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Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia

03URGMB

A.A. 2023/24

2022/23

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

Il modulo di "Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia" tratta la biologia molecolare della cellula e la microbiologia e ha i seguenti obiettivi formativi: - la conoscenza di base della biologia cellulare e molecolare (morfologia e fisiologia cellulare, meccanismi molecolari alla base della trasmissione dell'informazione e dell'espressione genica) e della biochimica cellulare. - la conoscenza di base della microbiologia alimentare (fattori chimico-fisici che influenzano la crescita dei microrganismi negli alimenti, interazioni dei microrganismi con gli alimenti).

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

L'insegnamento di “Processi di separazione” ha il compito di fornire conoscenze fondamentali riguardanti i principali metodi di separazione chimico fisici. Queste conoscenze sono indispensabili per comprendere e analizzare un processo chimico-fisico e progettare un'apparecchiatura di separazione.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

The part of "Fundamentals of molecular biology and microbiology" deals with cell molecular biology and microbiology and the main topics are: - The knowledge of cellular and molecular biology (cellular morphology and physiology, molecular mechanisms of the transmission of information, gene expression) and cell biochemistry. - The knowledge of food microbiology (chemical-physical factors that influence the growth of microorganisms in food and the interactions of microorganisms with food).

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

The purpose of “Separation processes” is to provide fundamental knowledge about the main methods of chemical and physical separation. This knowledge is necessary to understand and analyse a physical-chemical process, and to design a separation unit.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

L'obiettivo del modulo "Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia" è la conoscenza di base dei sistemi cellulari, con particolare riferimento alle applicazioni in campo biotecnologico e alimentare. Al termine del modulo si richiederà allo studente di: - conoscere i fondamenti della biologia molecolare della cellula; - conoscere la struttura cellulare e i microrganismi; - conoscere i fondamenti del metabolismo cellulare - conoscere i fondamenti della microbiologia alimentare.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

Il modulo di “Processi di Separazione” fornisce conoscenze fondamentali sui seguenti argomenti: - principali processi di separazione chimico-fisica usati nell'industria di processo; - concetto di stadio di equilibrio e di efficienza di stadio; - principali apparecchiature a stadi; - metodi grafici e numerici per il calcolo del numero degli stadi o dell’altezza del riempimento di una unità di separazione; - ipotesi e limiti applicativi dei modelli matematici usati nelle unità di separazione. Al termine del modulo l'allievo dovrà essere in grado di: - eseguire bilanci di materia ed energia di singoli stadi e di intere apparecchiature a stadio; - eseguire l'analisi dei gradi di libertà di un'apparecchiatura di separazione a stadi, valutare se un problema è sotto specificato e nel caso essere in grado di saturare i gradi di libertà con specifiche adeguate; - eseguire il calcolo del numero degli stadi di equilibro e di quelli reali delle principali apparecchiature di separazione a stadi usate nell'industria di processo.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

The student will have to acquire the fundamentals of cellular systems application in biotechnological and food field. At the end of the course, the student will be asked for: - knowledge of cell molecular biology fundamentals - knowledge of cellular structure and microorganisms - knowledge of cellular metabolism fundamentals - knowledge of food microbiology fundamentals

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

L'allievo acquisirà conoscenze fondamentali sui seguenti argomenti: - principali processi di separazione chimico-fisica usati nell'industria di processo; - concetto di stadio di equilibrio e di efficienza di stadio; - principali apparecchiature a stadi; - metodi grafici e numerici per il calcolo del numero degli stadi o dell’altezza del riempimento di una unità di separazione; - ipotesi e limiti applicativi dei modelli matematici usati nelle unità di separazione. Al termine dell'insegnamento l'allievo dovrà essere in grado di: - eseguire bilanci di materia e energia di singoli stadi e di intere apparecchiature a stadio; - eseguire l'analisi dei gradi di libertà di un'apparecchiatura di separazione a stadi, valutare se un problema è sotto specificato e nel caso essere in grado di saturare i gradi di libertà con specifiche adeguate; - eseguire il calcolo del numero degli stadi di equilibro e di quelli reali delle principali apparecchiature di separazione a stadi usate nell'industria di processo.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

Gli studenti devono avere acquisito i fondamenti della chimica generale e organica e la conoscenza dei monomeri delle macromolecole biologiche.

