Ficha de asignatura Grado en Biología Datos básicos de la asignatura Asignatura:

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1 Ficha de asignatura Grado en Biología Datos básicos de la asignatura Asignatura: Biotecnología Microbiana Tipo(Oblig/Opt): Créditos ECTS: 6 Teóricos: 2,5 Prácticos: 1,5 Seminarios: 1,2 Tutorías y Evaluación: 0,8 Optativa Curso: Cuarto Semestre: Séptimo Departamentos responsables: Microbiología III, Matemática Aplicada (Biomatemática) Profesor responsable: Antonio Santos de la Sen Microbiología III ansantos@bio.ucm.es Profesores: Consultar listado de profesores en horario de la asignatura (Página web de la Facultad). Datos específicos de la asignatura Descriptor: Requisitos: Recomendaciones: Competencias Competencias transversales y genéricas: La Biotecnología microbiana estudia los microorganismos y los procesos que derivan de los mismos a gran escala, con el fin de obtener productos de interés para el ser humano. Se estudia el aislamiento, selección y conservación de microorganismos industriales, así como los factores ambientales que modifican su crecimiento, la obtención de metabolitos primarios y secundarios en las principales industrias de interés biotecnológico (disolventes, aditivos, polímeros, productos alimenticios, sanitarios y agrícolas). Se estudian los procesos de escalado así como los de diseño de birreactores y los procesos de eliminación de microorganismos empleados en la industria. Por último se estudian los aspectos relacionados con la modificación genética de microorganismos y su aplicación en el desarrollo de nuevos productos de interés biotecnológico. Ninguno Se recomienda haber superado el Módulo de Materias Básicas y el Módulo Fundamental COMETENCIAS TRANSVERSALES CT1. Elaborar y redactar informes de carácter científico. CT2. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico. CT3. Adaptarse a nuevas situaciones. CT4. Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles a través de Internet. CT5. Incorporar a sus conductas los principios éticos que rigen la investigación científica y la práctica profesional. CT6. Adquirir conciencia de los riesgos y problemas medioambientales que conlleva su ejercicio profesional. CT7. Utilizar las herramientas y los programas informáticos que facilitan el tratamiento de los resultados experimentales. CT8. Comunicarse en español y en inglés utilizando los medios audiovisuales más habituales. CT9. Defender los puntos de vista personales apoyándose en conocimientos científicos. CT10. Integrar creativamente conocimientos y aplicarlos a la resolución de problemas biológicos utilizando el método científico. CT11. Adquirir capacidad de organización, planificación y ejecución. CT12. Desarrollo de la capacidad de trabajo autónomo o en equipo en respuesta CT13. Desenvolverse en un contexto internacional y multicultural. CT14. Progresar en su habilidad para el trabajo en grupos multidisciplinares. CT15. Perseguir objetivos de calidad en el desarrollo de su actividad profesional. CT17. Ser capaz de mostrar creatividad, iniciativa y espíritu emprendedor para afrontar los retos de su actividad como Biotecnólogo COMPETENCIAS GENERICAS CG1. Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento, los microorganismos de interés biotecnológico. CG2. Reconocer la importancia de la Biotecnología Microbiana en diversos contextos y relacionarla con otras áreas de conocimiento. CG3. Continuar estudios de postgrado en áreas especializadas en áreas de Biotecnología

