativa nei protozoi ciliati, legata al problema di verificare l'isolamento riproduttivo tra gruppi morfologicamente simili e filogeneticamente affini. Discussione dei risultati ottenuti.

I processi microbiologici: definizioni, fasi, equazione semplificata; diversi tipi di microrganismi, microrganismi definiti come GRAS, collezioni ufficiali di microrganismi. La biogeografia dei protisti. Substrati colturali, composizione dei substrati colturali, principali fattori da considerare nella scelta dei substrati colturali; prodotti, scelta del prodotto in relazione al valore del prodotto ed all'economicità del processo, classificazione dei prodotti in base a criteri soggettivi (biomassa, prodotti a baso peso molecolare, prodotti ad alto peso molecolare), e su base metabolica (biomasse microbiche, metaboliti primari, metaboliti secondari, enzimi, prodotti complessi, prodotti ottenuti per biotrasformazione). I prodotti ottenibili da microrganismi: biomasse microbiche, metaboliti primari, metaboliti secondari, enzimi, prodotti complessi, prodotti ottenuti per biotrasformazione.

Il bioreattore: caratteristiche generali e struttura; controllo (misurazione e regloazione) delle diverse variabili che compaiono nel corso di un processo microbiologico; strumenti per la misurazione dei parametri e loro funzionamento (biosensori); sistema di agitazione: generalità, funzione, tipi di agitatori (veloci e lenti), frangiflutto; sistema di aerazione: generalità, funzione, linea dell'aria, tipi di aeratori (sparger), resistenza globale di trasferimento dell'ossigeno.

Immobilizzazione di cellule microbiche: generalità, vantaggi e svantaggi, procedure passive (meccanismo dell'aggregazione, meccanismo della colonizzazione, meccanismo dell'adsorbimento) e attive (meccanismo del legame covalente con matrice insolubile, meccanismo dell'intrappolamento, meccansimo del cross-linking), sistemi di confinamento cellulare a membrana, bioreattori per sistemi immobilizzati (di superficie, a letto fisso o fluido, a membrana).

Cinetica dei processi microbiologici: curva di crescita e fasi; diauxia; classificazione dei processi microbiologici su base cinetica secondo Gaden (tipo I, II, III); classificazione dei bioreattori su base cinetica (sistemi discontinui e continui, sistemi omogenei ed eterogenei, sistemi monostadio e multistadio).

Meccanismi coinvolti nella produzione di metaboliti microbici: metabolismo microbico anaerobico e aerobico e loro differenze relativamente ai prodotti ottenibili, ai livelli di energia generata (ATP) e alle modalità di riossidazione del NADH a NAD; enzimi coinvolti nei processi metabolici (costitutivi, inducibili, reprimibili); vie metaboliche lineari e ramificate; inibizione e repressione da feedback in vie metaboliche lineari; repressione da feedback in vie metaboliche ramificate (feedback concertato o multivalente, feedback cooperativo, feedback cumulativo, feedback sequenziale); inibizione da feedback in vie metaboliche ramificate.

Procedure per l'ottenimento di metaboliti microbici: strategie per l'ottenimento di metaboliti primari (modificazione della permeabilità cellulare, rimozione del blocco metabolico, rimozione dei fenomeni di inibizione o repressione); processi che portano all'accumulo di metaboliti secondari (trofofase e idiofase); strategie per l'ottenimento di metaboliti secondari (induzione, regolazione da prodotto finale, regolazione da cataboliti, sbilanciamento del terreno colturale).

Procedure per l'ottenimento di nuovi metaboliti microbici (screening primario): raccolta di campioni; isolamento dei ceppi; allestimento di colture; identificazione e caratterizzazione dei ceppi su basi morfologiche (tecnica QPS); identificazione e caratterizzazione dei ceppi su basi molecolari (tecniche di PCR utilizzando marcatori genetici specie-specifici); saggi di valutazione di attività.

