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Ficha de asignatura – Grado en Biología
Datos básicos de la asignatura
AsignaturaBIOLOGÍA DE LA CONTAMINACIÓN
TipoOptativa
Créditos ECTS
Créditos Totales6
Teóricos2,7
Prácticos1,8
Seminarios1,2
Tutorías y evaluación0,3
CursoCuarto
SemestreSéptimo
Departamentos responsablesMicrobiología-III, Ecología, Biología Vegetal I (Botánica y Fisiología Vegetal)
Profesor responsable
Nombre y ApellidosSilvia Díaz del Toro
DepartamentoMicrobiología-III
Teléfono91 394 49 68
Correo electrónicosilviadi@bio.ucm.es
ProfesoresConsultar la agenda docente
Datos específicos de la asignatura
DescriptorCirculación de los principales elementos biogénicos. Grupos de microorganismos implicado, fisiología. Tipos de contaminación y contaminantes: aspectos biológicos y ecológicos. Mecanismos de toxicidad de los contaminantes. Mecanismos de resistencia biológica. Sistemas biológicos para la detección de los contaminantes. Biomarcadores. Biosensores. Bioensayos. Bioindicadores. Bioeliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos. Bioprevención de la contaminación ambiental. Aplicaciones biológicas de uso agrícola e industrial para un desarrollo sostenible.
RequisitosNinguno
RecomendacionesSe recomienda haber superado el Módulo de Materias Básicas y el Módulo Fundamental
Competencias
Competencias transversales y genéricas










- Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento, los organismos y sistemas biológicos (CG1).


- Continuar estudios de postgrado en áreas especializadas, en áreas de Biología o multidisciplinares (CG3).


- Expresar rigurosamente los conocimientos biológicos adquiridos, de modo que sean bien comprendidos en el ámbito docente y/o especializado (CG4).


- Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en el área de Biología (CG6)


- Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información biológica (CG8).


- Demostrar razonamiento crítico (CT2)


- Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles, a través de Internet (CT4).


- Adquirir conciencia de riesgos y problemas medioambientales, que conlleva su ejercicio profesional (CT6).


- Integrar creativamente conocimientos y aplicarlos a la resolución de problemas biológicos (CT10).


- Adquirir capacidad para la toma de decisiones (CT16)



Competencias específicas










CE1: Comprender la necesidad de circulación  de los elementos biogénicos y la importancia de la diversidad fisiológica microbiana en estos ciclos.


CE2: Reconocer los distintos tipos de contaminación ambiental y contaminantes ambientales.


CE3: Analizar los distintos tipos de contaminantes ambientales, su origen, distribución y destino, así como sus efectos biológicos y ecotoxicológicos.


CE4: Analizar, identificar y valorar los distintos elementos biológicos que se utilizan para detectar la contaminación ambiental.


CE5: Reconocer e identificar problemas de contaminación y plantear estrategias de biorrecuperación..


CE6: Reconocer e identificar sistemas, productos o procesos microbianos que previenen la contaminación ambiental



Objetivos
Objetivos










- Conocer los ciclos de los principales elementos biogénicos y los grupos fisiológicos microbianos que intervienen en las distintas etapas.


- Conocer los principales tipos de contaminación ambiental, su origen y naturaleza.


- Conocer los principales tipos de contaminantes ambientales, sus mecanismos de acción, dispersión y circulación


- Aprender los  efectos de distintos contaminantes en los diferentes  niveles de la escala de organización biológica, desde el nivel de organización molecular hasta el de comunidad.


- Conocer los diferentes mecanismos de resistencia de los sistemas biológicos frente a contaminantes ambientales.


- Aprender los principales instrumentos biológicos (Biomarcadores, biosensores, bioensayos y bioindicadores) para detectar  la contaminación ambiental, sus aplicaciones y limitaciones, así como valorar la calidad ecológica.


- Conocer las diferentes estrategias de biorrecuperación de ambientes contaminados por metales pesados


- Conocer distintas metodologias biológicas de biorrecuperación de ambientes contaminados con compuestos orgánicos xenobióticos.


- Aprender distintas alternativas no contaminantes de origen biológico a productos de uso agrícola e industrial.



