MICROBIOLOGIA E BIOTECNOLOGIE PER LA SOSTENIBILITA' AMBIENTALE

Anno accademico 2026/2027 - Docente: ROBERTO MARIA ANTONIO DI MARCO

Risultati di apprendimento attesi

L’insegnamento si propone di fornire conoscenze integrate di microbiologia ed ecologia microbica applicate allo studio degli ambienti naturali e contaminati, con particolare attenzione al ruolo dei microrganismi nei processi ambientali e alle loro applicazioni biotecnologiche per il biorisanamento e la gestione sostenibile delle matrici ambientali. Il corso si propone, inoltre, di illustrare i concetti fondamentali necessari per comprendere le relazioni tra ambiente e salute, con particolare riferimento agli effetti dei cambiamenti climatici sulla distribuzione delle malattie, ai rischi sanitari associati alla contaminazione delle acque e alle conseguenze dell’inquinamento atmosferico sulla salute.

Conoscenza e comprensione

Al termine del corso studentesse e studenti saranno in grado di descrivere e spiegare la struttura, la fisiologia, il metabolismo e la crescita dei principali microrganismi di interesse ambientale e di comprendere le loro interazioni all’interno delle comunità microbiche. Inoltre, saranno in grado di descrivere le caratteristiche microbiologiche dei principali comparti ambientali e degli ambienti estremi, nonché il ruolo dei microrganismi nei cicli biogeochimici. Studentesse e studenti acquisiranno conoscenze sui meccanismi di adattamento microbico agli ambienti contaminati, sulla degradazione e trasformazione degli inquinanti organici e inorganici e sui principi microbiologici e biotecnologici della bioremediation, della biostimulation, della bioaugmentation, della mycoremediation e della phytoremediation. Comprenderanno, inoltre, il ruolo dei processi microbici nel trattamento delle acque reflue, nella gestione dei rifiuti organici, nel compostaggio e nel biodeterioramento e recupero dei beni culturali. Sarà anche possibile spiegare le principali relazioni tra ambiente, clima e salute, comprendendo come i cambiamenti climatici possano modificare la distribuzione geografica e stagionale dei vettori e delle malattie da essi trasmesse. Infine, sarà possibile descrivere i principali rischi sanitari associati alla contaminazione microbiologica delle acque, le principali infezioni a trasmissione oro-fecale e le infezioni associate ai sistemi idrici e agli aerosol, gli inquinanti atmosferici più dannosi e i loro effetti sulla salute.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine del corso, studentesse e studenti saranno in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per interpretare i rischi di carattere microbiologico, ambientale e sanitario trattate nell’insegnamento; di correlare le caratteristiche degli ambienti naturali e contaminati alla composizione e alle attività delle comunità microbiche; di distinguere i principali processi di degradazione e trasformazione degli inquinanti; di confrontare differenti strategie di biorisanamento e individuarne i principali ambiti di applicazione e di interpretare il ruolo dei microrganismi nei processi di depurazione delle acque, trattamento dei rifiuti e compostaggio. Saranno anche in grado di correlare il cambiamento climatico alle modifiche della distribuzione dei vettori e del rischio di contrarre le malattie da essi trasmesse, di riconoscere le principali modalità di diffusione delle infezioni associate alla contaminazione delle acque e di mettere in relazione le principali forme di inquinamento atmosferico con i relativi effetti sulla salute.

Autonomia di giudizio

Al termine del corso sarà possibile analizzare criticamente le interazioni tra microrganismi, ambiente e attività antropiche, valutando il ruolo delle comunità microbiche nei processi di contaminazione, trasformazione e risanamento ambientale. Sarà anche possibile confrontare le differenti strategie microbiologiche e biotecnologiche di biorisanamento e gestione ambientale, valutandone principi, potenzialità e limiti in relazione alle caratteristiche delle matrici contaminate. Studentesse e studenti, infine, saranno in grado di integrare le conoscenze microbiologiche, ambientali e sanitarie per interpretare criticamente le relazioni tra cambiamenti climatici ed effetti sulla salute.

