MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

GRADO EN BIOTECNOLOGÍA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100626
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
3
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
MICROBIOLOGÍA
Departamento
Microbiología y Genética
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
María Rosario Sánchez Martín
Grupo/s
1
Departamento
Microbiología y Genética
Área
Microbiología
Centro
Fac. Biología
Despacho
Despacho P1-2, Instituto de biología Funcional y Genómica (IBFG), C/Zacarias González s/n, 37007, Salamanca
Horario de tutorías
-
URL Web
https://moodle.usal.es
E-mail
ysm@usal.es
Teléfono
923 29 48 82

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

La materia principal nº 23 denominada MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL se encuentra dentro del bloque formativo correspondiente al tercer curso del Programa de Grado.

Papel de la asignatura.

La asignatura microbiología Industrial en el sentido más amplio es el aprovechamiento de los microorganismos para generar beneficios a la sociedad. En este contexto la función de esta asignatura consiste en proporcionar al alumnado una visión del potencial de los microorganismos en cuanto a la obtención de alimentos y metabolitos de interés para el hombre así como en la resolución de problemas medioambientales y otros.

Perfil profesional.

La asignatura de Microbiología Industrial esta orientada a proporcional al profesional de la Biotecnología con una serie de conocimientos básicos sobre los procesos industriales que emplean microorganismos.

3. Recomendaciones previas

Haber superado las Asignaturas de Genética, Microbiología y Bioquímica

4. Objetivo de la asignatura

La Microbiología industrial contempla el estudio de la genética y fisiología de los microorganismos que participan en la producción de alimentos y bebidas y como éstos influencian las características finales del producto. Así mismo se estudia cómo se pueden manipular las rutas metabólicas que usan los microorganismos, con el fin de super-producir metabolitos específicos como antibióticos, aminoácidos, etanol etc. En esta asignatura también se estudian las características fisiológicas y genéticas que permiten la utilización de los microorganismos en el mantenimiento del medio ambiente, bien por biorremediación o por control biológico y cómo los microorganismos se pueden manipular para obtener este fin. Finalmente, los microorganismos han sido utilizados tradicionalmente como modelos de estudio de distintos procesos biológicos, por lo que en la signatura se estudia Microbiología experimental, incluyendo la manipulación genética de microorganismos y diversos aspectos de la bioquímica microbiana y de biología celular.

5. Contenidos

Teoría.

SECCIÓN I. APLICACIONES RELACIONADAS CON LOS ALIMENTOS. FERMENTACIONES ALIMENTARIAS

Tema 1. Productos lácteos fermentados. Conocimientos básicos sobre la elaboración de productos lácteos: leche, yogur, queso. Sistemas metabólicos en las bacterias ácido-lácticas. Productos lácteos Modificación genética de las bacterias ácido-lácticas. Bacterias probióticas.

Tema 2. Producción de cerveza. Principios científicos de la elaboración de cerveza. Malteado. Macerado. Bioquímica de la maceración. Ebullición del mosto. Fermentación. Tratamientos postfermentación.

Tema 3. Producción de vino. La elaboración de vino. Las uvas, estrujado y tratamientos prefermentativos. Fermentación alcohólica. Fermentación maloláctica. Procesos postfermentativos. Las levaduras en la fermentación. Vinos espumosos. Vinos generosos.

Tema 4. Productos de carne y pescado fermentados. Productos derivados de carne. Factor que afectan al color, textura, sabor y apariencia de los productos cárnicos fermentados. Product fermentados derivados de pescado.

Tema    5.    Productos    vegetales     fermentados.     Alimentos    tradicionales    fermentado Producción de col ácida o chucrut. Microbiología de la fermentación. Factores que influyen en fermentación de vegetales. Pepinillos en vinagre. Aceitunas. Fermentaciones de soja, miso, natt sufu y tempeh. Fermentaciones de café, cacao y té.

SECCIÓN II. PROCESOS INDUSTRIALES Y PRODUCTOS

Tema 6. Producción de aminoácidos. Regulación del metabolismo microbiano. Alteración de los mecanismos regulatorios para la producción de metabolitos primarios. Importancia de las corinebacterias en  la  producción de  aminoácidos. Biosíntesis de  ácido  glutámico, lisina  y prolina.

