BIOLOGIA, microbiologia e tecnologie di controllo - IIS Silva

PROGRAMMAZIONE a.s. 2015/2016
DOCENTE : FRATTINI CHIARA e GENTILE ANTONIO GIUSEPPE
MATERIA: BIOLOGIA, MICROBIOLOGIA E TECNOLOGIE DI CONTROLLO SANITARIO
CLASSE: 5 BIO
1-LA TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE
COMPETENZE
-comprendere le potenzialità dell’ingegneria genetica
-descrivere le fasi in cui si articola la tecnologia del DNA ricombinante
-individuare gli strumenti tipici di cui si avvale la tecnologia del DNA ricombinante
CONOSCENZE
ABILITA’
-L’ingegneria genetica e la tecnologia del DNA
-Individuare le tecniche su cui si basa la
ricombinante
tecnologia del DNA ricombinante
-Gli strumenti della tecnica del DNA
-Sapere come avviene il trasferimento di
ricombinante : gli enzimi di restrizione, i
plasmidi.
vettori di clonaggio e di espressione
-Illustrare la funzione e l’uso degli enzimi di
-tecniche di trasformazione delle cellule
restrizione
ospiti
-Distinguere tra i vettori di clonaggio e di
-Le sonde molecolari.
espressione e conoscere il loro utilizzo.
-La tecnica della PCR.
-Spiegare la reazione a catena della
- Il DNA fingerprinting.
polimerasi (PCR) e il suo principio
- Illustrare la tecnica del DNA fingerprinting.
-Sapere cosa sono le sonde molecolare e i loro
utilizzi .
2 – PROCESSI BIOTECNOLOGICI INDUSTRIALI
COMPETENZE
-comprendere come si possono sfruttare le potenzialità metaboliche dei microrganismi per la
produzione di sostanze utili
-comprendere la varietà delle applicazioni pratiche delle biotecnologie industriali
-individuare i passaggi principali per passare dal laboratorio alle produzioni su scala industriale
- saper descrivere i principali tipi di fermentatori e le tipiche operazioni dei processi biotecnologici
industriali
CONOSCENZE
ABILITA’
-substrati nutritivi per i microrganismi e
-indicare quali sono e come si ottengono i
terreni di coltura impiegati in microbiologia
substrati nutritivi per la microbiologia
industriale
industriale
-individuare le condizioni operative generali
-principali
operazioni
unitarie
di
fermentazione : preparazione del terreno,
dei processi biotecnologici
sterilizzazione, selezione dei ceppi alto
-spiegare quali siano i criteri e i sistemi per
produttori , scale up di produzione e inoculo,
passare dalla scala di laboratorio a quella di
controllo dei parametri, recupero dei prodotti
produzione industriale
-illustrare lo schema generale di un
(downstream)
-principali tipi di fermentatori: classificazione
fermentatore e indicare le principali tipologie
di bioreattore
e funzionamento
-processi produttivi batch, continui, feed-spiegare quali siano i vantaggi della
batch
immobilizzazione dei catalizzatori
-immobilizzazione dei catalizzatori
-concetto di bioconversione microbica
3 – PRODOTTI DA BIOTECNOLOGIE MICROBICHE: BIOMASSE, ACIDI ORGANICI, ETANOLO,
AMINOACIDI, ENZIMI
COMPETENZE
-comprendere come si possano ottenere per via microbica importanti composti organici
-identificare le biomasse microbiche come prodotti di primario interesse industriale ed economico
-individuare le caratteristiche fondamentali di alcuni processi produttivi
CONOSCENZE
ABILITA’
-biomasse microbiche: single cell proteins,
-illustrare i processi biotecnologici di
lievito alimentare, colture microbiche
produzione di biomasse microbiche e la loro
insetticide
utilizzazione
-produzione di acidi organici: acido lattico e
-descrivere le principali fasi di produzione di
acido citrico
acidi organici importanti dal punto di vista
-produzione di etanolo