2 CG5. Explicar y analizar los fenómenos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con la Biotecnología microbiana. CG6. Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en el área de la Biotecnología microbiana. CG7. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos. CG12. Interpretar datos procedentes de observaciones y medidas en términos de su significación y de los modelos explicativos que las apoyan. CG13. Desarrollar buenas prácticas basadas en la manipulación biotecnológica de microorganismos que impliquen procesos de observación, medida y experimentación. CG15. Valorar la importancia de la Biotecnología de microorganismos en el contexto industrial, económico, medio ambiental, social y cultural presente y futuro. Competencias específicas: CE1. Utilizar métodos para la búsqueda de microorganismos de interés biotecnológico. Aislar, identificar y conservar microorganismos CE2. Planificar, desarrollar y controlar procesos biotecnológicos que utilicen microorganismos. CE3. Producir, transformar, manipular, conservar, identificar y controlar la calidad de los microorganismos y productos de origen biológico, incluidos los alimentos. CE5. Desarrollar estudios y realizar análisis que permitan conocer los procesos de producción de metabolitos microbianos primarios y secundarios. Objetivos - Conocer los fundamentos generales del uso aplicado y biotecnológico de los microorganismos - Familiarizar al estudiante con los problemas que han de enfrentar los procesos biotecnológicos microbianos, y habituarlo al tipo de razonamiento teórico, enfoque experimental y diseño industrial para resolver tales problemas. - Dotar al estudiante con las habilidades intelectuales y manuales básicas para permitirle el tránsito desde los conocimientos microbiológicos hasta su aprovechamiento aplicado, especialmente lo que se refiere al control de los procesos de fermentación industrial y al manejo y mejora de cepas por métodos genéticos. - Comprender las diferencias entre el metabolismo primario y secundario microbiano y su importancia en los procesos de bioproducción. - Adquirir los conocimientos sobre los procesos de producción de sustancias de interés biotecnológico por microorganismos. - Comprender los procesos escalado y su importancia a nivel industrial - Aprender las técnicas básicas para la manipulación de microorganismos la obtención y purificación de productos en procesos biotecnológicos. - Adquirir los conocimientos sobre los mecanismos que regulan los procesos de destrucción de microorganismos a nivel industrial. - Estimular el espíritu crítico e inquisitivo, tanto por lo que se refiere a los aspectos técnicos de la microbiología industrial, como por las implicaciones sociales y éticas de la biotecnología en general y de la microbiana en particular Metodología Descripción: - Clases teóricas, prácticas, seminarios y tutorías para el seguimiento continuado del programa. - Los materiales docentes se proporcionarán por los profesores a través del campus virtual y de las herramientas que éste proporciona a sus usuarios, así como de materiales docentes más específicos proporcionados por los profesores. - Se proporcionarán cuestionarios y material didáctico para la realización de trabajos y exposiciones. - Las prácticas de laboratorio les aportarán una serie de destrezas sobre la manipulación de microorganismos y el desarrollo de proceso industriales que les

3 permitirán realizar una interpretación correcta de los resultados experimentales. - La evaluación, continua y secuencial permitirá conocer las destrezas, habilidades y conocimientos adquiridos en cada uno de los modos organizativos de la asignatura. Distribución de actividades docentes Horas % respecto presencialidad Clases teóricas: Clases prácticas: Exposiciones y/o seminarios: Tutoría: Evaluación: Trabajo presencial: Trabajo autónomo: Total: Bloques temáticos BLOQUE 1.- INTRODUCCIÓN BLOQUE 2.- CINETICA Y ENERGÉTICA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO BLOQUE 3.- TECNOLOGIA DE LAS FERMENTACIONES I. BLOQUE 4.- TECNOLOGÍA DE LAS FERMENTACIONES II. Evaluación Criterios aplicables: Pruebas objetivas sobre el contenido teórico 70% Prácticas: Prueba objetiva 15% Seminarios 15% Organización semestral Temario Programa teórico: Para obtener el aprobado en la asignatura será necesario obtener una media de 5.0 puntos, con un mínimo de 4.0 puntos en cada una de las partes. Consultar Agenda Docente (Página web de la Facultad) BLOQUE 1.- INTRODUCCIÓN 1.- Concepto de Biotecnología microbiana. Desarrollo histórico. La explotación de los microorganismos por el ser humano. Procesos microbianos de interés biotecnológico. El futuro de la biotecnología microbiana. 2.- Microorganismos de interés en Biotecnología: Diversidad, aislamiento, selección y mantenimiento. Colecciones de cultivo. BLOQUE 2.- CINETICA Y ENERGÉTICA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO 3.- Factores físico-químicos que afectan al crecimiento. Temperatura, ph, actividad de agua. Medios de cultivo industriales. 4.- Modelos de crecimiento microbiano. Factores de rendimiento, tasa específica de consumo de sustrato y energía de mantenimiento. Ecuación de Monod. 5.- Cultivo discontinuo, alimentado y continuo. Escalado. Diseño de biorreactores. BLOQUE 3.- TECNOLOGIA DE LAS FERMENTACIONES I. 6.- Producción de metabolitos primarios I. Productos derivados de la fermentación alcohólica: Etanol, vino, cerveza, pan. Productos derivados de la fermentación acética: el vinagre. 7.- Producción de metabolitos primarios II. Productos derivados de la fermentación láctica: yogures, leches fermentadas, quesos, probióticos y prebióticos. Productos cárnicos y vegetales fermentados. 8.- Producción de metabolitos primarios III. Otros metabolitos primarios: ácido cítrico,

