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Conoscenza degli argomenti degli insegnamenti di Botanica, Fisiologia vegetale, Biochimica.

Sono previste sia lezioni teoriche (5 crediti, 40 ore) che esercitazioni pratiche di laboratorio (1 credito, 8 ore). Durante le lezioni frontali si svolgeranno discussioni di gruppo riguardanti articoli scientifici precedentemente forniti in classe come materiale cartaceo o elettronico, brevi presentazioni di studenti per approfondire temi che susciteranno particolare interesse, esercitazioni numeriche, istruzioni per le esercitazioni di laboratorio.

L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze fondamentali sulle basi teoriche e metodologiche della coltivazione algale e la produzione di biomassa con caratteristiche biochimiche di interesse (preparazione di mezzi di crescita liquidi e solidi, coltivazione in batch, semicontinua e continua di microalghe, manipolazione dei parametri colturali per agire a livello metabolico in modo da accumulare lipidi, carboidrati o proteine all’interno dell’alga). Contestualmente fornisce agli studenti le conoscenze su alcune problematiche ambientali globali (cambiamenti climatici, esaurimento risorse energetiche e non) che richiedono un approccio biotecnologico innovativo. 

Capacità di applicare le conoscenze:Lo studente dovrà anche acquisire la seguente abilità professionalizzante: capacità di coltivare su piccola e grande scala diverse tipologie di biomassa algale e monitorarne l’andamento; capacità di proporre approcci innovativi nell’ambito della biotecnologia algale per a valorizzazione di scarti (acque reflue, gas di scarico etc.) di diversa provenienza.

L’esecuzione di analisi di laboratorio, la discussione, in gruppo e in classe, di articoli scientifici pertinenti agli argomenti teorici svolti e la presentazione di brevi approfondimenti su temi specifici di interesse, contribuiscono a migliorare nello studente la capacità comunicativa, la capacità di apprendimento in autonomia e di discussione critica.

Contenuti (lezioni frontali e laboratori, 6 CFU, 48 ore):Le microalghe - Coltivazione: colture batch, colture semicontinue e continue; mezzi colturali in autotrofia, mixotrofia e eterotrofia; tecniche di sterilità.Le microalghe - Collezioni algali e biobanche nel mondo; conservazione a lungo termine della biodiversità mediante criopreservazione e altri metodi ex situ; saggi di vitalità cellulare.Le microalghe - Dal laboratorio agli impianti industriali: tipologie e funzionamento di vasche aperte; tipologie e funzionamento di fotobioreattori; tecnologie per l’immobilizzazione in gel; tecnologie per la raccolta; esempi di analisi integrata delle fasi del processo produttivo (LCA).Le macroalghe – Coltivazione.Metabolismo lipidico in cellule vegetali – struttura e funzione dei lipidi, la biosintesi degli acidi grassi, l’acetil-CoA carbossilasi, l’acido grasso sintasi, desaturazione e allungamento degli acidi grassi, sintesi dei lipidi di membrana, sintesi e catabolismo dei lipidi di deposito; ingegnerizzazione genetica e metabolica dei lipidi.Possibili usi della biomassa vegetale - nutrizione umana e animale, produzione di biocarburanti, sequestro di CO2 da gas di scarico, trattamento di acque reflue, produzione di molecole pregiate, nanotecnologie.Tecniche di indagine cellulare - Misura dell’efficienza fotosintetica del PSII; misura della composizione cellulare tramite spettroscopia FTIR; metodi di screening di tipi funzionali di cellule vegetali ad uso commerciale.Laboratori - Tecniche di coltivazione di microalghe; misura del tasso di crescita; estrazione e determinazione di pigmenti fotosintetici; misura di efficienza fotosintetica del PSII; immobilizzazione di cellule vegetali in gel.

L’esame consiste in una interrogazione orale con almeno tre domande.

Lo studente dovrà dimostrare di conoscere principi e metodi (teoria e pratica) di coltivazione delle microalghe e macroalghe, di aver acquisito conoscenze per la manipolazione dei parametri culturali al fine di ottenere una biomassa algale dalle caratteristiche composizionali di interesse per le diverse applicazioni biotecnologiche.

Ad ogni domanda viene attribuito un punteggio compreso tra zero e trenta.

Il voto finale dell’esame orale è calcolato come media dei punteggi ottenuti rispondendo alle singole domande.La lode viene attribuita quando lo studente ha risposto in modo lodevole ad almeno una delle domande fatte e contemporaneamente ha dimostrato piena padronanza della materia durante tutto il colloquio.L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Appunti di lezione.Bibliografia riportata nel materiale didattico utilizzato durante il corso.