industriale e il loro utilizzo
-biopolimeri:
poliidrossialcanoati,
acido
-spiegare come avviene il processo di
polilattico
produzione dell’etanolo per via microbica
-produzione di aminoacidi : lisina e acido
-spiegare le principali tappe di produzione di
glutammico
alcuni aminoacidi per via microbica
-produzione di enzimi : gli enzimi di
-comprendere l’importanza dell’utilizzo degli
importanza industriale
enzimi industriali
4 –UTILIZZI DELLE BIOTECNOLOGIE IN MEDICINA : PRODUZIONE DI PROTEINE UMANE
RICOMBINANTI, ORMONI E ANTIBIOTICI
COMPETENZE
-comprendere la varietà delle applicazioni pratiche delle biotecnologie in ambito medico
-comprendere l’importanza farmacologica della produzione biotecnologica di proteine umane,
vaccini, anticorpi monoclonali, ormoni, interferoni, antibiotici
-comprendere la grande varietà di applicazioni degli anticorpi monoclonali
ABILITA’
CONOSCENZE
-Illustrare le principali fasi dei processi di
-produzione biotecnologica di proteine
produzione di alcune proteine umane
umane: scelta dei sistemi di espressione,
-comprendere le particolarità di gestione
sterilità,
eliminazione dei pirogeni,
purificazione
delle colture cellulare animali
-le colture cellulari animali
-spiegare cosa sono i vaccini e come si
possano ottenere per via tradizionale e per
-vaccini tradizionali e vaccini ricombinanti
via biotecnologica
-produzione di anticorpi monoclonali e loro
-spiegare cosa sono gli anticorpi monoclonali,
applicazioni
il relativo processo di produzione e i
-applicazioni terapeutiche degli anticorpi
principali impieghi
monoclonali:
Mab
murini,
chimerici,
-spiegare come si possono produrre ormoni
umanizzati
polipeptidici
e
ormoni
steroidi,
-produzione
di
ormoni
polipeptidici:
puntualizzando le differenze fra i due
somatostatina,
insulina,
somatotropina,
processi
eritropoietina
-Fare una rassegna dei più importanti
-le bioconversioni: produzione di ormoni
antibiotici, raggruppati secondo il loro
steroidei
meccanismo d’azione
-produzioni di antibiotici: classificazione
-spiegare le fasi della produzione di
degli antibiotici in base al meccanismo
penicilline e cefalosporine
d’azione
-comprendere
la
complicazione
-produzione di penicilline e cefalosporine
dell’antibiotico resistenza e di alcuni metodi
naturali e semisintetiche
per ovviare al problema
-l’antibiogramma
-spiegare e interpretare un antibiogramma
5 – BIOTECNOLOGIE IN CAMPO AGRARIO E ZOOTECNICO
COMPETENZE
-comprendere in quale modo le biotecnologie abbiano introdotto importanti innovazioni nel
settore agrario e zootecnico
-comprendere il dibattito nei confronti degli OGM
CONOSCENZE
ABILITA’
-piante
transgeniche:
tecniche
di
-spiegare le tecniche di trasformazione
trasformazione dirette e indirette e
vegetale
identificazione delle cellule trasformate
-spiegare come si ottengono le piante
-piante transgeniche resistenti a parassiti (
transgeniche
insetti, batteri , funghi ,virus), agli erbicidi, al
-individuare alcuni esempi di piante
freddo, nuove colorazioni di fiori , piante a
geneticamente modificate
valore nutrizionale aumentato
-saper collocare la normativa italiana
-OGM: pro e contro, la posizione italiana
riguardante gli OGM e spiegare il dibattito
-la micropropagazione
sugli organismi geneticamente modificati
-biotecnologie veterinarie e zootecniche:
-spiegare in che cosa consiste e come si
sessaggio del seme e tracciabilità genetica
realizza la micropropagazione
-tecniche per ottenere OGM animali:
-spiegare il ruolo delle biotecnologie in
microiniezione di oociti fecondati, OGM da
