BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

GRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES

Curso 2020/2021

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 30-07-20 9:25)
Código
105635
Plan
ECTS
4.50
Carácter
OPTATIVA
Curso
Optativa
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
MICROBIOLOGÍA
Departamento
Microbiología y Genética
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor/Profesora
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/Profesora
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). PB.D3
Horario de tutorías

Se fijarán de acuerdo con los horarios propuestos.

URL Web
https://moodle.usal.es
E-mail
belensu@usal.es
Teléfono
923-294550. Ext. 5413

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 de 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.

Contenido clases teóricas

 

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.- Análisis molecular de comunidades microbianas.

Evolución histórica en el estudio de las comunidades de microorganismos. El ARNr 16S como marcador taxonómico. Técnicas moleculares independientes de cultivo. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones.

Tema 08.- Microbiomas ambientales y metagenómica.

Concepto de microbioma y metagenoma. Metagenómica basada en secuencias versus metagenómica basada en funciones: flujos de trabajo y aplicaciones en biotecnología ambiental. Expresión de genes reporteros en el análisis funcional de metagenotecas. Otras “Meta-ómicas”.

Tema 09.- Aplicaciones de la Ingeniería Genética.

Ingeniería de proteínas: concepto y estrategias generales. Evolución molecular dirigida de enzimas de interés en biotecnología ambiental. Mejora genética de microorganismos y plantas con aplicación en la mejora del medio ambiente. Riesgos atribuidos a los organismos modificados genéticamente (OMGs). Nuevas herramientas de ingeniería genética: el sistema CRISPR-Cas.

 

Módulo IV.- Biotecnología y Medio Ambiente.

Tema 10.- Efecto de la contaminación química y biológica.

Residuos domésticos, industriales y agrícolas. Compostaje. Fitotecnologías.

Tema 11.- Procesos microbianos implicados en la eliminación residuos y contaminantes. Degradación de materiales vegetales: celulosa, hemicelulosa y lignina. Factores limitantes de la biodegradación natural.

Tema 12.- 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 13.- Perspectivas agrobiotecnológicas.

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

Tema 14.- Control Biológico.

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

Tema 15.- Producción de biocombustibles por microorganismos.

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

Tema 16.- 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 17.- Biomimética.

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

Tema 18.- Biominería.

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

Tema 19.- Bioterrorismo y Medio Ambiente.

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

Tema 20.- Monitorización ambiental.

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

Práctica.

  1. Técnicas de muestreo, detección y selección de microorganismos productores de sustancias de interés biotecnológico.
  2. Extracción y aislamiento de ADN de microorganismos.
  3. Aplicación de técnicas moleculares para la amplificación mediante Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) de genes de microorganismos con interés biotecnológico.
  4. Ingeniería genética y transformación de células bacterianas.
  5. Manejo de bases de datos.
  6. 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.

Trabajos personales de cada alumno 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 las prácticas.

Para la consecución de objetivos podrán utilizarse 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.

  • David B. Wilson (2020). Industrial Microbiology. Ed. Wiley-VCH.
  • John E. Smith (2004): Biotecnología. Ed. Acribia. Zaragoza.
  • José María Seguí (2016). Biotecnología Vegetal. Ed. Guadalmazán.
  • 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

Consideraciones generales.

La evaluación de las competencias adquiridas en esta materia se realizará a través de un control periódico del trabajo continuado del estudiante mediante diversos instrumentos de evaluación y mediante una prueba de evaluación final.

 

Es obligatoria la asistencia de los alumnos que se matriculan por primera vez en la asignatura a las actividades previstas en prácticas de laboratorio, presentación de seminarios, realización de trabajos prácticos, etc. Cualquier falta de asistencia a cualquiera de estas actividades deberá ser justificada por el alumno (enfermedad u otro motivo justificado oficialmente) y su aceptación como eximente dependerá del criterio del profesor responsable. Si un alumno no asiste y lo justifica, el profesor podrá encargarle excepcionalmente trabajos o pruebas en sustitución de su asistencia, siempre que haya razones justificadas.

 

Los alumnos que hayan aprobado algunas partes de la asignatura (teoría y prácticas, seminarios, trabajos, etc.) en cursos anteriores conservarán su nota en cada parte y no necesitarán asistir a las clases, seminarios, prácticas, etc. Podrán presentarse si lo desean a nuevos exámenes o pruebas en las siguientes convocatorias para subir nota en cada parte, pero si suspenden los exámenes, perderán la nota aprobada para el futuro.

