BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

GRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 25-07-17 12:36)
Código
105635
Plan
ECTS
4.50
Carácter
OPTATIVA
Curso
Optativa 3º - 4º
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
MICROBIOLOGÍA
Departamento
Microbiología y Genética
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Raúl Rivas González
Grupo/s
1
Departamento
Microbiología y Genética
Área
Microbiología
Centro
Fac. Ciencias Agrarias y Ambientales
Despacho
Segunda planta. Laboratorio 210 Edif. Departamental Biología
Horario de tutorías

Se fijarán de acuerdo con los horarios propuestos.

URL Web
-
E-mail
raulrg@usal.es
Teléfono
923294500 – Ext. 1919
Profesor
María Belén Suárez Fernández
Grupo/s
1
Departamento
Microbiología y Genética
Área
Microbiología
Centro
Fac. Ciencias Agrarias y Ambientales
Despacho
Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG – CSIC/USAL), laboratorio 1.5
Horario de tutorías

Se fijarán de acuerdo con los horarios propuestos.

URL Web
-
E-mail
belensu@usal.es
Teléfono
923-294885

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

La materia tiene 4,5 ECTS y es de carácter “Optativo”. Pertenece al módulo formativo “Tecnología Ambiental” que está compuesto por seis asignaturas que se imparten en 2º y 3er curso.

Papel de la asignatura.

El objetivo principal es introducir al estudiante en el área de la Biotecnología Ambiental. Aunque se pretende abordar la asignatura de un modo que el estudiante conozca los aspectos más importantes sobre el empleo de los microorganismos en los diferentes aspectos ambientales y principalmente desde el punto de vista biotecnológico, no olvidaremos, que la biotecnología es una ciencia altamente multidisciplinar, por lo que se trataran temas genéticos, bioquímicos y moleculares entre otros. Esto permitirá a los alumnos analizar las implicaciones positivas de los microorganismos en diferentes procesos como resultado de sus capacidades metabólicas y de sus patrones de comportamiento y reconocimiento de la función que llevan a cabo en el ambiente natural, relacionando de esta forma la materia con otras asignaturas del módulo formativo cómo son:”Gestión, Tratamiento y Recuperación de Residuos”, “Contaminación y Depuración de Aguas” y “Contaminación Atmosférica”. La asignatura permitirá obtener una perspectiva general y adecuada del empleo biotecnológico de los microorganismos, relacionando con otras materias de diversas asignaturas del Plan de Estudios cómo son: “Química”, “Biología”, “Botánica” y “Ecología” entre otras. Además se pretende que los estudiantes adquieran conocimientos sobre las técnicas de manejo propias de la Biología Molecular, como son las técnicas extracción y amplificación de ADN, transformación de microorganismos e interpretación de los resultados.

Perfil profesional.

Se considera una asignatura imprescindible para los principales perfiles profesionales vinculados a la titulación de Ciencias Ambientales ya que, los conocimientos adquiridos en esta materia son de aplicación en la mayoría de los perfiles profesionales relacionados con el medio ambiente:

a) Conocimiento del medio, b) Consultoría ambiental, c) Estudios de evaluación de impacto ambiental, d) Gestión del medio natural, e) Gestión de residuos, f) Contaminación ambiental, g) Síntesis de varias materias implicadas impartidas por otros profesores.

3. Recomendaciones previas

No se requiere ninguna base especial que no pueda presuponerse en este punto del currículum del alumno.

4. Objetivo de la asignatura

El objetivo general de la materia es que el estudiante adquiera una base conceptual clara de la Biotecnología Microbiana y su importancia en el medioambiente que le será de utilidad tanto en el estudio de otras asignaturas como en el desempeño de su labor profesional. Se pretende que el alumno profundice en conceptos básicos relacionados con la ecología de los principales grupos de microorganismos de interés en biotecnología, que comprenda las características diferenciales fisiológicas y bioquímicas de los microorganismos de interés en biotecnología, que tenga una visión de conjunto de la genética de los microorganismos industriales, así como las aplicaciones de la ingeniería genética en la mejora de las cepas para la producción de bienes y servicios de interés en biotecnología ambiental, que conozca las aplicaciones en biotecnología de los sistemas de control y contención de los microorganismos así cómo las técnicas básicas necesarias para la explotación industrial de los microorganismos y su empleo en diversas áreas como biorremediación, agrobiotecnología, biocontrol o producción de biomateriales entre otras. En definitiva, que el alumno entienda y comprenda el presente y futuro de la biotecnología microbiana en relación con el medio ambiente.

La parte práctica de la asignatura tiene como objetivo que el alumno adquiera destreza y habilidad en el manejo del material de laboratorio así como de las técnicas más habituales en un laboratorio de microbiología y de biología molecular.

5. Contenidos

Teoría.

Módulo I.- Introducción a la Biotecnología Ambiental.

Tema 01.- Concepto de la Biotecnología Ambiental.

Introducción. Definición y conceptos de Biotecnología. Breve evolución histórica de la Biotecnología y objetivos que persigue y ámbitos de aplicación..

Módulo II.- Material biológico.

