PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA. Curso académico: Identificación y características de la asignatura

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PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA

Curso académico: 2012-13

Identificación y características de la asignatura

Denominación BIOTECNOLOGÍA MICROBIANA Créditos ECTS 6 Titulación/es GRADO EN BIOLOGÍA

Centro FACULTAD DE CIENCIAS

Semestre 7 Carácter OBLIGATORIO Módulo BIOLOGÍA CELULAR Y MICROBIOLOGÍA Materia MICROBIOLOGÍA

Profesor/es

Nombre Despacho Correo-e Página web

Luis M. Hernández Edif. J.Remón Camacho, 2ª lmhernan@unex.es Isabel Olivero Edif. J.Remón Camacho, 2ª iolivero@unex.es Manuel Ramírez Edif. J.Remón Camacho, 2ª mramirez@unex.es Área de conocimiento MICROBIOLOGÍA

Departamento CIENCIAS BIOMÉDICAS Profesor coordinador Luis M. Hernández

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Competencias TRANSVERSALES

C2: Utilizar y aplicar tecnología de información y comunicación (TIC) en el ámbito formativo y profesional.

C3: Poseer y comprender la información de libros de texto avanzados y acceder a conocimientos procedentes de la vanguardia del campo de estudio del título.

C4: Desarrollar habilidades de aprendizaje, organización y planificación, necesarias tanto para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía, como para el desempeño profesional

C5: Interpretar, analizar y sintetizar datos e información relevante que permitan al alumno desarrollar ideas, resolver problemas y emitir un razonamiento crítico sobre temas importantes de índole social, científica o ética.

C6: Transmitir de forma eficaz resultados y conclusiones a un público tanto especializado como no especializado.

C7: Expresarse correctamente de forma escrita y oral en la lengua nativa, así como dominar suficientemente un idioma extranjero, preferentemente el inglés.

ESPECÍFICAS

Conocer y saber utilizar correctamente la terminología específica y ser capaz de transmitir resultados e información de forma oral y escrita (Competencias C3, C6 y C7 del Grado).

Conocer y ser capaz de diseñar, desarrollar y analizar un proceso de producción industrial en el que intervienen microorganismos. (Competencia C20 del Grado)

Conocer y saber analizar la diversidad microbiana, sus capacidades metabólicas y el papel de los microorganismos en diferentes ámbitos y procesos en los que intervienen.(Competencias C5, C13, C16, C17, C18, C19 y C20 del Grado).

Conocer las posibilidades de manipulación genética de los microorganismos, las técnicas que lo hacen posible y ser capaz de aplicarlas a casos sencillos. (Competencias C15 y C20 del Grado). Conocer el impacto de la biotecnología en la sociedad actual (Competencias 20, 23 del Grado). Conocer la utilización de recursos en la red: información general, protocolos específicos, artículos científicos (Competencias 2,3 del Grado).

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Temas y contenidos Breve descripción del contenido

En esta asignatura se estudia la utilización de los microorganismos en distintos procesos de interés económico para el hombre, entre los que destacan la producción de compuestos

relacionados con la alimentación animal y humana, compuestos terapéuticos (antibióticos y otros), proteínas recombinantes de diversa utilidad y procesos relacionados con la recuperación de nichos ecológicos contaminados.

La Biotecnología Microbiana es importante para alcanzar una adecuada formación en Biología. Actualmente es uno de los campos de mayor interés en el que un Graduado en Biología puede desarrollar su labor profesional.

Los objetivos generales de la asignatura están dirigidos a que el alumno alcance un adecuado conocimiento de los procesos biotecnológicos más relevantes, de las capacidades de los microorganismos que participan en ellas, de los métodos de aislamiento y selección de

microorganismos y de los procesos de manipulación y mejora de cepas. Temario de la asignatura PROGRAMA DE CLASES TEÓRICAS Presentación y justificación del programa (0,5 clases)

Sección I. INTRODUCCIÓN (3 clases)

TEMA 1.- Concepto, inicio y desarrollo histórico de la Biotecnología. Contribución de la tecnología del DNA recombinante.

TEMA 2.- Productos y procesos de interés en biotecnología.

