Download Master en MICROBIOLOGÍA DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA

UIB
Universitat de les
Illes Balears
Master en MICROBIOLOGÍA
DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA
Año académico 2006-2007
Ficha técnica
Asignatura
Nombre de la asignatura: Aplicaciones biotecnológicas de los microorganismos.
Código: a cumplimentar por el Centro de Tecnologías de la Información
Tipo: Optativo
Nivel: Postgrado
Curso: Primero
Semestre: Primero
Horario: Ver cronograma Máster en Microbiología
Idioma: Castellano/Catalán, capacidad de comprensión lectora en inglés.
Profesorado
Profesor/a responsable
Nombre: Dr. Jorge Lalucat
Contacto: [email protected]
Otros profesores/ as
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Prerrequisitos:
Demostrar conocimientos fundamentales (a nivel de estudios de grado) en Bioquímica y
Biología Molecular, Genética, Biología Celular, Microbiología, Fisiología Animal y Vegetal, y
Química.
Número de créditos ECTS: 7
Horas de trabajo presencial: 46
Horas de trabajo autónomo: 129
Descriptores:
Procesos microbiológicos de interés industrial. Microorganismos de uso frecuente. Obtención de
energía y de metabolitos primarios y secundarios de interés biotecnológico. Nuevos productos y
aplicaciones. Biotransformaciones. Bioremedio.
Competencias de la asignatura
Específicas:
E8- Conocer las aplicaciones tradicionales de la microbiología en la industria así como su uso
combinado con la genética molecular en las aplicaciones conocidas como biotecnología
molecular.
E11- Aprender técnicas de manipulación microbiológica de aplicación en la industria.
Genéricas:
G1- Proporcionar al alumno de una visión integrada de los microorganismos, de sus propiedades
biológicas y de su papel y aplicaciones en industria y biotecnología.
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G2- Adquirir conocimientos en Microbiología y comprensión de los mismos superiores a los
obtenidos en sus grados de procedencia, proporcionándoles elementos suficientes para el
desarrollo y/o la aplicación de ideas, incluso a nivel de investigación.
Contenidos
1. Desarrollo histórico. Productos biotecnológicos. Microbiología Industrial. Economía de los
procesos biotecnológicos. Factores que determinan la comptetitividad económica. Leyes de
Perlman. Patentes.
2. Microorganismos utilizados industrialmente. Aislamiento. Mejora genética. Conservación
("run down"): liofilización y congelación. Esquema global de un proceso de fermentación.
3. Cultivo de los microorganismos. Formulación del medio de cultivo: nutrientes necesarios
para los microorganismos. Medios industriales: agua, fuente de carbono y energía; fuente de
nitrógeno; factores de crecimiento. Adición de precursores y reguladores metabólicos. Otros
condicionantes (pH, temperatura y presión osmótica)
4. Fermentaciones aeróbicas. Demanda y suministro de oxígeno. Efecto de la limitación de
oxígeno. Ecuación de Thomson. Eficacia de la aireación y su medida. Agitación. Influencia
de los antiespumantes. Oxigenación en diferentes recipientes de cultivo.
5. Esterilización: Calor. Cinética de muerte térmica. Tiempo de reducción decimal. Valor de
"Z". Energía de activación. Criterios de esterilización: calor seco y calor húmedo.
Esterilización por cargas y en continuo. Pasteurización. UHT. Sustancias químicas.
Radiaciones. Filtración. Control de la esterilización.
6. Proceso de fermentación. Cultivos líquidos, semisólidos y en fase sólida. Air-lift.
Biorreactores. Preparación del inóculo. Cinética de fermentación. Crecimiento bacteriano,
de levaduras y de mohos. Medida del crecimiento. Control y adquisición de datos.
7. Cinética de crecimiento y formación de producto. Tasa de crecimiento según la concentración
de nutrientes (afinidad por el sustrato). Crecimiento en medios complejos. Relación entre
crecimiento y condiciones físicas y químicas del cultivo.
8. Cultivos continuos y sus aplicaciones. Balance de nutrientes. Formación de producto en
cultivo continuo. Rendimiento. Productividad volumétrica. Cultivo continuo frente a
discontinuo. Comportamiento según el sustrato limitante. Situación teórica versus situación
real. Variación en la composición celular. Selección en cultivo continuo. Mutación.
9. Procesamiento del cultivo. Recuperación del producto. Floculación. Filtración.
Centrifugación. Rotura celular. Purificación y concentración. Tratamiento de residuos. DBO
y DQO. Aspectos económicos.
10. Energía y Biotecnología. Conversión de productos a alcohol por levaduras y Zymomonas
(gasohol). Bacterias metanogénicas (biogas). Preparación de las materias primas.
Transformación de luz en hidrógeno y electricidad.
11. Producción de metabolitos primarios. Disolventes orgánicos. Glicerol por levaduras.
Fermentación acetona-butanol (Clostridium).
12. Acidos orgánicos. Acido cítrico: células superproductoras de Aspergillus niger. Acido
láctico: fermentación homoláctica y heteroláctica; Lactobacillus, Streptococcus y
Bifidobacterium. Acido acético; producción de vinagre (Acetobacter y Gluconobacter).
Bacterias acetogénicas. Acido glucónico y derivados. Oxidaciones incompletas.
13. Aminoácidos. Obtención por fermentación: cepas productoras. Producción
de ácido glutámico: Corynebacterium glutamicum. Regulación metabólica y medio de cultivo.