Valutazione dello sviluppo microbico. Meccanismi coinvolti nello sviluppo microbico (crescita e moltiplicazione cellulare). Metodi diretti e indiretti. Metodi diretti: determinazioni del numero di cellule (tecniche microscopica ed elettronica), del volume cellulare e della massa cellulare (Valutazioni del peso umido e secco). Metodi indiretti: determinazioni della torbidità, della concentrazione dei componenti cellulari, del cosumo di substrato e formazione di prodotto, della viscosità, dello sviluppo di calore.

Procedure di recupero dei prodotti di bioreazione: fattori che condizionano la scelta della procedura, fase di separazione delle cellule (sedimentazione spontanea, flocculazione, flottazione, centrifugazione, filtrazione), dispositivi impiegati nella centrifugazione (decanter, centrifughe multicamere, a piatti e tubolari o cilindriche), fase di recupero del prodotto (estrazione, concentrazione, frazionamento), fase di purificazione del prodotto, fase di rottura delle cellule (metodi fisici/meccanici, biologici, chimici).

I protisti come bioindicatori. Vantaggi dell'uso dei protisti come bioindicatori. Fenomeni di bloom algali. Fenomeno dell'arrossamento del Lago di Tovel. Bloom algale nel Lago di Garda. Lago di Hillier. Uso dei protisti come boindicatori per l'ambiente suolo. Protozoi del suolo: principali fattori che influenzano la vita e l'adattamento dei protozoi del suolo (disponibilità di acqua, variazioni di temperatura, livelli di anidride carbonica nell'acqua e nell'aria), suddivisione dei protozoi del suolo in base alle diverse strategie riproduttive attuate (organismi r-selezionati e organismi k-selezionati), principali caratteristiche che distinguono i protozoi del suolo da quelli acquatici (modificazioni morfologiche, tigmotattismo, formazione di cisti di resistenza); esempio applicativo dell'utilizzo dei protozoi ciliati del muschio come bioindicatori.

Processo a fanghi attivi: generalità, componenti abiotiche e biotiche, fattori abiotici e biotici, protozoi ciliati carnivori e batteriofagi (natanti, mobili di fondo, sessili), successione delle popolazioni della microfauna (fasi di colonizzazione, innesco e stabilizzazione), specie pioniere, caratteristiche di efficienza, indice biotico del fango (SBI), modalità di identificazione delle specie, stima della densità della microfauna, stima della densità dei piccoli flagellati (camera di Fuchs-Rosenthal), calcolo del SBI ed esempi pratici.

Prodotti naturali da Dunaliella salina: caratteristiche generali della microalga, motivi che hanno permesso la commercializzazione della microalga su scala industriale; glicerolo: produzione di glicerolo per fermentazione alcolica, produzione alternativa di glicerolo mediante l'utilizzo di D. salina, condizioni necessarie e fasi del processo, diversi tipi di tecniche per il recupero di glicerolo; b-carotene: proprietà e suo utilizzo per fini industriali, interesse per i carotenoidi di origine naturale, processo di separazione dei diversi tipi di carotenoidi estratti da D. salina.

Sistemi di colture di protisti. Introduzione. Campionamento ed isolamento: sedimenti marini o d'acqua dolce, colonna d'acqua, suolo. Stabilizzazione e colture: parametri fondamentali (temperatura, terreno, luce, disponibilità di cibo). Identificazione: microscopia ottica, procedure di colorazione, microscopia elettronica a trasmissione e a scansione, indagini di natura genetica e chimico-bioorganica. Mantenimento in coltura.

Strutture, attività biologiche e significato filogenetico di prodotti naturali isolati da protisti marini: generalità, pigmenti isolati da ciliati marini e dulcoacquicoli, esempi di metaboliti secondari isolati dal protista ciliato Euplotes.