Tema 02.- Microorganismos de interés en Biotecnología.

Características Generales. Perspectivas futuras..

Tema 03.- Aislamiento, selección, conservación y mantenimiento de cepas de microorganismos.

Microorganismos y Biotecnología. Fuentes de obtención de microorganismos con interés biotecnológico.Aislamiento y selección de microorganismos. Mantenimiento de microorganismos. Conservación de diferentes grupos de microorganismos.

Tema 04.- Nutrición de microorganismos con interés biotecnológico.

Tipos de medios de cultivo. Materias primas empleadas en la elaboración de medios de cultivo.

Tema 05.- Producción de metabolitos.

Metabolitos primarios y secundarios. Aplicaciones biotecnológicas de las enzimas.

Tema 06.- Los microorganismos como componentes de los sistemas.

Productores primarios y descomponedores. Ciclo del Carbono y efecto invernadero. Ciclo del Nitrógeno y Azufre y su implicación en la lluvia ácida. Ciclos biológicos de diferentes metales y su contribución a la contaminación ambiental.

Módulo III.- Tecnología aplicada a Medio Ambiente. Tema 07.- Técnicas de análisis molecular.

Técnicas para el análisis de las comunidades microbianas. Empleo de la GFP.

Tema 08.- Aplicaciones de la Ingeniería Genética. Aplicaciones en procesos biotecnológicos. Plantas transgénicas.

Tema 09.- Efecto de la contaminación química y biológica.

Residuos domésticos, industriales y agrícolas. Compostaje. Fitotecnologías.

Módulo IV.- Biotecnología y Medio Ambiente.

Tema 10.- Procesos microbianos implicados en la eliminación residuos y contaminantes.

Degradación de materiales vegetales: celulosa, hemicelulosa y lignina. Factores limitantes de la biodegradación natural.

Tema 11.- Biorremediación microbiana.

Factores que afectan la biorremediación. Biodisponibilidad. Aclimatación. Tecnologías de biorremediación. Biorefuerzo. Biorremediación de compuestos naturales. Biorremediación de compuestos xenobióticos. Eliminación de metales.

Tema 12.- Perspectivas agrobiotecnológicas.

Utilización de simbiontes y patógenos. Fijadores de nitrógeno. Solubilizadores de fosfatos. Micorrizas. Productores de fitohormonas.

Tema 13.- Control Biológico.

Biopesticidas microbianos. Insecticidas fúngicos y víricos. Control microbiano de otras plagas animales. Control microbiano de malas hierbas. Control microbiano de microorganismos.

Tema 14.- Producción de biocombustibles por microrganismos.

Producción de Bioetanol, biodiesel, biogas, biohidrógeno, biobutanol. Desarrollo de biobaterías y micropilas. Combustible a partir de microalgas. Biocarburantes y alimentación.

Tema 15.- Biotecnologías para minimizar la generación de residuos y de productos alternativos.

Empleo de tecnologías limpias. Desarrollo de biomateriales. Bioplásticos. Bioaislantes, Biocementos. Desarrollo de bioproductos alternativos.

Tema 16.- Biomimética.

Concepto de biomimética o biomímesis. Desarrollo de un proyecto biomimético. Robótica inspirada en la naturaleza. Soluciones bioinspiradas.

Tema 17.- Biominería.

Lixiviado bacteriano de metales. Microorganismos que oxidan metales. Recuperación y extracción de metales empleando microorganismos. Biomineralización.

Tema 18.- Monitorización ambiental.

Biosensores. Bioensayos de toxicidad microbianos. Nuevas herramientas para el diagnóstico de la contaminación ambiental.

Tema 19.- Bioterrorismo y Medio Ambiente.

Reseñas históricas. Desarrollo de armas biológicas. Consecuencias ambientales de acciones bioterroristas.

Tema 20.- Bioseguridad y Bioética.

Medidas generales de bioseguridad. Connotaciones éticas del uso de organismos modificados genéticamente.

Práctica.

 

1.                    Técnicas de muestreo, detección y selección de microorganismos productores de sustancias de interés biotecnológico. Análisis y obtención de microorganismos productores de xilanasas, amilasas y celulasas.  Análisis y obtención de microorganismos con capacidad para degradar fungicidas y glicerol. Análisis y obtención de microorganismos con capacidad de solubilizar fosfatos.

2.                    Análisis del efecto del contenido enzimático de detergentes comerciales. Efecto de la bajada del pH sobre los organismos. 

3.                    Extracción y aislamiento de ADN de microorganismos.

4.                    Aplicación de técnicas moleculares para la amplificación mediante Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) de genes de microorganismos con interés biotecnológico.

5.                    Ingeniería genética y transformación de células bacterianas.

6.                    Manejo de bases de datos.

7.                   Análisis y discusión de los resultados obtenidos.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CG1 Capacidad de análisis y síntesis.

CG2 Capacidad para comunicar y transmitir conocimientos.

CG3 Conocimiento de lenguas extranjeras.

CG4 Usar internet como medio de comunicación y como fuente de información.

CG5 Capacidad para la búsqueda y gestión de la información.

CG6 Resolver problemas y tomar decisiones con razonamiento crítico.