Abilità comunicative

Al termine del corso studentesse e studenti saranno in grado di esporre in modo chiaro, organico e scientificamente corretto i principi della microbiologia, delle biotecnologie ambientali e delle relazioni tra ambiente e salute, utilizzando in maniera appropriata la terminologia specifica della disciplina. Saranno inoltre in grado di collegare i differenti aspetti del programma, illustrando in modo coerente le relazioni tra microrganismi, contaminazione ambientale, strategie di biorisanamento, cambiamenti climatici, qualità dell’acqua e dell’aria ed effetti sulla salute.

Capacità di apprendimento

Studentesse e studenti possono approfondire autonomamente gli argomenti trattati durante il corso mediante la consultazione critica di testi, materiale didattico e fonti scientifiche pertinenti. E' possibile inoltre utilizzare l'IA come strumento di supporto allo studio, nel rispetto della normativa vigente, ivi inclusa quella in materia di diritto d'autore e di utilizzo delle opere dell'ingegno, come descritto nel punto 5.1 delle linee guida (https://www.unict.it/it/ateneo/cidia-centro-l%E2%80%99informatica-la-digitalizzazione-e-l%E2%80%99intelligenza-artificiale).

Secondo il RDA, Art. 12 - Crediti Formativi Universitari (CFU). Nel carico standard di 25 ore di impegno complessivo della studentessa o dello studente, corrispondente a un credito, possono rientrare 7 ore dedicate a lezioni frontali o attività didattiche equivalenti e le restanti allo studio individuale; almeno 12 e non più di 15 ore dedicate a esercitazioni in aula o attività assistite equivalenti (laboratori) e le restanti allo studio ed alla rielaborazione personale.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L’insegnamento è svolto prevalentemente mediante lezioni frontali, riconducibili alla Didattica Erogativa (DE), finalizzate all’acquisizione e alla comprensione dei contenuti teorici e applicativi della microbiologia, dell’ecologia microbica e delle biotecnologie per la sostenibilità ambientale, nonché delle principali relazioni tra ambiente e salute. Durante le lezioni, i docenti si avvalgono di presentazioni, video e filmati esplicativi, selezionati allo scopo di facilitare la comprensione degli argomenti del corso.

L’attività didattica è organizzata in modo da favorire la progressiva acquisizione delle conoscenze previste al fine di conseguire i risultati di apprendimento attesi, relativi alla conoscenza e comprensione, all’applicazione delle conoscenze, all’autonomia di giudizio e alle abilità comunicative.

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Prerequisiti richiesti

Sono ritenute importanti per la comprensione dei contenuti del corso le conoscenze di base della microbiologia generale, con particolare riguardo alla struttura, alla fisiologia, al metabolismo e alla crescita dei microrganismi, e alcune nozioni fondamentali di biochimica, quali struttura e funzione delle principali biomolecole, attività enzimatica, metabolismo energetico e reazioni di ossidoriduzione.

Frequenza lezioni

La frequenza è obbligatoria come previsto dall'ordinamento didattico del Corso di Laurea. Sono consentite assenze per non più del 30% delle ore complessive di lezione, valutate in tutte le forme di espletamento (https://www.dsf.unict.it/it/corsi/l-29_sfa/regolamento-didattico).

Contenuti del corso

Fondamenti di microbiologia ed ecologia microbica

Struttura e organizzazione della cellula procariota ed eucariota: batteri, funghi, alghe e protozoi di interesse ambientale.

Cenni di virologia.

Classificazione, nutrizione, metabolismo e crescita dei microrganismi di interesse ambientale.

Associazioni biologiche e interazioni tra microrganismi.

Biofilm microbici: formazione, struttura, proprietà e rilevanza ambientale.

Microbiologia dei principali comparti ambientali: suolo, acque e atmosfera; microbiologia degli ambienti estremi.

Cicli biogeochimici degli elementi e ruolo dei microrganismi.

Microbiologia degli ambienti contaminati e biotecnologie per il biorisanamento

Adattamento microbico agli ambienti contaminati.

