UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR BAHIA BLANCA - ARGENTINA DEPARTAMENTO DE: AGRONOMÍA
PROGRAMA DE: BIOLOGÍA DE VIRUS Y PROCARIOTAS CODIGO : 509
AREA: SUELOS Y AGUAS
HORAS CLASE PROFESOR RESPONSABLE
TEORICAS PRACTICAS
P/SEMANA P/ CUATRIM. P/SEMANA P/CUATRIME MARISA GÓMEZ
4 64 4 48
ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES
APROBADAS CURSADAS
QUÍMICA BIOLÓGICA
GENÉTICA GENERAL Finalidad y objetivos de la asignatura
Los conocimientos microbiológicos se aplican en el entendimiento de la estructura y diversidad de funciones de las células microbianas, de su participación en los ciclos biogeoquímicos, en la resolución de problemas ambientales, en el desarrollo de productos biotecnológicos, en la prevención de enfermedades humanas.
Además, el estudio de bacterias y virus ha influido en el desarrollo de la genética, biología molecular y genómica. Este curso intenta brindar un panorama general de la disciplina y desarrollar en los alumnos un criterio para comprender y resolver problemas microbiológicos generales.
Los objetivos de esta asignatura son conocer las principales características estructurales, funcionales, fisiológicas y genéticas de virus y procariotas, abordar la diversidad del mundo microbiano y sus relaciones filogenéticas, estudiar su función en los diferentes ambientes, sus interrelaciones con los macroorganismos, analizar su participación en la producción industrial de bienes, y en el reciclaje o eliminación de residuos, a través del análisis de casos representativos de cada área de estudio.
Descripción de la actividad curricular
Los contenidos teóricos - prácticos se desarrollan en clases áulicas expositivas e interactivas. Las variables didácticas utilizadas en el aula y laboratorio incluyen apoyo visual (power point) y equipo informático conectado a Internet, facilitando la presentación de los temas teóricos y la demostración de las metodologías de las experiencias con gráficos, secuencias de fotos, animaciones, y videos.
En los trabajos prácticos, se introduce a los alumnos en las técnicas microbiológicas cultivables y no cultivables, y los conceptos asociados que les permitirán comprender los conceptos de las actividades a desarrollar. En las experiencias planteadas, se estimula a los alumnos a aportar material de diversos ambientes, o características, para realizar los estudios microbiológicos. Este tipo de tarea les permite desarrollar la imaginación para la búsqueda y estimula la aplicación de los conceptos estudiados para la comprensión de los resultados obtenidos.
Estos resultados se someten a una discusión general grupal (comisión de trabajo). La evaluación del trabajo práctico se realiza a través de un cuestionario escrito al comienzo de cada práctico.
Como tareas complementarias se realizan seminarios, individuales o grupales, sobre temas microbiológicos desarrollados en la asignatura.
VIGENCIA
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PROGRAMA DE : BIOLOGÍA DE VIRUS Y PROCARIOTAS CODIGO : 509
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Sistema de evaluación
Para cursar la asignatura los alumnos tienen que aprobar un 80% de los cuestionarios que se realizan en los trabajos prácticos y dos exámenes parciales escritos sobre los temas teóricos-prácticos relacionados a las experiencias. Cada parcial tiene su examen recuperatorio. Los parciales se realizan normalmente por el sistema de respuestas verdaderas o falsas. Se evalúa además los seminarios presentados, correspondiendo al 15% de la calificación del parcial.
Para promocionar la asignatura los alumnos deben aprobar un examen que incluye los temas teóricos no evaluados en los exámenes parciales. Además no deben desaprobar ninguno de los parciales, debido a que parciales y teóricos constituyen el total de las unidades temáticas que se desarrollan en la asignatura.
El sistema de calificación establece un puntaje mínimo de 60% en cada examen parcial para acceder al cursado de la asignatura. También establece un puntaje mínimo de 70% en cada examen que acredita para la aprobación del examen final (sistema de promoción), tomando como nota final la que surge del promedio de todas las notas obtenidas.
Los alumnos que no logran la promoción o no eligen este sistema, deben aprobar la materia mediante un examen final que incluye todos los temas, oral o escrito. Los alumnos que desean rendir examen libre deben aprobar un examen de los temas teórico-prácticos y un examen final oral/escrito. Los alumnos tienen oportunidad de examinar sus exámenes y ver sus errores y aciertos.
PROGRAMA SINTETICO
Parte I Principios de la Microbiología: Introducción a la Microbiología. Estructura y función celular.
Genética Microbiana. Observación y Cultivo de microorganismos en el laboratorio. Crecimiento Microbiano y su Control. Introducción a la Virología.
Parte II Ecología Microbiana: Ecosistemas Microbianos. Ciclos Biogeoquímicos. Interacciones Microbianas.
Parte III Biotecnología Microbiana: ADN Recombinante. Bases de la biotecnología microbiana industrial, farmacéutica y de los alimentos. Aspectos Biotecnológicos de la ecología microbiana.
Parte IV Evolución y Diversidad Microbiana: Evolución y Sistemática Procariota. Genómica Microbiana.