TEMA 3.- Microorganismos de interés en biotecnología. Microorganismos procariotas. Microorganismos eucariotas. La diversidad microbiana como reservorio de enzimas específicas. Sección II. ASPECTOS APLICADOS DEL METABOLISMO MICROBIANO.

(3 clases)

TEMA 4.- Rutas metabólicas de interés en biotecnología y mecanismos de control. Metabolitos primarios y secundarios. Ingeniería metabólica

TEMA 5.- Alteración de los mecanismos regulatorios para la producción de metabolitos microbianos. El caso del factor A de Streptomyces.

TEMA 6.- Cultivo industrial de microorganismos. Termodinámica del crecimiento microbiano y sus implicaciones en el diseño de procesos industriales.

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Sección III. MEJORA GENÉTICA DE MICROORGANISMOS Y PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES (4 clases)

TEMA 7.- Producción de proteínas en bacterias I. Introducción del DNA en la bacteria. Vectores de clonación en bacterias: tipos y características. Detección del clon que contiene el fragmento deseado. Expresión de los genes clonados. Recuperación y purificación de las proteínas expresadas. TEMA 8.- Producción de proteínas en levaduras I. Introducción del DNA en la levadura. Vectores de clonación utilizados en levaduras. Expresión de genes extraños en levaduras. Factores que afectan al proceso. Expresión de proteínas en forma secretada.

TEMA 9.- Humanización de levaduras. Mecanismos de glicosilación en levaduras. Mecanismos de glicosilación en mamíferos. Glico-ingeniería de proteínas terapéuticas. Posibilidades de modificación de levaduras: eliminación de enzimas específicos e introducción de enzimas de mamífieros.

TEMA 10.- Ómicas. Genómica: Secuenciación de genomas y Biología de sistemas. Librerías metagenómicas. Tanscriptómica: microarrays. Proteómica: espectrometría de masas. Interactómica: el doble híbrido. Arrays de proteínas. Metabolómica.

Sección IV. FERMENTACIONES INDUSTRIALES RELACIONADAS CON LA ALIMENTACIÓN. (6 clases)

TEMA 11.- Fermentación alcohólica I. Elaboración de vino. Preparación del mosto. Cinética y seguimiento de la fermentación. Bacterias lácticas y fermentación maloláctica.

TEMA 12.- Fermentación alcohólica II. Elaboración de cerveza. Preparación de la malta. Fermentaciones primaria y secundaria. Clasificación de las cervezas. La cerveza sin alcohol.

Tema 13. Producción de vinagre. Las bacterias acéticas. Métodos de elaboración de vinagre: métodos en superficie y métodos sumergidos. Vinagre de Jerez y vinagre de Módena. Producción de bebidas alcohólicas destiladas.

TEMA 14.- Alimentos obtenidos por fermentación y microorganismos implicados. Producción y propiedades de los alimentos fermentados. Microorganismos implicados en la producción de alimentos fermentados. Cultivos iniciadores. Probióticos. Bacterias acidolácticas: características y propiedades.

TEMA 15.- Producción de aminoácidos. Utilización de mutantes auxotróficos. Utilización de mutantes regulatorios. Utilización de cepas silvestres. Posibilidades de aplicación de la tecnología del DNA recombinante.

TEMA 16.- Producción de proteínas unicelulares. Selección de los microorganismos. Sustratos utilizados. Diseño del proceso.

Sección V. PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS DE INTERÉS Y RELACIONADOS CON LA SALUD. (5 clases)

TEMA 17.- Producción de ácidos orgánicos. Importancia económica. Producción industrial de ácido cítrico. Producción industrial de otros ácidos orgánicos: glucónico, tartárico, láctico, etc.

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TEMA 18.- Producción de acetona y otros solventes. Rutas metabólicas en Clostridium. Modificación genética de las cepas productoras.

TEMA 19.- Insecticidas microbianos. La toxina de

Bacillus thuringiensis. Otras especies de interés

del género Bacillus. Utilización de virus como insecticidas.