Degradazione e trasformazione microbiologica degli inquinanti organici.

Trasformazione microbiologica degli inquinanti inorganici e interazioni con i metalli.

Principi microbiologici della bioremediation in situ ed ex situ.

Biostimulation e bioaugmentation.

Mycoremediation e phytoremediation.

Biotecnologie microbiche per la decontaminazione di suoli, acque e sedimenti.

Processi microbiologici applicati alla gestione ambientale

Microbiologia delle acque e delle acque reflue.

Indicatori microbiologici di contaminazione delle acque.

Principi microbiologici degli impianti di depurazione e processi biologici per il trattamento delle acque reflue.

Trattamenti naturali dei reflui e fitodepurazione.

Rifiuti solidi e trattamento biologico dei rifiuti organici.

Principi microbiologici del compostaggio.

Biodeterioramento microbico dei manufatti artistici e applicazioni biotecnologiche per la conservazione e il recupero dei beni culturali.

Rapporto ambiente-salute

Rapporto tra ambiente, clima e salute.

Effetti dei cambiamenti climatici sulla distribuzione geografica degli artropodi vettori e degli agenti patogeni da essi trasmessi.

Influenza di temperatura, precipitazioni, umidità e modificazioni degli ecosistemi sulla sopravvivenza, riproduzione e competenza vettoriale.

Espansione latitudinale e altitudinale dei vettori e modificazione della durata stagionale della trasmissione.

Globalizzazione, mobilità umana e introduzione di vettori e patogeni in nuove aree geografiche.

Cambiamenti climatici e rischio di emergenza o riemergenza delle malattie trasmesse da vettori nell’area mediterranea.

Sorveglianza ambientale ed epidemiologica delle malattie trasmesse da vettori.

Rapporto acqua-salute

Contaminazione microbiologica delle acque e indicatori di contaminazione fecale.

Ruolo della contaminazione fecale nella diffusione delle infezioni.

Principali patogeni di interesse idrico e fattori che ne condizionano persistenza e trasmissione nell’ambiente.

Principali infezioni a trasmissione oro-fecale.

Infezioni associate ai sistemi idrici e aerosol.

Esposizione ad altri contaminanti e rischi per la salute: le micotossine.

Principi di prevenzione, controllo e sorveglianza delle malattie correlate alla contaminazione e alla qualità delle acque.

Inquinamento atmosferico e salute

Principali inquinanti atmosferici e loro sorgenti.

Effetti biologici degli inquinanti atmosferici e danno tissutale.

Inquinamento degli ambienti indoor: muffe, allergeni e qualità microbiologica dell’aria negli ambienti confinati.

Inquinamento atmosferico ed effetti sulla salute.

Esposizione cronica agli inquinanti atmosferici e rischio oncologico.

Effetti dell’inquinamento atmosferico sulle fasce di popolazione maggiormente suscettibili.

Prevenzione e riduzione dell’esposizione agli inquinanti atmosferici.

Testi di riferimento

Fanti F., Biologia, microbiologia e tecnologie di controllo ambientale, Zanichelli.
Biavati B., Sorlini C. (a cura di), Microbiologia agroambientale, Casa Editrice Ambrosiana.
AA.VV., Igiene ambientale, EdiSES.

Ulteriore materiale didattico integrativo può essere predisposto dai docenti e reso disponibile sulla piattaforma Studium.