Farmacologia marina e proprietà del metabolita secondario euplotina C estratto dal protista ciliato Euplotes crassus: Introduzione sulla Farmacologia Marina. Farmaci di origine naturale e di origine marina approvati dall'FDA (Cytarabine, Vidarabine, Ziconotide, estratti etilici di diversi acidi grassi omega-3, Trabectedin, Eribulin mesylate, Brentuximab vedotin, polisaccaridi solfatati lineari). azione citotossica dell'euplotina C in diversi microrganismi. Metodologie utilizzate per testare l'attività biologica dell'euplotina C (test del rosso neutro, Western blotting). Risultati ottenuti e interpretazione degli stessi.

 

Laboratorio

Tecniche di biologia molecolare applicate ai protisti: osservazione allo stereomicroscopio di esemplari appartenenti a diverse morfospecie di protisti; isolamento tramite pipetta di singole cellule di protisti; estrazione di DNA da cellule di protisti mediante un kit commerciale, basato sulle proprietà di legame selettivo di una particolare membrana di gel di silice contenuta in una colonnina.

Amplificazione genica, tramite PCR, di un marcatore genetico specie-specifico (gene per l'rRNA 18S) in diverse morfospecie di protozoi ciliati.

Elettroforesi su gel di agarosio, purificazione e reazioni di sequenza di prodotti di PCR relativi ad un marcatore genetico specie-specifico (gene per l'rRNA 18S) in diverse morfospecie di protozoi ciliati.

Analisi di sequenze relative al gene per l'rRNA 18S di diverse morfospecie di protisti, allineamenti di sequenze, costruzione di alberi filogenetici, utilizzo di software per indagini molecolare (Chromas, Bioedit, Clustal, Mega), utilizzo delle banchedati di natura molecolare (GenBank/EMBL databases).

 

 