TEMA 20.- Microorganismos productores de antibióticos. Características generales. Regulación de la biosíntesis de antibióticos. Regulación por producto final. Regulación por concentración de nutrientes. Efectores intracelulares. Genética de la producción de antibióticos. Genes de autorresistencia. Genes reguladores. Genes estructurales

TEMA 21.- Vacunas sintéticas y recombinantes. Problemas con las vacunas tradicionales. Papel de la Biotecnología en el desarrollo de las vacunas. Ventajas e e inconvenientes de las vacunas recombinantes.

Sección VI. BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL. (4 clases)

Tema 22.- Capacidades degradativas de los microorganismos. Tratamiento de aguas residuales. Sistema de tratamiento aerobio. Lodos activados. Tratamiento anaerobio. Microbiología de la digestión anaerobia. Producción de biogás.

TEMA 23.- Degradación de compuestos xenobióticos. Papel de los microorganismos en el proceso. Degradación de pesticidas.

TEMA 24.- Biorremediación. Degradación de hidrocarburos. Procesamiento biológico de residuos industriales. Industria papelera. Industria láctea. Industrias de colorantes.

TEMA 25.- Biometalurgia. Transformación y acumulación de metales por microorganismos.

PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS (30 horas)

1.- Utilización de vectores. Deleción, clonación y sobre-expresión de genes de levaduras. (12 horas)

2. Fermentación alcohólica: Preparación del mosto, inoculación con levaduras y seguimiento de la fermentación. Clarificación del vino. Cata de los vinos elaborados. (10 horas)

3.- Análisis microbiológico de aguas. (6 horas)

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Actividades formativas

Horas de trabajo del alumno por tema Presencial Actividad de seguimiento

No presencial

Tema (teoría) Total GG SL TP EP

Presentación del plan docente de

la asignatura 0,5 0,5

Sección I (Temas 1-3) 9 2,5 6,5

Sección II (Temas 4 -6) 9 2,5 6,5

Sección III (Temas 7 - 10) 12 3,5 8,5

Sección IV (Temas 11 - 16) 18 5,5 12,5 Sección V (Temas 17 - 21) 15 4,5 10,5 Sección VI (Temas 22 - 25) 12 3,5 8,5 Prácticas Modificación genética de microorganismos. 15,5 12 3,5 Fermentación alcohólica 13 10 3

Análisis microbiológico de aguas 8,5 6 2,5

Visita a la EDAR (Badajoz) 2,5 2 0,5

Otras actividades Aula Virtual 4 4 Preparación y exposición de seminarios 28,5 7,5 21 Evaluación teoría 2 2 Evaluación prácticas 0,5 0,5 Total 150 25 30 7,5 87,5

GG: Grupo Grande (100 estudiantes).

SL: Seminario/Laboratorio (prácticas clínicas hospitalarias = 7 estudiantes; prácticas laboratorio o campo = 15; prácticas sala ordenador o laboratorio de idiomas = 30, clases problemas o seminarios o casos prácticos = 40).

TP: Tutorías Programadas (seguimiento docente, tipo tutorías ECTS).

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Sistemas de evaluación

TEORÍA: El examen teórico constará de dos partes: (a) preguntas de tipo test y (b) temas para desarrollar que se calificarán independientemente, aunque será imprescindible contestar las dos partes para aprobar el examen (calificación mínima: 2).

Para aprobar la asignatura es necesario obtener al menos 5 puntos en el examen de teoría. (a) Cada pregunta de tipo test tiene una sola respuesta verdadera.

Dos respuestas mal contestadas anulan el valor de una bien contestada. Las preguntas no contestadas no contabilizan.

La calificación obtenida en (a) representará el 50% de la calificación total del examen de teoría. (b) Los temas se calificarán de 1 a 10 puntos.

En la calificación se tendrá en cuenta la información aportada, así como el orden y la claridad en la redacción.

Deberá responderse estrictamente a lo que se pregunta. Cualquier información adicional podría ser valorada negativamente.

La calificación obtenida en (b) representará el 50% de la calificación total del examen de teoría. PRÁCTICAS: En la nota se valorará la asistencia (obligatoria), el informe elaborado siguiendo las normas que se indicarán durante el trabajo de laboratorio, y la calificación de un examen escrito que se realizará junto con el de teoría.