CG7 Capacidad para el trabajo en equipo multidisciplinar.

CG8 Capacidad para asumir compromisos sociales éticos y ambientales.

CG9 Capacidad para el aprendizaje autónomo, iniciativa y espíritu emprendedor.

CG11 Demostrar motivación por la calidad.

CG12 Demostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.

CG13 Capacidad de aplicar los conocimientos teóricos en la práctica.

CG15 Capacidad de autoevaluación y autocrítica.

CG16 Conocimientos generales básicos que habiliten la capacidad de considerar de forma multidisciplinar los problemas ambientales..

Específicas.

La numeración de las competencias, tanto específicas como transversales, sigue el criterio adoptado por el documento “Memoria para la Solicitud de Verificación del Título de Graduado o Graduada en Ciencias Ambientales” por la Universidad de Salamanca (Rama de Ciencias).

CE1 Fundamentar los problemas medioambientales a partir de conocimientos científicos y tecnológicos.

CE2 Conocer y tener conciencia de las dimensiones temporales y espaciales de los procesos ambientales.

CE4 Planificar, gestionar y conservar los recursos naturales.

CE5 Valorar económicamente los bienes, servicios y recursos naturales.

CE6 Analizar la explotación de los recursos en el contexto del desarrollo sostenible.

CE12 Gestionar y restaurar el medio natural.

CE14 Tratamiento de suelos contaminados.

CE15 Calidad del aire y depuración de emisiones atmosféricas.

CE16 Gestión de residuos.

CE17 Gestión y optimización energética: tecnologías limpias y energías renovables.

CE18 Diseñar y ejecutar programas de educación y comunicación ambiental.

7. Metodologías

  • Clases Magistrales apoyadas en programas tipo Power-Point, pizarra y proyección de videos.
  • Clases Prácticas apoyadas con videos tutoriales.
  • Documentales periódicos bien en el aula o a través del Campus Virtual Studium.
  • Prácticas de laboratorio. Se proporcionará documentación sobre cada práctica a los alumnos.
  • Seminarios. Trabajo en profundidad sobre un tema. Ampliación de contenidos de sesiones magistrales basados en materiales (artículos, libros, temas de internet, etc.) proporcionados por el profesor o seleccionados por el alumno, siempre con la aprobación del profesor. Algunos de los seminarios podrán ser realizados por los alumnos en grupos máximos de 5 personas. La presentación podrá recaer en los 5 alumnos o por sorteo entre ellos.
  • Trabajos personales de cada alumno (o grupos de dos) de los alumnos sobre bibliografía y artículos (temas del temario de la asignatura, recensiones, glosarios, etc.) proporcionados por el profesor o seleccionados por el alumno, siempre con la aprobación del profesor.
  • Tutorías programadas y libres.
  • Exámenes finales de prácticas de laboratorio y examen teoría. Materiales didácticos

Para las clases de teoría se utilizarán presentaciones en Power-Point y pizarra. También se utilizarán videos didácticos. Las presentaciones utilizadas por los profesores en teoría y prácticas, así como artículos relacionados con la asignatura, podrán ser consultados y descargados por los alumnos desde Studium.

En  las clases prácticas de laboratorio se desarrollan las técnicas y habilidades que el alumno debe alcanzar. Los alumnos dispondrán de un laboratorio de microbiología con el equipamiento necesario para la correcta realización de la prácticas.

Para la consecución de objetivos se utilizarán videos tutoriales previamente a la realización de las prácticas. Los alumnos dispondrán de guiones de prácticas y de las presentaciones utilizadas en cada curso.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

  • Castillo et al. (2005): Biotecnología ambiental. Ed. Tébar. Madrid.
  • Alan Scragg (1999): Biotecnología medioambiental. Ed. Acribia. Zaragoza.

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

  • John E. Smith (2004): Biotecnología. Ed. Acribia. Zaragoza.
  • Ratledge (2009): Biotecnología básica. C. University of Hull, UK y Kristiansen, B. EU Biotech Consulting, Norway.
  • Reinhard Renneberg (2008): Biotecnología para principiantes. Ed. Reverte. Barcelona.
  • Luque et al. (2009): Biología Molecular e Ingeniería Genética. Ed. Harcourt.
  • Atlas et al. (2001): Ecología microbiana y Microbiología ambiental. Pearson educación. Madrid.
  • Crueger et al. (1989): Biotecnología: Manual de Microbiología Industrial. Editorial Acribia. Madrid.
  • Pepper et al. (1995). Environmental Microbiology. A Laboratory Manual. San Diego (USA): Academic Press.
  • Primrose (1993): Modern Biotechnology. Blackwell Scientific Publications. Oxford.
  • Glick et al. (1998): Molecular Biotechnology. ASM Press. Washington, D. C.
  • Demain et al. (1999): Biology of industrial microorganisms. The Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc. London.
  • Leveau et al. (1993): Microbiologie Industrielle. Apria. París.
  • Se incluyen en Studium-Campus Virtual de la Universidad de Salamanca artículos científicos que resulten de interés..

10. Evaluación

11. Organización docente semanal