campo zootecnico, con particolare riguardo
cellule staminali embrionali, trasferimento di
alle procedure di sessaggio del seme e alla
nucleo da cellule adulte
tracciabilità genetica
6 – LE CELLULE STAMINALI
COMPETENZE
-individuare, comprendere e discutere i complessi problemi legati al prelievo e all’impiego di
cellule staminali alla luce della legislazione in materia e delle implicazioni di carattere etico
CONOSCENZE
ABILITA’
-cenni sulle prime tappe dello sviluppo
-illustrare le prime fasi dello sviluppo
dell’embrione
e sul concetto di
embrionale e il concetto generale di
differenziamento cellulare
differenziamento cellulare
- le diverse tipologie di cellule staminali
-distinguere i vari tipi di cellule staminali
-cellule staminali emopoietiche : sorgenti,
-spiegare cosa cono le cellule staminali
conservazione e utilizzo
emopoietiche, individuare le loro sorgenti e
-tipi di trapianto di cellule staminali
quali utilizzi possono avere
emopoietiche
-distinguere i vari tipi di trapianto di cellule
- staminali pluripotenti indotte (iPS) e
staminali emopoietiche
riprogrammazione cellulare tramite REAC
-spiegare cosa sono le staminali pluripotenti
-concetto di clonazione terapeutica
indotte e la riprogrammazione cellulare
(REAC)
7 – CONTAMINAZIONI MICROBICHE E CHIMICHE DEGLI ALIMENTI
COMPETENZE
-comprendere come i concetti di igiene e qualità in campo alimentare siano strettamente
interdipendenti
-identificare i diversi microrganismi indicatori di qualità
-identificare i fattori che incidono sulla qualità complessiva degli alimenti
-comprendere la necessità di effettuare rigorosi controlli sulle produzioni alimentari
-individuare i momenti che portano alla contaminazione chimica degli alimenti
CONOSCENZE
-qualità e igiene degli alimenti
-contaminazioni microbiche e processi di
degradazione microbica degli alimenti
-microrganismi indicatori di sicurezza, di
igiene di processo e di shelf-life
-fattori che condizionano la microbiologia
degli alimenti
-contaminazione chimica degli alimenti
ABILITA’
-individuare i segni di contaminazione
microbica degli alimenti e identificarne i
processi degradativi
-individuare i microrganismi indicatori di
sicurezza, di igiene di processo e di shelf-life
-spiegare quali sono i fattori in grado di
condizionare la microbiologia degli alimenti
-spiegare come gli alimenti possono subire
una contaminazione di tipo chimico
-saper discutere le problematiche legate
all’impiego di anabolizzanti e antibiotici in
zootecnia e nell’industria alimentare
8 – CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI
COMPETENZE
-individuare i processi che permettono una corretta conservazione degli alimenti mantenendone le
originali caratteristiche organolettiche e nutritive
-identificare i mezzi fisici e chimici più adatti per la conservazione delle varie categorie di alimenti
CONOSCENZE
ABILITA’
-conservazione con mezzi fisici: alte e basse
-Spiegare come e con quali mezzi fisici si
temperature, irradiazione, affumicatura,
possono trattare gli alimenti per la loro
disidratazione, liofilizzazione
conservazione
-conservazione con mezzi chimici: impiego di
-illustrare tecniche e principi della
sale,
zucchero,
aceto,
olio,
alcool,
conservazione degli alimenti con mezzi
fermentazione
chimici
-additivi
alimentari
(conservanti
-descrivere le caratteristiche di additivi e
antimicrobici e secondari, antiossidanti,
coadiuvanti
tecnologici
impiegati
addensanti, emulsionanti, esaltatori di
nell’industria alimentare
sapidità, coloranti, edulcoranti) e coadiuvanti
tecnologici.