Alteración de la permeabilidad. Producción de l-lisina. Métodos indirectos. Transformación
de precursores. Fermentación directa. Producción de triptófano. Producción de nucleótidos y
su utilización.
14. Producción de enzimas y su utilización. Obtención de mutantes superproductores, ejemplo
del género Bacillus. Proteasas. Amilasas, glucoamilasas y glucosaisomerasa. Renina fúngica
y recombinante. Pectinasas. Peniclinamidasa.
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15. Agricultura y Biotecnología. Fijación de nitrógeno. Preparación de inóculos bacterianos y su
utilización en leguminosas: Rhizobium. La ingeniería genética en fijación de nitrógeno.
Control biológico. Plantas resistentes a pesticidas. Utilización de micorrizas. Producción de
bioinsecticidas: bacterias (Bacillus thuringiensis) y virus. Medio ambiente y tratamiento de
residuos
16. Medicina y Biotecnología. Producción de metabolitos secundarios: hongos y bacterias.
Antibióticos: ß lactámicos, aminoglucósidos, tetraciclinas, macrólidos, antraciclinas,
ansamicinas. Nuevos productos (interferón, hormona del crecimiento. diagnóstico
molecular. Vacunas y agentes terapeúticos.
17. Biotransformaciones. Papel de Gluconobacter. Esteroides. Proteína de unicelulares (SCP):
microalgas y bacterias. Regeneración de oxígeno en sistemas ecológicos cerrados; bacterias
del hidrógeno.
18. Biotecnología y materiales. Recuperación de metales, lixiviados (Thiobacillus).
Biodeterioro: corrosión de metales. Producción de biopolímeros: plásticos biodegradables
(PHB y PHA). Producción de polisacáridos y su utilización (dextranos, alginatos, etc.).
19. Productos alimenticios fermentados. Productos lácteos: quesos y yogures. Producción de
starters bacterianos y su utilización. Productos cárnicos. La sobrasada mallorquina.
Antagonismo láctico. Beneficios para la salud de los productos fermentados. Fermentación
en los ensilados: sucesión de comunidades bacterianas. Fermentación de las aceitunas estilo
sevillano.
20. Procesos biotecnológicos para la obtención de bebidas. Cerveza y productos similares. Vino
y similares. Mejora genética de cepas de levaduras. Fermentación maloláctica bacteriana.
Coñacs y licores. Fermentación del cacao y del café.
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Metodología y plan de trabajo del estudiante
Metodología de aprendizaje: Clase presencial
Trabajo presencial/ autónomo: 20/20
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Si
Tipo de agrupación: Todos los alumnos
Metodología de aprendizaje: Laboratorio
Trabajo presencial/ autónomo:15/15
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Si
Tipo de agrupación: Parejas
Metodología de aprendizaje: Presentación de trabajo en grupo (seminarios)
Trabajo presencial/ autónomo: 4/8
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Si
Tipo de agrupación: Grupos de 2/3 alumnos, exposición ante todos los alumnos.
Metodología de aprendizaje: Tutorías
Trabajo presencial/ autónomo: 4/0
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): No
Tipo de agrupación: Grupos de cuatro alumnos
Metodología de aprendizaje: Trabajos teóricos
Trabajo presencial/ autónomo: 0/30
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Si
Tipo de agrupación: Grupos de 2/3 alumnos
Metodología de aprendizaje: Estudio teórico
Trabajo presencial/ autónomo: 0/46
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Si
Tipo de agrupación: Individual
Metodología de aprendizaje: Estudio práctico
Trabajo presencial/ autónomo: 0/10
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Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Si
Tipo de agrupación: Individual
8. Metodología de aprendizaje: Evaluación
Trabajo presencial/ autónomo: 3/0
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): No
Tipo de agrupación: Individual
Criterios, instrumentos de evaluación y contrato
Criterios de evaluación:
Se evaluará el conocimiento de las aplicaciones tradicionales de la microbiología en la industria
así como su uso combinado con la genética molecular en las aplicaciones conocidas como
biotecnología molecular. Adicionalmente, se evaluará el aprendizaje de técnicas de
manipulación microbiológica aplicables a la industria. La asistencia a las sesiones prácticas es
obligatoria para superar la asignatura. Es preciso aprobar el examen final para superar la
asignatura.
Instrumentos de evaluación:
Examen final
Presentación de trabajo en grupo
Presentación de memoria de prácticas
Seguimiento trabajo en grupo
Seguimiento y realización prácticas de laboratorio
Seguimiento clases teóricas.
Criterios de calificación:
Examen final, 50%
Presentación de trabajo en grupo, 15%
Presentación de memoria de prácticas, 15%
Seguimiento trabajo en grupo, 10%
Seguimiento y realización prácticas de laboratorio, 5%
Seguimiento clases teóricas, 5%.
La evaluación se organiza mediante contrato: No
Material didáctico para el trabajo autónomo y lecturas recomendadas
Biotecnología: tratado de Microbiología Industrial. Crueger y Crueger. Ed. Acribia (1993)
Bioquimica i microbiologia industrials. A. Bordons. Univ. Rovira i Virgili. 2001
Bibliografía, recursos y anexos
Biología de los Microorganismos de Brock. Madigan, Martinko, Parker. 10 edición. Prentice
Hall (2004).
Molecular Biotechnology. Principles and Applications. BR Glick i JJ Pasternak. ASM Press
(1994 i 3a ed. 2003)
Biotechnologie für Einsteiger.R. Rennenberg. Ed. Elsevier (2006)
Enlace a la guía docente de la asignatura
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