Diversidad Procariota.
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PROGRAMA ANALÍTICO
Parte I Principios de la Microbiología
1. Introducción a la Microbiología
Definición de Microbiología. Función de los microorganismos sobre los ambientes naturales y las actividades humanas. Raíces histórica de la microbiología. El debate sobre la generación espontanea. La edad de oro de la microbiología. Alcance y relevancia de la microbiología. Diversidad microbiana y microbiología molecular.
Los microorganismos como modelos de estudio. Técnicas modernas en microbiología. El futuro de la microbiología.
2. Estructura y Función celular
Membranas y Paredes celulares. Estructura y función de la membrana citoplasmática, sistemas de transporte de membrana. La pared celular de los procariotas, peptidoglicano y moléculas relacionadas, la membrana externa de las Bacterias Gram negativas. Matriz citoplasmática. Inclusiones. Ribosomas. Nucleoide.
Movimiento microbiano: flagelos y movilidad. Estructuras de la superficie bacteriana. Endosporas
3. Observación y cultivo y de microorganismos
Microscopia. Microscopía óptica. Imagen tridimensional: microscopía de contraste de interferencia, fuerza atómica y confocal. Microscopía electrónica. Otros Microscopios. Técnicas de tinción. Tinción de Gram.
Morfología bacteriana. Tinciones genéticas. Nutrición y metabolismo. Reacciones anabólicas y catabólicas. Vías metabólicas de producción de energía: respiración aerobia, anaerobia y fermentación. Los requerimientos de nutrientes. Micro y macronutrientes. Tipos nutricionales de los microorganismos. Medios de cultivo: clasificación y componentes La seguridad en el laboratorio de microbiología. Las técnicas microbiológicas: técnica aséptica, técnicas de siembra y aislamiento. Bacterias viables no cultivables.
4. Genética Bacteriana
Mutaciones y mutantes. Bases moleculares de la mutación. Recombinación genética. Intercambio genético en bacterias: transformación y competencia, transducción generalizada y especializada, plásmidos, factor de fertilidad F, plásmidos de resistencia, conjugación, integración y movilización del cromosoma. Transposones y secuencias de inserción. Mutagénesis en bacterias. Transferencia horizontal de genes (THG).
5. Crecimiento Microbiano y su Control
Crecimiento de la población. Ciclo de crecimiento de las poblaciones. Velocidad de crecimiento y tiempo de generación. Medición del crecimiento. Efecto de factores ambientales sobre el crecimiento: temperatura, pH, disponibilidad de agua, oxígeno. Control de crecimiento microbiano. Métodos esterilizantes y no esterilizantes.
Calor, radiación, filtración. Control químico del crecimiento: desinfectantes, antisépticos, antibióticos. Acción de los agentes utilizados para el control microbiano. Resistencia bacteriana a los antibióticos y su relación con la THG.
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6. Introducción a la Virología
Desarrollo de la Virología. Virus y Viriones. Propiedades generales de los virus. Crecimiento y Cuantificación del virus. Estructura de los virus. Capsulas helicoidales, icosaedricas. Ácidos Nucleicos. Cubiertas de los virus.
Replicación vírica: características generales. Etapas en la multiplicación vírica: fijación y penetración, producción de ácido nucleico y proteínas víricas. Diversidad Vírica: generalidades de los bacteriófagos virulentos, atemperados, filamentosos, transponible, bacteriófagos con ARN. Panorama de los virus animales:
virus con ARN de cadena positiva, de cadena negativa, bicatenario, replicación de virus animales con ADN.
Viroides y Priones.
Parte II Ecología Microbiana
7. Ambientes Microbianos
Definición de poblaciones, gremios y comunidades. El microorganismo y su microambiente. Introducción a los métodos de ecología microbiana. Detección, identificación y determinación de número bacteriano en muestras ambientales. Métodos culturales, fisiológicos y basados en los ácidos nucleicos.
Ambientes terrestres. Descripción del suelo. Organismos del suelo: microorganismos y fauna. Funciones de la microbiota y fauna del suelo. Redes alimentarias subterráneas.
Ambientes acuáticos. Planctónico, bentónico, bucle microbiano, tapetes microbianos, biofilms. Distribución de los microorganismos en hábitats de agua dulce y marinos. Fuentes hidrotermales submarinas.
Microbiología Urbana: Microbiología de los espacios domésticos e interiores. Fuente de patógenos. Fomites.
8. Interacciones Microbianas
Interacciones entre poblaciones microbianas, comunicación via quorum sensing. Interacciones entre microorganismos y las plantas: filosfera, rizosfera, bacterias simbióticas Rhizobium, endófitas Gluconoacetobacter, asociativas Azospirillum, patógenas Agrobacterium
Interacciones entre microorganismos y animales: Vibrio fischeri y bioluminiscencia en calamares, Bacillus thuringiensis y bacilos relacionados productores de insecticidas, bacterias thioautotroficas simbiontes de Riftia pachyptila, endosimbiontes: Buchnera aphidicola, Epulopiscium.