9 – NORMATIVE PER LA SICUREZZA DEGLI ALIMENTI
COMPETENZE
-comprendere la necessità che l’industria delle preparazioni alimentari sia sottoposta a precise e
condivise normative dei processi produttivi per la salvaguardia del consumatore
-comprendere l’opportunità di coinvolgere tutti gli operatori a diversi livelli della filiera produttiva
-identificare il ruolo delle singole fasi di un processo produttivo ai fini del raggiungimento degli
obiettivi prefissati
-comprendere la fondamentale importanza del sistema HACCP
-interpretare le normative vigenti in materia
CONOSCENZE
ABILITA’
-normative e certificazioni per la sicurezza
-illustrare le più importanti normative vigenti
degli alimenti
nel campo delle produzioni alimentari e
-il “pacchetto igiene”
spiegarne le motivazioni
-Il sistema HACCP nell’industria alimentare
-illustrare elementi, principi e motivazioni del
-la shelf life degli alimenti
“pacchetto igiene”
-il challenge test
-spiegare principi del sistema HACCP
nell’industria alimentare : esempio di
applicazione in ambito produttivo della
panificazione
-spiegare cosa si intende per “shelf-life”di un
alimento
-spiegare in che cosa consiste e come si può
effettuare un challenge test
10 – IL CONTROLLO MICROBIOLOGICO DEGLI ALIMENTI
COMPETENZE
-identificare e comprendere i principi del controllo microbiologico nel campo delle produzioni
alimentari
-comprendere la necessità di predisporre opportune strategie e piani d’intervento per la
prevenzione del danno
-individuare la varietà delle possibili frodi alimentari
CONOSCENZE
ABILITA’
-frodi alimentari
-spiegare la differenza fra alterazione,
-criteri microbiologici
adulterazione, sofisticazione, falsificazione e
-piani di campionamento
contraffazione
-microrganismi indicatori
-spiegare in che cosa consistono i criteri
-controllo microbiologico di carni, conserve e
microbiologici e i piani di campionamento,
semiconserve, salumi, latte e derivati, yogurt,
illustrandone le tipologie
gelati, uova e prodotti d’uovo, prodotti della
-spiegare quali sono i microrganismi
pesca, miele, paste alimentari.
indicatori e il loro ruolo
-illustrare
le
tecniche
di
controllo
microbiologico di carni, conserve e
semiconserve, salumi, latte e derivati, yogurt,
gelati, uova e prodotti d’uovo, prodotti della
pesca, miele, paste alimentari.
.11– SPERIMENTAZIONE DI NUOVI FARMACI, COMPOSTI GUIDA E FARMACOVIGILANZA (cenni)
COMPETENZE
-comprendere complessità e implicazioni del processo di ricerca, messa a punto e produzione di nuovi
farmaci
-comprende la necessità di esercitare la farmacovigilanza
CONOSCENZE
-definizione dei principali termini impiegati in
farmacologia : principio attivo, eccipiente,
farmacocinetica, farmacodinamica
-il percorso per la creazione di nuovi farmaci
-la ricerca preclinica
-le fasi dei clinical trials
-la registrazione e l’immissione in commercio
-la farmacovigilanza
ABILITA’
-spiegare il significato di alcuni termini impiegati
in farmacologia
-comprendere e descrivere le fasi della
sperimentazione di un farmaco
-comprendere il ruolo della farmacovigilanza e
spiegare come viene effettuata
12– BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI (cenni)
COMPETENZE
-comprendere come molti composti organici inquinanti possono essere degradati dai microrganismi
CONOSCENZE
ABILITA’
-Polimeri biodegradabili
-Spiegare che molti microrganismi presenti
-Biorisanamento : Biodegradazione del petrolio
e dei derivati del petrolio
-Biosensori
naturalmente in ambiente sono in grado di
degradare diversi composti inquinanti
LABORATORIO
1) Biotecnologie e auto-depurazione: batteri del suolo (osservazione al microscopio e
colorazione di Gram)
2) Allestimento vetrini a goccia pendente, vetrini a fresco con tecnica della lutazione
3) Colorazione delle spore
4) Fermentazione citrica a Aspergillus niger: microcolture su vetrino e colture su piastra
(colorazione LPCB)
5) Analisi microbiologica dell’acqua e tecnica MPN
6) HACCP: finalità del programma di autocontrollo, esempi di applicazione in ambito
produttivo della panificazione, i sette principi, le responsabilità soggettive, shelf-life del
prodotto (argomento svolto a livello teorico)
7) Antibiogramma: allestimento di piastre con metodo Kirby e Bauer, allestimento provette per
la determinazione della MIC
8) Sicurezza specifica: indicazioni relative alle schede di sicurezza dei coloranti usati,
smaltimento, protezione dell’ambiente.