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Fondamenti di calcolo differenziale e integrale.

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Students should know the basic concepts of general chemistry and organic chemistry and the knowledge of the biomacromolecule monomers.

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Fondamenti di calcolo differenziale e integrale.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

Le caratteristiche fondamentali degli organismi viventi Metabolismo, informazione, riproduzione, eredita ed evoluzione. Le macromolecole biologiche: DNA, RNA e proteine L'informazione genetica e le molecole informazionali: introduzione generale e cenni storici. Struttura, funzione e metabolismo del DNA in procarioti ed eucarioti: meccanismi molecolari e regolazione dei processi di replicazione. Struttura, funzione e metabolismo degli RNA in procarioti ed eucarioti: meccanismi molecolari e regolazione del processo di trascrizione. Sintesi proteica in procarioti ed eucarioti: attivazione degli amminoacidi, codice genetico ed interazione codone-anticodone, struttura dei ribosomi, fasi della sintesi proteica. Struttura e funzione delle proteine: proteine fibrose, globulari, enzimi. Sintesi chimica di peptidi. Cenni di ingegneria proteica: la mutagenesi mirata e la manipolazione delle proteine. La tecnologia del DNA ricombinante Isolamento e caratterizzazione dei geni: enzimi di restrizione, vettori di clonaggio, preparazione e screening di banche genomiche. La manipolazione dell'espressione genica nei procarioti. La produzione di proteine ricombinanti negli eucarioti. Colture cellulari e animali transgenici Metabolismo cellulare Vie cataboliche e vie anaboliche. Energia libera delle reazioni biochimiche. Idrolisi dei composti fosforilati. Legami energetici. ATP e ADP. Metabolismo dei carboidrati: la glicolisi ed i suoi meccanismi di regolazione. La gluconeogenesi. Il ciclo degli acidi carbossilici: regolazione e significato del ciclo, vie anfiboliche, reazioni anaplerotiche. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Sistemi cellulari in campo biotecnologico e alimentare Proprieta generali delle cellule procariotiche ed eucariotiche: struttura e organizzazione, modalita di riproduzione. Classi di microrganismi di interesse biotecnologico: virus, batteri, lieviti, funghi filamentosi. Microbiologia alimentare Fattori chimico-fisici che influenzano la crescita microbica negli alimenti. Controllo della crescita microbica negli alimenti. Interazioni microrganismi-alimenti: trasformazione degli alimenti, deterioramento e tossinfezioni alimentari.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

Introduzione ai processi di separazione chimico fisici: colonne a piatti e colonne a riempimento; concetto di stadio di equilibrio; schemi a stadi multipli a correnti incrociate, in controcorrente, in controcorrente con riflusso; analisi e calcolo dei gradi di libertà di apparecchiatura a stadi. Vaporizzazione parziale di una miscela multicomponenti: gradi di libertà e specifiche di progetto; equazione di Rachford-Rice; metodi di risoluzione numerica. Estrazione liquido-liquido: apparecchiature di estrazione; specifiche di progetto e gradi di libertà; calcolo con diagrammi triangolari (contro-corrente, sistemi diluiti); calcolo con metodi semplificati grafici e analitici. Assorbimento/deassorbimento di gas. Colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà; calcolo del numero di stadi in sistemi diluiti e in sistemi concentrati (metodi grafici e metodi analitici). Colonne a riempimento: equazioni di progetto e calcolo con sistemi diluiti e concentrati. Distillazione continua in colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà; metodo di Ponchon-Savarit; metodo di McCabe e Thiele; metodo di Riccati; metodo di Underwood. Metodi semplificati per la distillazione multicomponenti. Distillazione discontinua.