9. Ciclos Biogeoquímicos
Ciclos Biogeoquímicos: reservorios y transferencia. Ciclo del Carbono: metanogénesis y metilotrofia, acetogénesis, degradación de polisacáridos, de lignina. Ciclo del Nitrogeno: fijación del N2 molecular, amonificación, nitrificación, desnitrificación, anamox. Ciclo del S: transformaciones oxidativas y reductivas de azufre. Consecuencias de la interferencia humana con los ciclos naturales. Contaminación y biorremediación.
Degradación de petróleo y xenobioticos. Drenaje acido de minas.
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Parte III: Biotecnología Microbiana 10. Técnicas de ADN Recombinante
Perspectivas históricas. Genética bacteriana in vitro. Herramientas de la técnica de ADN recombinante. Enzimas de restricción. ADN sintético. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Hibridación. Secuenciación. Clonación Molecular. Vectores de clonación: plásmidos, fagos, cósmidos, cromosomas artificiales. Vectores de expresión.
Sistema de detección de clones. Bacterias recombinantes. Aplicaciones científicas.
11. Biotecnología microbiana industrial, farmacéutica y de los alimentos
Microorganismos involucrados en la producción de energías alternativas a partir de la biomasa: bioetanol, biogás. Producción de insulina, vacunas recombinantes, antibióticos. Producción de alimentos por microorganismos. Productos lácteos. Bebidas alcohólicas. Vinagre.
12. Aspectos Biotecnológicos de la ecología microbiana
Gestión de residuos sólidos. Compost: ciclos y grupos microbianos involucrados. Rellenos Sanitarios: fases aeróbicas y anaeróbicas, grupos fisiológicos involucrados. Gestión de residuos líquidos: lixiviados, efluentes industriales, aguas residuales: diferentes tratamientos y grupos microbianos involucrados.
Parte IV: Evolución y Diversidad Microbiana 13. Evolución procariota y Sistemática.
La tierra primitiva, el origen de la vida y la diversificación biológica. La vida primitiva y código molecular: el mundo con ARN. Orgánulos en eucariotas: endosimbiosis. Relaciones evolutivas entre los microorganismos.
Cronómetros evolutivos. Secuencias del ARN ribosómico y evolución celular. Secuencias signatura, sondas filogenéticas y análisis de la comunidad microbiana. Filogenia microbiana derivada de secuencias del ARN ribosómico. Características de los dominios de la vida. Jerarquía filogenética. Arboles filogenéticos. Filogenia de Bacteria y Archaea. Taxonomía microbiana y su relación con la filogenia. Taxonomía clásica. Taxonomía molecular. El concepto de especie y cepa en microbiología. Sistemas de clasificación: fenética, taxonomía numérica, filogenética. Nomenclatura y Manual de Bergey.
14. Genómica Microbiana
Técnicas de clonación genómica. Clonación y secuenciación genómica. Mapas genómicos. Bioinformática.
Características generales de los genomas microbianos. Evolución y familias génicas. Función génica y regulación: proteómica, micromatrices (ADN chips).
15. La Diversidad Procariota
Dominio Bacteria. Phylum: Proteobacteria: grupos de interés ambiental de las subclases alfa, beta y gama.
Phylum Firmicutes: actinobaterias, y grupos de interés ambiental con bajo contenido de CG. Dominio Archaea.
Euriarqueotas, Crenarqueotas, Korarqueotas.
Bacterias exóticas: Extremófilos hipersalinos, hipertermófilos, ambientes ácidos y congelados. Radioresistencia en bacterias: Deinococcus radiodurans. Ecosistema con un solo organismo: Desulforudis audaxviator. Bacterias en la Astrobiología. Bacterias con ADN sintético: Mycoplasma.
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Experiencias de laboratorio
Experiencia 1: Introducción a las técnicas microbiológicas y nutrición microbiana 1. Métodos de inoculación, manejo demuestras y toma de inóculos 2. Obtención y mantenimiento de cultivos puros
3. Observación de los requerimientos nutricionales de distintas cepas bacterianas
Experiencia 2: Observación de los microorganismos 1. Práctica de la técnica de extendido o frotis 2. Tinción de Gram
3. Observación de la morfología bacteriana
Experiencia 3: Métodos de Control de crecimiento microbiano
1. Estimación de la eficiencia de desinfectantes / antisépticos de uso común.
Experiencia 4: Métodos de ecología microbiana: Ambiente suelo Métodos cultivables: determinación de número de bacterias
1. Determinación del número de UFC por gramo de suelo 2. Reconocimiento de colonias de bacterias y Actinomicetes Métodos Fisiológicos: determinación de actividad biológica
1. Método de desprendimiento de CO2
2. Método de la enzima deshidrogenasa Métodos de ADN
1. Obtención del ADN del suelo
2. Amplificación por PCR del gen ADNr 16S
Experiencia 5: Interacción entre los microorganismos y las plantas: rizobios Análisis molecular de diferentes especies de rizobios
1. Obtención del ADN de las cepas
2. Amplificación por PCR del intergen ADNr 16S-23S
Seminarios de discusión de temas microbiológicos.
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