Syllabus
  • General information about protists: introduction, general characteristics, protists and other taxa of living beings, habitat, locomotion, metabolism, reproduction, an example of symbiosis between protists (ciliated protozoa and microsporidia). Examples and general characteristics of some taxa of protists (opalina, Volvox, radiolaria, foraminiphera, Stentor, criptomonadina). Role of protists during the evolution of life on earth, peculiarities of the dual nature of protists (eukaryotic cell and complete individual), examples of structural and functional complexity in protists (Loxodes striatus, Erythropsis pavillardi).
  • Algae: general characteristics, types of cellular organization (unicellular, colonial, cenocytic or siphonal, multicellular), life cycle (aplont or zygotic, diplont or gametic, aplodiplont or sporic), size and gamy (isogamy, anisogamy, heterogamy, oogamy) . Classification of algae. Chlorophyta or green algae. Examples of unicellular green algae. Examples of protists of algal nature. Ecological and applicative aspects of algal protists.
  • The mixomycetes: general characteristics, structure of sporangium, example of life cycle with formation of a plasmodium, vital cycle of Dictyostelium discoideum (with formation of a pseudoplasmodium), examples of mixomycetes. The oomycetes: general characteristics, vital cycle of Plasmopara viticola, examples of oomycetes.
  • Protozoa: generalities, external coating structures (plasmatic membrane, glycocalyx, pellicle, tunic, resistance cysts), types of endoskeleton (microfilament, microtubular, alveolar), cytoplasmic organelles (endoplasmic reticulum, dictyosomes, mitochondria, plastids, nucleus), contractile vacuolar complex, nutrition (saprozoic, olozoic), movement (cyclosis, locomotion).
  • Reproduction in protozoa. Asexual reproduction: generalities, types of asexual reproduction in the main groups of protozoa (mastigophora, sarcodina, opalina, labyrinthomorpha, ciliate). Sexual reproduction in protozoa: generalities, gamon, isogamy, anisogamy, oogamy, main types of fertilization (gametogamy, autogamy, gamontogamy), main types of alternation of generations (aplo-homophasic, diplo-homophasic, heterophasic). The conjugation in Paramecium. Description of an experience of applicative research in ciliated protozoa, linked to the problem of verifying the reproductive isolation between morphologically and phylogenetically similar groups. Discussion of the results obtained.
  • Microbiological processes: definitions, phases, simplified equation; different types of microorganisms, microorganisms defined as GRAS, official collections of microorganisms. The biogeography of the protists. Cultivation substrates, composition of the cultivation substrates, main factors to consider in the selection of the cultivation substrates; products, choice of the product in relation to the value of the product and the cost-effectiveness of the process, classification of the products based on subjective criteria (biomass, low molecular weight products, high molecular weight products), and on a metabolic basis (microbial biomass, primary metabolites, secondary metabolites, enzymes, complex products, products obtained by biotransformation). Products obtainable from microorganisms: microbial biomass, primary metabolites, secondary metabolites, enzymes, complex products, products obtained by biotransformation.
  • The bioreactor: general characteristics and structure; control (measurement and regulation) of the various variables that appear during a microbiological process; tools for measuring parameters and their operation (biosensors); agitation system: generality, function, types of agitators (fast and slow), breakwater; aeration system: general, function, air line, types of aerators (sparger), global oxygen transfer resistance.
  • Immobilization of microbial cells: generalities, advantages and disadvantages, passive (mechanism of aggregation, mechanism of colonization, mechanism of adsorption) and active (mechanism of covalent bond with insoluble matrix, mechanism of entrapment, mechanism of cross-linking) procedures , membrane cell confinement systems, bioreactors for immobilized systems (of surface, at fixed or fluidized bed, at diaphragm).
  • Kinetics of microbiological processes: growth curve and phases; diauxia; classification of microbiological processes based on kinetics according to Gaden (type I, II, III); classification of bioreactors on a kinetic basis (discontinuous and continuous systems, homogeneous and heterogeneous systems, single-stage and multi-stage systems).
  • Mechanisms involved in the production of microbial metabolites: anaerobic and aerobic microbial metabolism and their differences with respect to the obtainable products, to the levels of energy generated (ATP) and to the methods of re-oxidation of NADH to NAD; enzymes involved in metabolic processes (constitutive, inducible, repressible); linear and ramified metabolic pathways; inhibition and feedback suppression in linear metabolic pathways; feedback suppression in ramified metabolic pathways (concerted or multivalent feedback, cooperative feedback, cumulative feedback, sequential feedback); feedback inhibition in ramified metabolic pathways. 