Para aprobar la asignatura es imprescindible haber superado las prácticas.

En caso de no asistencia justificada, deberá superarse un examen específico, más amplio que el mencionado anteriormente, sobre las prácticas.

OTRAS ACTIVIDADES: La participación regular en la actividad no presencial (AVUex) será valorada positivamente y podrá suponer un aumento de la calificación final hasta un máximo de 0,75 puntos.

El profesor podrá aumentar la calificación final en 0,5 puntos como máximo al valorar otros aspectos: actitud, interés, asistencia a actividades presenciales voluntarias, etc.

CALIFICACIÓN FINAL. Se calculará de la siguiente forma: Calificación obtenida en el examen de Teoría x 0,70 + Calificación obtenida en Prácticas x 0,20 + Puntos obtenidos por “Otras actividades”.

La suma de los puntos obtenidos por "otras actividades" solo se realizará si las notas obtenidas en teoría y prácticas son iguales o mayores que 5.

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TITULO: Introducción a la Biotecnología

AUTORES: William J. Thieman. Michael A. Paladino

EDITORIAL: Pearson Education. Madrid. (1ª Edición traducida, 2010) TITULO: Yeast Biotechnology. Diversity and applications

AUTORES: Varios. Editors: T. Satyanarayana • Gotthard Kunze (2009) EDITORIAL: © 2009 Springer Science + Business Media B.V.

TITULO: Microbial Biotechnology. Fundamentals of applied microbiology AUTORES: A. Glazer, H. Nikaido. (2ª edicion, 2007)

EDITORIAL: Cambridge University press. New York

TITULO: Microbial Biotechnology. Principles and applications AUTORES: Varios. EDITOR : Lee Yuan Kun (2003)

EDITORIAL: World Scientific. New Jersey, London, Singapore, Hong Kong TITULO: Brock. Biología de los microorganismos

AUTORES: Madigan, MT; Martiko, JM; Dunlap, PV; Clark, DP

EDITORIAL: Pearson Education. Madrid (12ª Edición traducida, 2009)

TITULO: Molecular Biotecnology. Principles and applications of recombinant DNA. AUTORES: B.R. Glick y J.J. Pasternak.

EDITORIAL: ASM Press.

TITULO: Industrial microorganisms: Basic and applied molecular genetics. AUTORES: R.H. Baltz, G. D. Hegeman, y P.L. Skatrud.

EDITORIAL: ASM Press.

TITULO: Protein Biotechnology. AUTORES: Walsh y D. Headon. EDITORIAL: Wiley and sons

TITULO: Biotechnology of antibiotics and other bioactive microbial metabolites. AUTORES: G. Lancini y R. Lorenzetti

EDITORIAL: Plenum press.

Revistas periódicas: Nature biotechnology, Trends in Biotechnology, Microbial Biotechnology, Protein engineering, Applied and Environmental Microbiology, etc.

Algunas páginas web

Centro Nacional de biotecnología: http://www.cnb.uam.es/

EPA (USA Environmental Protection Agency): http://www.epa.gov/ Nature biotechnology: http://www.nature.com/nbt/index.html

Microbioal biotechnology: http://www.blackwellpublishing.com/mbt_enhanced/ World journal of microbiology and biotechnology:

http://www.springer.com/chemistry/biotechnology/journal/11274 Trends in biotechnology:

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Tutorías (Luis M. Hernandez)

Día Horario Lugar

Lunes 11-13 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta Martes 11-13 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta Miércoles 11-13 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta

Tutorías (Isabel Olivero)

Día Horario Lugar

Lunes 11-13 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta Martes 11-13 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta Miércoles 11-13 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta

Tutorías (Manuel Ramírez)

Día Horario Lugar

Lunes 12-14 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta Martes 12-14 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta Miércoles 12-14 Despacho. Edif. Juan R. Camacho, 2ª planta

Recomendaciones - Asistencia a las clases teóricas (GG).

- Estudio continuado (A y G).

- Participación en las actividades no presenciales (AvuEx). - Utilización de las tutorías siempre que sea necesario (Tu).

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