Tema 7. Producción de antibióticos. Metabolitos secundarios con actividades antibióticas, antitumorales, inhibidores de la síntesis de colesterol e inmunosupresores. Antibióticos: función natural. Clasificaciones y grupos principales de antibióticos.  Biosíntesis y producción industrial de antibióticos β–lactámicos: penicilinas y cefalosporinas. Antibióticos sintéticos.

Tema 8. Producción industrial de etanol y jarabes de fructosa. Etapa I. Producción de etanol. Conversión de biomasa en azúcares fermentables. Etapa II. De azúcares a alcohol. Zymomonas mobilis, como alternativa a Saccharomyces cerevisiae en la producción de alcohol. Sacarificación y fermentación simultáneas. Producción de jarabes de glucosa y de fructosa.

Tema 9. Biosíntesis de plásticos y polisacáridos de interés industrial. Poli-beta- hidroxialcanoatos. Biosíntesis de co-polímeros. Manipulación de las condiciones de cultivo para producir nuevos poliésteres bacterianos. Ingenieria genética de microorganismos y de plantas para producir poli-beta-hidroxialcanoatos. Producción de xantano por manipulación genética de Xantomonas campestris.

SECCIÓN III. APLICACIONES RELACIONADAS CON EL MEDIO AMBIENTE.

Tema 10. Biorremediación. Degradación de compuestos orgánicos y xenobióticos por microorganismos.  Conceptos. Magnificación biológica. Degradación microbiana de agentes xenobióticos.     Interacción  microbiana  con  compuestos  inorgánicos.  Ejemplos  de  cómo encontrar nuevos microorganismos que degraden productos y de optimizar la biodegradación en casos concretos.

Tema 11. Biodegradación de petróleo. Refinado del crudo de Petróleo. Biorremediación del Petróleo usando diversos microorganismos. Principales vertidos de petróleo. Sistemas de limpieza de los vertidos de petróleo (ejemplo Exxon Valdez).

Tema 12. Tratamiento de aguas residuales. Tratamiento primario, secundario aerobio y anaerobio) y terciario (eliminación de fósforo y nitrógeno).

SECCIÓN IV. SINTESIS DE PRODUCTOS COMERCIALES POR MICROORGANISMOS RECOMBINANTES.

Tema 13. Producción de proteínas recombinantes en bacterias. Expresión en E. coli del DNA heterólogo. Vectores de expresión. Promotores inducibles y constitutivos. Traducción: RBS, RNA lider, terminadores. Proteínas de fusión, usos, purificación. Formación de cuerpos de inclusión. Vectores de secreción. Efecto de la carga metabólica. Sistema modelo: T7 RNA polimerasa.

Tema 14. Síntesis de productos comerciales por bacterias recombinantes. Producción de hormona del crecimiento y de insulina. Producción de enzimas de restricción. Acido ascórbico. Índigo.

Tema 15. Producción de proteínas recombinantes en levaduras. Expresión de genes heterólogos en Saccharomyces. Factores que participan en la mejora de la expresión: Promotores, estabilidad del RNA, plegamiento, glicosilación.   Expresión de productos heterólogos en forma secretada.

Tema 16. Síntesis de productos comerciales por levaduras recombinantes. Producción de la vacuna contra la Hepatitis B. Producción de renina.

 

Práctica.

El programa práctico está basado en la agrupación temática escogida para el programa de la asignatura.

SECCIÓN       I:      APLICACIONES       RELACIONADAS        CON       LOS      ALIMENTOS. FERMENTACIONES ALIMENTARIAS

Práctica 1 – Aislamiento de levaduras a partir de mosto y vino.

Práctica 2 – Caracterización de las levaduras: resistencia a etanol

Práctica 3 - Realización de una micro-vinificación en laboratorio.

SECCIÓN II: PROCESOS INDUSTRIALES Y PRODUCTOS

Práctica 3 – Detección de organismos productores de enzimas hidrolíticas.

Práctica  4  –  Detección  de  organismos  productores  de  antibióticos:  espectro  de  acción, producción en medio líquido.