Programmazione del corso

	Argomenti	Riferimenti testi
1	Fondamenti di microbiologia ed ecologia microbica Struttura e organizzazione della cellula procariota ed eucariota: batteri, funghi, alghe e protozoi di interesse ambientale. Cenni di virologia. Classificazione, nutrizione, metabolismo e crescita dei microrganismi di interesse ambientale. Associazioni biologiche e interazioni tra microrganismi. Biofilm microbici: formazione, struttura, proprietà e rilevanza ambientale. Microbiologia dei principali comparti ambientali: suolo, acque e atmosfera; microbiologia degli ambienti estremi. Cicli biogeochimici degli elementi e ruolo dei microrganismi. Testi di riferimento: 1, 2; materiale didattico integrativo disponibile su Studium. Microbiologia degli ambienti contaminati e biotecnologie per il biorisanamento Adattamento microbico agli ambienti contaminati. Degradazione e trasformazione microbiologica degli inquinanti organici. Trasformazione microbiologica degli inquinanti inorganici e interazioni con i metalli. Principi microbiologici della bioremediation in situ ed ex situ. Biostimulation e bioaugmentation. Mycoremediation e phytoremediation. Biotecnologie microbiche per la decontaminazione di suoli, acque e sedimenti. Testi di riferimento: 1, 2; materiale didattico integrativo disponibile su Studium. Processi microbiologici applicati alla gestione ambientale Microbiologia delle acque e delle acque reflue. Indicatori microbiologici di contaminazione delle acque. Principi microbiologici degli impianti di depurazione e processi biologici per il trattamento delle acque reflue. Trattamenti naturali dei reflui e fitodepurazione. Rifiuti solidi e trattamento biologico dei rifiuti organici. Principi microbiologici del compostaggio. Biodeterioramento microbico dei manufatti artistici e applicazioni biotecnologiche per la conservazione e il recupero dei beni culturali. Testi di riferimento: 1, 2; materiale didattico integrativo disponibile su Studium. Rapporto ambiente-salute Rapporto tra ambiente, clima e salute. Effetti dei cambiamenti climatici sulla distribuzione geografica degli artropodi vettori e degli agenti patogeni da essi trasmessi. Influenza di temperatura, precipitazioni, umidità e modificazioni degli ecosistemi sulla sopravvivenza, riproduzione e competenza vettoriale. Espansione latitudinale e altitudinale dei vettori e modificazione della durata stagionale della trasmissione. Globalizzazione, mobilità umana e introduzione di vettori e patogeni in nuove aree geografiche. Cambiamenti climatici e rischio di emergenza o riemergenza delle malattie trasmesse da vettori nell’area mediterranea. Sorveglianza ambientale ed epidemiologica delle malattie trasmesse da vettori. Testo di riferimento: 3; materiale didattico integrativo disponibile su Studium. Rapporto acqua-salute Contaminazione microbiologica delle acque e indicatori di contaminazione fecale. Ruolo della contaminazione fecale nella diffusione delle infezioni. Principali patogeni di interesse idrico e fattori che ne condizionano persistenza e trasmissione nell’ambiente. Principali infezioni a trasmissione oro-fecale. Infezioni associate ai sistemi idrici e aerosol. Esposizione ad altri contaminanti e rischi per la salute: le micotossine. Principi di prevenzione, controllo e sorveglianza delle malattie correlate alla contaminazione e alla qualità delle acque. Testi di riferimento: 1, 3; materiale didattico integrativo disponibile su Studium. Inquinamento atmosferico e salute Principali inquinanti atmosferici e loro sorgenti. Effetti biologici degli inquinanti atmosferici e danno tissutale. Inquinamento degli ambienti indoor: muffe, allergeni e qualità microbiologica dell’aria negli ambienti confinati. Inquinamento atmosferico ed effetti sulla salute. Esposizione cronica agli inquinanti atmosferici e rischio oncologico. Effetti dell’inquinamento atmosferico sulle fasce di popolazione maggiormente suscettibili. Prevenzione e riduzione dell’esposizione agli inquinanti atmosferici. Testo di riferimento: 3; materiale didattico integrativo disponibile su Studium.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene mediante un esame finale orale, volto ad accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi e il livello di conoscenza e comprensione dei contenuti dell’insegnamento. Il colloquio prevede generalmente circa cinque domande, riferite ai diversi ambiti del programma, e ha una durata media di circa 15 minuti. La valutazione tiene conto della correttezza, completezza e pertinenza delle risposte, della capacità di descrivere e spiegare i fenomeni microbiologici, ambientali e sanitari trattati nel corso, della capacità di applicare le conoscenze acquisite all’interpretazione di problematiche relative alla contaminazione, al risanamento ambientale e alle relazioni tra ambiente e salute, nonché della capacità di stabilire collegamenti tra i diversi argomenti del programma. Sono inoltre valutate la capacità di analisi e sintesi, l’autonomia di giudizio, la capacità di discutere criticamente le relazioni tra fattori ambientali e salute, la proprietà del linguaggio scientifico e la chiarezza dell’esposizione. In particolare, nell’ambito della microbiologia ambientale e delle biotecnologie, potrà essere richiesto di confrontare differenti strategie di biorisanamento, illustrandone principi, applicazioni, potenzialità e limiti. Nell’ambito delle relazioni ambiente-salute, potrà essere richiesto di interpretare il rapporto tra cambiamenti climatici e distribuzione delle malattie trasmesse da vettori, tra contaminazione delle acque e rischio infettivo e tra inquinamento atmosferico ed effetti sulla salute.