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Characteristics of living organisms: cellular structure, metabolism, gene expression, reproduction and evolution. Biomacromolecules: DNA, RNA and proteins. Structure, function and metabolism of DNA and RNA: replication and transcription. Protein synthesis: amino-acid activation, genetic code, codon-anticodon interaction, ribosome structure. Protein structure and function: fibrous and globular proteins, enzymes. Chemical synthesis of peptides. Basics of protein engineering. Recombinant DNA technology. Isolation and characterization of genes: restriction enzymes, cloning vectors, microbial and cellular expression systems, pharming. Cellular metabolism. Catabolic and anabolic pathways: control of metabolic flux. ATP and "high-energy" compounds. Coupled reactions. Redox reaction. Metabolism of carbohydrates: glycolysis and gluconeogenesis. Krebs cycle: mechanisms and regulation, electron transport and oxidative phosphorilation. Cellular systems in biotechnology and food microbiology. General features of prokaryotic and eukaryotic cells: cellular structure and organization, reproduction. Microorganism classes: bacteria, yeasts, and filamentous fungi. Food microbiology: microorganisms and food interactions, food pathogens, control of microorganism growth in food.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

Introduzione ai processi di separazione chimico fisici: colonne a piatti e colonne a riempimento; concetto di stadio di equilibrio; schemi a stadi multipli a correnti incrociate, in controcorrente, in controcorrente con riflusso; analisi e calcolo dei gradi di libertà di apparecchiatura a stadi. Flash di una miscela multicomponenti: gradi di libertà e specifiche di progetto; equazione di Rachford-Rice; metodi di risoluzione numerica. Estrazione liquido-liquido: apparecchiature di estrazione; specifiche di progetto e gradi di libertà; calcolo con diagrammi triangolari (contro-corrente, sistemi diluiti); calcolo con metodi semplificati grafici e analitici. Assorbimento/deassorbimento di gas. Colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà; calcolo del numero di stadi in sistemi diluiti e in sistemi concentrati (metodi grafici e metodi analitici). Colonne a riempimento: equazioni di progetto e calcolo con sistemi diluiti e concentrati. Distillazione continua in colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà; metodo di Ponchon-Savarit; metodo di McCabe e Thiele; metodo di Riccati; metodo di Underwood. Metodi semplificati per la distillazione multicomponenti. Distillazione discontinua.

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Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

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Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

Il modulo "Fondamenti di Biologia molecolare e microbiologia" prevede lezioni teoriche sui fondamenti di biologia molecolare, biochimica e microbiologia. Inoltre, sarà effettuata una esercitazione di laboratorio relativa all'estrazione di acidi nucleici da differenti matrici vegetali. La concentrazione e purezza degli acidi nucleici estratti e delle proteine nel campione sarà determinata mediante spettroscopia UV-Vis. L'esercitazione sarà effettuata anche nel caso di erogazione dell'insegnamento on-line.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

Il modulo di “Processi di Separazione” consiste in lezioni, dove si svolge la parte teoria, ed esercitazioni di calcolo. Nella parte teorica saranno illustrati i fondamenti dei processi di separazione chimico-fisici, le procedure di progettazione delle apparecchiature e le tecniche di risoluzione grafiche e numeriche. Le esercitazioni in aula consisteranno nella risoluzione di problemi di separazione con metodi numerici e/o grafici.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia)

The course includes a lab work about the extraction of nucleic acids from different vegetal sources. The concentration and purity of extracted nucleic acids and proteins in the sample will be determined by means of UV-Vis spectroscopy. The lab work will also be carried out in the case of online teaching.

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

L’insegnamento consiste in lezioni, dove si svolge la parte teoria, ed esercitazioni di calcolo. Nella parte teorica saranno illustrati i fondamenti dei processi di separazione chimico-fisici, le procedure di progettazione delle apparecchiature e le tecniche di risoluzione grafiche e numeriche. Le esercitazioni in aula consisteranno nella risoluzione di problemi di separazione con metodi numerici e/o grafici.