  • Procedures for obtaining microbial metabolites: strategies for obtaining primary metabolites (modification of cellular permeability, removal of the metabolic block, removal of the phenomena of inhibition or repression); processes that lead to the accumulation of secondary metabolites (trophophase and idiophase); strategies for obtaining secondary metabolites (induction, regulation by final product, regulation of catabolites, unbalancing of the culture medium).
  • Procedures for obtaining new microbial metabolites (primary screening): collection of samples; isolation of the cells; culture preparations; identification and characterization of the strains on morphological bases (QPS technique); identification and characterization of strains on molecular basis (PCR techniques using species-specific genetic markers); evaluation of activities.
  • Evaluation of microbial development. Mechanisms involved in microbial growth (cell growth and multiplication). Direct and indirect methods. Direct methods: cell number determinations (microscopic and electronic techniques), cell volume and cell mass (Wet and dry weight evaluation). Indirect methods: determination of turbidity, concentration of cellular components, substrate consumption and product formation, viscosity, heat development.
  • Recovery procedures for bioreaction products: factors that influence choice of procedure, phase of cell separation (spontaneous sedimentation, flocculation, floatation, centrifugation, filtration), devices used in centrifugation (decanter, multi-chamber centrifuges, flat and tubular or cylindrical centrifuges), product recovery phase (extraction, concentration, fractionation), product purification phase, cell breaking phase (physical / mechanical, biological, chemical methods).
  • Protists as bioindicators. Advantages of the use of protists as bioindicators. Algal bloom phenomena. Phenomenon of the reddening of Lake Tovel. Algal bloom in Lake Garda. Lake Hillier. Use of the protists as boindicators for the soil environment. Soil Protozoa: main factors influencing life and adaptation of soil protozoa (water availability, temperature variations, levels of carbon dioxide in water and air), subdivision of soil protozoa according to different strategies reproductive effects (r-selected organisms and k-selected organisms), main characteristics that distinguish the protozoa of the soil from the aquatic ones (morphological modifications, thigmotactic, formation of resistance cysts); application example of the use of ciliated moss protozoa as bioindicators.
  • Activated sludge process: generalities, abiotic and biotic components, abiotic and biotic factors, carnivorous and bacteriophages ciliated protozoa (natal, bottom, sessile), succession of microfauna populations (colonization, priming and stabilization phases), pioneer species, characteristics of efficiency, biotic sludge index (SBI), species identification methods, microfauna density estimation, density estimation of small flagellates (Fuchs-Rosenthal chamber), SBI calculation and practical examples. 
  • Natural products from Dunaliella salina: general characteristics of the microalga, reasons that have allowed the commercialization of the microalga on an industrial scale; glycerol: production of glycerol for alcoholic fermentation, alternative production of glycerol through the use of D. salina, necessary conditions and process steps, different types of techniques for the recovery of glycerol; b-carotene: properties and its use for industrial purposes, interest for carotenoids of natural origin, separation process of the different types of carotenoids extracted from D. salina.
  • Protist culture systems. Introduction. Sampling and isolation: marine or freshwater sediments, water column, soil. Stabilization and cultures: basic parameters (temperature, soil, light, food availability). Identification: optical microscopy, staining procedures, transmission and scanning electron microscopy, genetic and chemical-bioorganic investigations. Maintenance in culture.
  • Structures, biological activities and phylogenetic significance of natural products isolated from marine protists: generalities, pigments isolated from marine and freshwater ciliates, examples of secondary metabolites isolated from the ciliated protist Euplotes.
  • Marine pharmacology and properties of the secondary metabolite euplotin C extracted from the ciliated protist Euplotes crassus: Introduction on Marine Pharmacology. Drugs of natural origin and marine origin approved by the FDA (Cytarabine, Vidarabine, Ziconotide, ethyl extracts of various omega-3 fatty acids, Trabectedin, Eribulin mesylate, Brentuximab vedotin, linear sulfated polysaccharides). Cytotoxic action of euplotin C in various microorganisms. Methodologies used to test the biological activity of euplotin C (neutral red test, Western blotting). Results obtained and interpretation of the same.