La votazione finale è espressa in trentesimi e tiene conto complessivamente della qualità delle conoscenze acquisite, della capacità di applicarle e integrarle, della capacità di analisi critica e della qualità dell’esposizione, secondo i seguenti criteri:

Esame non superato: conoscenze insufficienti dei contenuti principali dell’insegnamento, scarsa o nulla capacità di utilizzare il linguaggio specifico e inadeguata capacità di applicare le conoscenze acquisite.

Voto 18–21: conoscenza minima dei contenuti, modesta capacità di integrazione e analisi critica ed esposizione sufficientemente chiara, con limitata proprietà di linguaggio.

Voto 22–25: discreta conoscenza dei contenuti, capacità di integrazione e analisi critica adeguata, sebbene non sempre lineare, ed esposizione abbastanza chiara con discreta proprietà di linguaggio.

Voto 26–28: buona conoscenza dei contenuti, buona capacità di integrazione, analisi critica e collegamento tra gli argomenti, con esposizione chiara e uso appropriato del linguaggio scientifico.

Voto 29–30 e lode: conoscenza approfondita e completa dei contenuti, elevata capacità di integrazione e analisi critica, autonomia nell’applicazione delle conoscenze e ottime capacità comunicative e proprietà di linguaggio.

Le date di esami sono pubblicate sul sito del Corso di Studio: https://www.dsf.unict.it/it/corsi/l-29_sfa/calendario-esami.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto della normativa vigente, le studentesse e gli studenti interessati possono richiedere un colloquio individuale finalizzato alla definizione di eventuali misure compensative e/o dispensative, in relazione agli obiettivi didattici dell’insegnamento e alle specifiche esigenze. È inoltre possibile rivolgersi alla Prof.ssa Santina Chiechio (santina.chiechio@unict.it), docente referente CInAP del Dipartimento di Scienze del Farmaco e della Salute (Centro per l’Inclusione Attiva e Partecipata – Servizi per le Disabilità e/o i DSA; https://www.cinap.unict.it/content/referenti.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Descrivere il processo di formazione di un biofilm microbico e discuterne la rilevanza negli ambienti naturali e contaminati.
Illustrare il ruolo dei microrganismi nei cicli biogeochimici, con particolare riferimento al ciclo dell’azoto.
Spiegare in che modo i microrganismi degradano o trasformano gli inquinanti organici presenti nell’ambiente.
Confrontare biostimulation e bioaugmentation, discutendone principi, possibili applicazioni, vantaggi e limiti nell’ambito del biorisanamento.
Illustrare i principi del trattamento biologico delle acque reflue e spiegare il significato degli indicatori microbiologici di contaminazione fecale.
Descrivere il ruolo dei microrganismi nel compostaggio.
Spiegare in che modo i cambiamenti climatici possono modificare la distribuzione geografica e stagionale degli artropodi vettori e il rischio di trasmissione delle malattie da essi veicolate.
Spiegare la relazione tra contaminazione microbiologica delle acque e rischio infettivo.

Corso di laurea in

Scienze farmaceutiche applicate