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I testi di riferimento consigliati sono: B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. L'essenziale di biologia molecolare della cellula, IV edizione, Zanichelli, Bologna 2015 D.L. Nelson, M.M. Cox, I principi di biochimica di Lehninger, V edizione, Zanichelli, Bologna, 2015 G. Deho, E. Galli, Biologia dei microrganismi, III edizione, CEA, Bologna, 2018 G.A. Farris, M. Gobbetti, E. Neviani; M. Vincenzini. Microbiologia dei prodotti alimentari, CEA, Bologna, 2012 I testi per approfondimenti sono: T.A.Brown Biotecnologie molecolari Principi e tecniche, II edizione, Zanichelli, Bologna, 2017

Processi di separazione e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia (Processi di separazione)

Testi di riferimento consigliati - Unit Operations of Chemical Engineering / W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott - New York: McGraw-Hill, 1993. Testi consigliati per approfondimenti - Mass- transfer operations / R.E. Treybal - Auckland: McGraw-Hill, 1981. - Equilibrium-Stage Separation Operations in Chemical Engineering / E.J. Henley, J.D. Seader - New York: Wiley, 1981.

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The recommended textbooks are: B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. L'essenziale di biologia molecolare della cellula, IV edizione, Zanichelli, Bologna 2015 D.L. Nelson, M.M. Cox, I principi di biochimica di Lehninger, V edizione, Zanichelli, Bologna, 2015 G. Deho, E. Galli, Biologia dei microrganismi, III edizione, CEA, Bologna, 2018 G.A. Farris, M. Gobbetti, E. Neviani; M. Vincenzini. Microbiologia dei prodotti alimentari, CEA, Bologna, 2012 Advanced textbook: T.A. Brown, Biotecnologie molecolari: Principi e tecniche, II edizione, Zanichelli, Bologna, 2017

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Testi di riferimento - Unit Operations of Chemical Engineering / W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott - New York: McGraw-Hill, 1993. Testi consigliati per approfondimenti - Mass- transfer operations / R.E. Treybal - Auckland: McGraw-Hill, 1981. - Equilibrium-Stage Separation Operations in Chemical Engineering / E.J. Henley, J.D. Seader - New York: Wiley, 1981.

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Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

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Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

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Exam: Compulsory oral exam; Individual essay; Group essay;

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Exam: Written test; Optional oral exam;

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La verifica dell'apprendimento avviene mediante un esame orale (sino ad un massimo di punti 28) che verterà su tutti gli argomenti del modulo. La durata del colloquio e di circa 45 minuti, saranno poste al minimo cinque domande. Sarà inoltre valutata la relazione relativa ai risultati ottenuti in laboratorio (sino ad un massimo di punti 2), relazione che sarà preparata individualmente o in gruppo sulla base delle modalità di accesso al laboratorio.

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L’esame consiste di una prova scritta della durata di due ore e quaranta minuti e di un’eventuale prova orale facoltativa. Lo scopo delle prove è quello di esaminare la comprensione teorica della materia e la capacità di applicare la teoria e i metodi di calcolo per risolvere esercizi. In particolare, lo studente dovrà aver compreso i principi chimico-fisici, i metodi matematici e le procedure di calcolo per progettare le unità di separazione spiegate nelle lezioni e applicare tali conoscenze per risolvere specifici problemi di progetto. La prova scritta consisterà in esercizi di calcolo; solo gli allievi con voto dello scritto pari ad almeno 21 potranno accedere, se lo desiderano, alla prova orale la quale riguarderà la parte teorica. Durante lo scritto gli allievi potranno consultare esclusivamente il materiale fornito dal docente: non potranno quindi usufruire di altre fonti di informazione quali libri, manuali o appunti. Il voto finale dell’insegnamento sarà pari alla media aritmetica delle valutazioni ottenute per i due moduli.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

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Exam: Compulsory oral exam; Individual essay; Group essay;

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Exam: Written test; Optional oral exam;

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For the second part of the course (molecular biology and microbiology): oral test (maximum 28 marks). Report of results obtained in lab tests will be evaluated (maximum 2 marks).

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In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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