Laboratory

  • Molecular biology techniques applied to protists: observation at the stereomicroscope of specimens belonging to different morphospecies of protists; pipette isolation of individual protist cells; DNA extraction from protist cells using a commercial kit based on the selective binding properties of a particular silica gel membrane contained in a column.
  • Gene amplification, by PCR, of a species-specific genetic marker (18S rRNA gene) in different morphospecies of ciliated protozoa.
  • Agarose gel electrophoresis, purification and sequence reactions of PCR products related to a species-specific genetic marker (18S rRNA gene) in different morphospecies of ciliated protozoa.
  • Analysis of gene sequences for the 18S rRNA of different morphospecies of protists, sequence alignments, construction of phylogenetic trees, use of software for molecular investigations (Chromas, Bioedit, Clustal, Mega), use of molecular-type databases (GenBank / EMBL databases).
Bibliografia e materiale didattico

MICROBIOLOGIA VOLUME 1 (2004) - JEROME J. PERRY, JAMES T. STALEY, STEPHEN LORY. EDIZIONE ZANICHELLI .

MICROBIOLOGIA VOLUME 2 (2004) - JEROME J. PERRY, JAMES T. STALEY, STEPHEN LORY. EDIZIONE ZANICHELLI .

MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE (2006) – MATILDE MANZONI. CASA EDITRICE AMBROSIANA.

MICROBIOLOGIA SISTEMATICA, AMBIENTALE, INDUSTRIALE (2009) - M. WILLEY, M. SHERWOOD, J. WOOLVERTON. EDIZIONE McGRAW-HILL.

BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI – MICROBIOLOGIA AMBIENTALE E INDUSTRIALE (VOLUME 2A) (2007). MICHAEL T. MADIGAN, JOHN M. MARTINKO. CASA EDITRICE AMBROSIANA.

BIOTECNOLOGIE MICROBICHE (2008). S. DONADIO, G. MARINO. CASA EDITRICE AMBROSIANA.

IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE IN ENOLOGIA (2003). P. BERTA, M. MINETTI, R. STECCHI. EDIZIONI TECNICHE NUOVE.

Bibliography

MICROBIOLOGIA VOLUME 1 (2004) - JEROME J. PERRY, JAMES T. STALEY, STEPHEN LORY. EDIZIONE ZANICHELLI .

MICROBIOLOGIA VOLUME 2 (2004) - JEROME J. PERRY, JAMES T. STALEY, STEPHEN LORY. EDIZIONE ZANICHELLI .

MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE (2006) – MATILDE MANZONI. CASA EDITRICE AMBROSIANA.

MICROBIOLOGIA SISTEMATICA, AMBIENTALE, INDUSTRIALE (2009) - M. WILLEY, M. SHERWOOD, J. WOOLVERTON. EDIZIONE McGRAW-HILL.

BIOLOGIA DEI MICRORGANISMI – MICROBIOLOGIA AMBIENTALE E INDUSTRIALE (VOLUME 2A) (2007). MICHAEL T. MADIGAN, JOHN M. MARTINKO. CASA EDITRICE AMBROSIANA.

BIOTECNOLOGIE MICROBICHE (2008). S. DONADIO, G. MARINO. CASA EDITRICE AMBROSIANA.

IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE IN ENOLOGIA (2003). P. BERTA, M. MINETTI, R. STECCHI. EDIZIONI TECNICHE NUOVE.

Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentanti il corso devono aver seguito almeno le attività di laboratorio previste per potersi presentare all'esame.

 

Non-attending students info

Students not attending the course must have attended at least the laboratory activities planned to be able to present themselves for the exam.

Modalità d'esame

L'esame è composto da una prova orale. La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente, o anche tra il candidato e altri collaboratori del docente titolare. La prova orale sarà suddivisa in più parti, corrispondenti a varie sezioni del programma svolto. La prova orale è non superata se il candidato mostra di non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta e se il candidato mostrerà ripetutamente l'incapacità di mettere in relazione parti del programma e nozioni che deve usare in modo congiunto per rispondere in modo corretto ad una domanda. Per presentarsi all'esame è necessario aver seguito le attività di laboratorio previste.

 

                 

Assessment methods

The exam consists of an oral test. The oral exam consists of an interview between the candidate and the teacher, or even between the candidate and other collaborators of the professor. The oral exam will be divided into several parts, corresponding to various sections of the program. The oral examination is not passed if the candidate shows that he is not able to express himself clearly and use the correct terminology and if the candidate repeatedly shows the inability to relate parts of the program and notions that he must use jointly to answer a question correctly. To present yourself for the exam it is necessary to have followed the planned laboratory activities.

Note

Commissione d'esame:

Prof. Graziano Di Giuseppe (Presidente)

Prof. Franco Verni (Presidente supplente)

Pof.ssa Claudia Vannini (Membro)

Dott.ssa Letizia Modeo (Membro)

Dott.ssa Valentina Serra (Membro supplente)

Dott. Leandro Gammuto (Membro supplente)

 

Updated: 05/08/2023 15:53