 

Es necesario aprobar por separado (nota mínima 5 puntos sobre 10) las diferentes partes de la asignatura: examen de teoría, examen de prácticas de laboratorio, etc. Las diferentes partes podrán compensarse para superar la asignatura siempre y cuando se obtenga una nota mínima de 4 puntos sobre 10 en cada una de ellas. La proporcionalidad del valor de cada parte se indicará a los alumnos previamente. Cualquier duda o interpretación será resuelta por el profesor responsable, coordinador de la asignatura.

 

El examen teórico en ambas convocatorias constará de un único examen escrito basado en preguntas test y/o preguntas cortas. El profesor indicará en cada curso si hay cambios.

 

En el caso de los seminarios y/o trabajos se evaluará el trabajo global realizado por el alumno.

 

En la nota final se valorarán, además del examen teórico y práctico, la realización de seminarios o trabajos teóricos o prácticos, sobre temas relacionados con la asignatura y aprobados y dirigidos por el profesor. Deberán entregarse al mismo antes de la fecha del examen de teoría de cada convocatoria y dentro de la fecha establecida para tal efecto.

Criterios de evaluación.

La asistencia a clases prácticas y seminarios podrá vigilarse mediante control de firmas. El alumno deberá entregar su ficha y colgar su foto en Studium. Solo están excluidos de la asistencia a clases prácticas y seminarios aquellos que hubieran aprobado estas partes en cursos anteriores.

 

Los criterios de evaluación de las actividades presenciales y su peso en la calificación definitiva será la siguiente:

– Prueba final (parte teórica) valdrá el 50% de la nota.

– Pruebas parciales de contenidos teóricos valdrán el 10% de la nota.

– Prueba final de prácticas de laboratorio valdrá el 20% de la nota.

– Seminarios y trabajos del alumno valdrán el 20% de la nota.

– El alumno deberá superar el 40% de cada una de estas formas de evaluación para conseguir que se le haga la evaluación global.

*** Estos criterios y porcentajes son orientativos y podrán ser modificados por el profesor en circunstancias excepcionales (enfermedad de los alumnos u otras causas adecuadamente justificadas).

Instrumentos de evaluación.

Actividades de evaluación continua: Para estas evaluaciones se tendrán en cuenta, la participación de los alumnos en las clases y en la resolución de los ejercicios que se plateen a lo largo del curso, así como en los trabajos a desarrollar. Periódicamente, podrán proponerse actividades de evaluación no presenciales en forma de cuestionarios o tareas a través del aula virtual que permitan, en cierta medida, una autoevaluación del estudiante que pueda servirle, no tanto como nota en su evaluación, como para observar su evolución en la adquisición de competencias. En los seminarios podrán realizarse exposiciones orales de los temas o trabajos elaborados, y se valorará el contenido, expresión oral, capacidad de discusión, etc.

Prácticas de laboratorio: Se plantean como obligatorias para superar la asignatura. En la evaluación de esta actividad, se tendrá en cuenta la disposición del alumno (forma de trabajar, disciplina de trabajo, etc.) y su grado de comprensión y asimilación de los experimentos que se realizan.

Evaluación final: Constará básicamente de una prueba de evaluación, que se realizará en las fechas previstas en la planificación docente, en el que el alumno tendrá que demostrar los conocimientos y competencias adquiridas durante el curso.

Recomendaciones para la evaluación.

– Se recomienda la asistencia regular y la participación activa en todas las clases teóricas, seminarios y tutorías.

– Es necesaria la asistencia a las clases prácticas para superar la asignatura.

– Distribuir el trabajo individual de forma regular a lo largo del curso.

 

Para las actividades correspondientes a tutorías, y preparación de trabajos, ya que se prevé que el número de estudiantes no permita una atención excesivamente personalizada, podrá utilzarse la plataforma virtual o el correo electrónico como sistema de contacto y orientación para conseguir el propósito que se persigue.

Recomendaciones para la recuperación.

Se realizará una prueba de recuperación de acuerdo con el calendario de planificación docente establecido por la Facultad.

Se tendrán en cuenta las partes de evaluación continuada superadas por el estudiante o las partes que el profesor estime recuperables, siempre de acuerdo con la situación personalizada de cada estudiante.

Esta prueba podrá ser oral si se dispone de tiempo o si hay una gran complejidad en las situaciones personales.

13. Adenda. Plan de Contingencia ante la situación de emergencia