4 aminoácidos, polisacáridos, enzimas y biomasa microbiana. 9.- Producción de metabolitos secundarios. Producción de antibióticos: Los antibióticos β-lactámicos Microorganismos modificados genéticamente para la obtención de productos de interés biotecnológico: vacunas, hormonas, antibióticos e insecticidas biológicos. BLOQUE 4.- TECNOLOGÍA DE LAS FERMENTACIONES II Conservación y esterilización de productos biotecnológicos. Tratamientos térmicos, pasteurización, método UHT. Radiaciones. Atmósferas modificadas. Conservantes. Programa práctico: Práctica 1.- Cinética de lavado y determinación de la tasa de dilución de un fermentador. Práctica 2.- Inmovilización de levaduras en alginato para la producción de cerveza: Sacarificación, inmovilización, inoculación y valoración del proceso de fermentación alcohólica. Práctica 3.- Muerte térmica de microorganismos. Pasteurización de la leche: pruebas de la fosfatasa y de la reductasa. Seminarios: Bibliografía: Práctica 4.- La fermentación láctica: producción de yogur. Observación microscópica de los microorganismos implicados. Valoración de la producción de ácido láctico. 1.- Organización industrial 2.- Gestión de procesos industriales en biotecnología y alimentación 3.- Mejora de procesos biotecnológicos 4.- Capacidad de proceso y límites de control en procesos de biotecnología y alimentación 5.- Calibración de equipos de medida 6.- Limpieza y sanitación en industrias biotecnológicas y de alimentación 7.- Estudio comparativo y simulación de modelos de crecimiento microbiano I 8.- Estudio comparativo y simulación de modelos de crecimiento microbiano II 9.- Métodos de regresión y estimación de parámetros en modelos de crecimiento microbiano: ajuste de modelos a datos experimentales 10.- Modelización y simulación de modelos de inactivación microbiana por temperatura J. Bu lock y B. Khristiansen (1991): Biotecnología básica, Ed. Acribia, Zaragoza. W. Crueger y A. Crueger (1993): Biotecnología. Manual de Microbiología Industrial, Ed. Acribia. (Se ha quedado un poco anticuado, pero sigue siendo bueno para muchos temas) A.L Demain y J.E. Davies, eds. (2010): Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology (2ª edición), ASM Press, Washington DC. (Es un libro útil para ampliar conocimientos y para elaborar seminarios). M.P. Doyle, L.R. Beuchat y T.J. Montville (1997): Food Microbiology. Fundamentals and Frontiers, ASM Press. A. N. Glacer y H. Nikaido (2007). Microbial Biotechnology: fundamentals of Applied Microbiology. (2ª edición) (Se trata de un libro muy completo en aspectos básicos de la biotecnología microbiana, muy recomendable) B.R. Glick y J.J. Pasternak (1998): Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Recombinant DNA (2ª edición), ASM Press. (Un libro muy bueno para introducirse y profundizar en la ingeniería genética aplicada a la industria) J.M. Jay, M. J. Loessner y D.A. Golden (2005) Modern Food Microbiology. Springer Science. (Aspectos más destacables de la Microbiología de alimentos). J. Leveau y M Bouix (2000): Microbiología industrial. Los microorganismos de interés industrial (1ª edición), Acribia. (Procesos de producción de metabolitos por distintos

5 microorganismos). W.J. Thieman y M.A. Palladino (2010) Introducción a la Biotecnología. (2ª edición). Editorial Pearson. M.J. Waites, N.L. Morgan, J.S. Rockey, G. Hington (2001): Industrial Microbiology. An introduction, Blackwell Science, Oxford. (Uno de los mejores libros de texto actuales, ameno y muy recomendable). NOTA: Todos los textos reseñados se encuentran en la biblioteca de la Facultad