Práctica 5 – Identificación molecular de los microorganismos productores

SECCIÓN III: APLICACIONES RELACIONADAS CON EL MEDIO AMBIENTE.

Práctica 6 – Aislamiento de microorganismos a partir de compost, formadores de endosporas.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CG1. Se espera que los egresados sean capaces de integrar los conocimientos básicos sobre los microorganismos que participan en la producción de alimentos y bebidas, en la producción de metabolitos y en la protección medioambiental.

CG2. Se espera que  los  egresados hayan adquirido las  habilidades básicas para diseñ estrategia y los métodos de producción de distintos procesos biotecnológicos en los que partic activamente los microorganismos.

 

Específicas.

CE1. Se espera que los egresados sean capaces de conocer y mejorar los principales productos alimenticios en cuya obtención intervienen los microorganismos (alimentos, bebidas).

CE2. Se espera que los egresados conozcan y comprendan los fundamentos teóricos necesarios para superproducir metabolitos específicos (antibióticos, aminoácidos, etanol, etc) mediante la manipulación selectiva y programada de microorganismos.

CE3. Se espera que los egresados conozcan la utilidad de los microorganismos en el mantenimiento del medio ambiente, bien por biorremediación o por control biológico.

CE4. Se espera que los egresados sean capaces de realizar y analizar experimentos y/o aplicaciones mediante la aplicación del método científico en el contexto de la Microbiología Industrial

 

Transversales.

CT1. Se espera que los egresados posean la habilidad para el autoaprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

CT2: Capacidad de analizar, sintetizar e interpretar la información recibida, y saber utilizarla en la elaboración de trabajos, informes y presentaciones, de forma individualizada o en equipo.

CT3: Trabajar de forma adecuada y segura en un laboratorio de Microbiología

7. Metodologías

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

-TITULO: Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology. AUTORES: Glazer, A.N. and Nikaido, H. (2007). EDITORIAL: Freeman and Co.

-TITULO: Industrial Microbiology. An introduction. AUTORES: Waites, M. J., Morgan, N. L., Jockey, J. S., and Higton, G. (2001). Blackwell Science.

-TITULO: Practical fermentation technology. AUTORES: B. McNeil, B, L. M. Harvey, L. M. (2008). John Wiley and Sons.

-TITULO: Bioremediation. Applied Microbial Solutions for Real-World Environmental Cleanup. AUTORES: ATLAS, R. M. and PHILP, J. (2005). ASM Press.

-TITULO: Biotecnología y medioambiente. AUTORES: Irma Marín, José Luis Sanz y Ricardo Amils. (2005). Editorial Ephemera.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

Trends in Biotechnology Trends in Microbiology Trends in Genetics

Current opinion in Biotechnology

Current opinion in Microbiology

Current opinion in Genetics & Development

PubMed:  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación estará orientada a dar una calificación final a los conocimientos, destrezas y habilidades que el alumno haya logrado en el periodo docente. Se empleará un sistema de evaluación por puntos basado en que el alumno habrá de ir obteniendo puntos (hasta un máximo de 100) en función de la calidad del trabajo realizado por el alumno en las distintas actividades en las que se evaluarán 3 partes:

 

1.  Los conocimientos adquiridos por el alumno y su capacidad de comprensión y síntesis.

En este apartado el alumno podrá conseguir hasta 75 puntos.

2.  La participación en las diversas actividades a realizar en el tiempo dedicado a seminarios.

En este apartado el alumno podrá conseguir hasta 20 puntos.

3.  El aprovechamiento de las prácticas de laboratorio. En este apartado el alumno podrá conseguir hasta 5 puntos. Se valorara y evaluará la asistencia a los seminarios y a las prácticas.

Criterios de evaluación.

Para superar la asignatura el alumno deberá participar activamente en todas las tareas o actividades

Instrumentos de evaluación.

La evaluación se realizará mediante pruebas objetivas de tipo test, de preguntas cortas o de desarrollo y en algunos casos mediante presentaciones orales.

 

Recomendaciones para la evaluación.

Participar en todas las actividad es que se propongan y estudiar mucho.

11. Organización docente semanal