Metodología
Descripción










La docencia teórica se llevara a cabo mediante exposiciones orales del profesorado, con el apoyo de medios audiovisuales: proyecciones con esquemas, dibujos, videos y otros elementos. Se utilizará el Campus Virtual como plataforma de apoyo para el proceso de aprendizaje tutelado de los alumnos, allí dispondrán de material complementario para prácticas  seminarios y exposiciones, así como material bibliográfico, calendario y foro de debate. Se prevén seminarios de dos tipos; por una parte, exposiciones o conferencias impartidas por los profesores y expertos sobre aspectos complementarios del programa teórico y por otra parte, la preparación en grupos de temas multidisciplinares relacionados con el programa teórico. Los contenidos de la asignatura se completan con el desarrollo de experiencias prácticas en el laboratorio, análisis de casos prácticos y dos salidas, con carácter obligatorio y de media jornada, una de ellas a una depuradora de aguas residuales y otra, para analizar la contaminación de determinados ecosistemas de la Comunidad de Madrid



Distribución de actividades docentesHoras% respecto del total
Clases teóricas 2541,6
Clases prácticas 2236,66
Exposiciones y/o seminarios 1016,66
Tutoria 23,33
Evaluación 11,6
  
Trabajo presencial 6040
Trabajo autónomo 9060
Total 150
Bloques temáticos










Bloque  I: Aspectos ecológicos de la contaminación


Bloque II: Ciclos biogeoquímicos. Perturbaciones.


Bloque III: Biotransformación y mecanismos de toxicidad de los contaminantes.


Bloque IV: Sistemas biológicos para la detección de la contaminación


Bloque V: Bioprevención y bioeliminación de la contaminación



Evaluación
Criterios aplicables










La evaluación de la asignatura será global y constará de un examen escrito para evaluar los conocimientos adquiridos en las clases teóricas, que representará un 65% de la calificación global. Además, los alumnos realizarán  prácticas de asistencia obligatoria, cuya calificación representará un 25% de la calificación global .Por último, se realizarán seminarios de carácter obligatorio, que representarán un 10% del total.



Organización semestral
Organización semestralConsultar la agenda docente
Temario
Programa teórico










Bloque temático I: Aspectos ecológicos de la contaminación


Tema 1. Contaminación. Tipos de contaminación .Origen, dispersión y circulación de los contaminantes ambientales. Escalas de acción de la contaminación.


 


Bloque temático II: Ciclos biogeoquímicos. Perturbaciones


Tema 2.. La energía y  la materia: Ciclos biogeoquímicos. Ciclo del carbono. Afloramientos. Metanogénesis. Metilotrofía. Oxidación anaerobia de metano por consorcios microbianos.


Tema 3. Ciclo del nitrógeno. Fijación biológica de nitrógeno.  Nitrificación. Desnitrificación. Oxidación anaerobia de amonio. Incidencia de los ciclos del carbono y nitrógeno en el calentamiento global y destrucción capa de ozono.


Tema 4. Ciclo del azufre. Sulfooxidación. Reducción de sulfatos. Ciclo del hierro. Bacterias oxidantes y reductoras de hierro. Drenaje ácido. Lluvia ácida.


 


Bloque temático III: Biotransformación y toxicidad de contaminantes


Tema 5. Biotransformación. Naturaleza y tipos de contaminantes químicos. Toxicocinética. Reacciones de fase I y de fase II. Interacciones entre contaminantes.


Tema 6. Efectos tóxicos de contaminantes. Dianas moleculares y celulares de contaminantes químicos y físicos. Mecanismos biológicos de resistencia. Efectos ecotoxicológicos. Contaminación trófica. Eutrofización.


 


Bloque temático IV: Sistemas biológicos de detección de la contaminación


Tema 7. Biomarcadores. Clasificación y especificidad. Principales biomarcadores.


Biosensores: elementos y tipos. Biosensores moleculares y celulares.


Tema 8. Bioindicadores. Concepto y tipos. Principales bioindicadores animales, vegetales y microbianos. Bioensayos. Parámetros biológicos y medidas de respuesta. Bioensayos validados de citotoxicidad y de genotoxicidad.


 


Bloque temático V: Bioprevención y bioeliminación de la contaminación


Tema 9. Bioprevención de la contaminación. Desulfuración de carbón. Plásticos de origen biológico. Abonos microbianos. Insecticidas biológicos.


Tema 10. Biorrecuperación. Cometabolismo. Biorrecuperación "ex situ". Compostaje. Biorreactores. Columnas de adsorción.  Biorrecuperación "in situ". Bioestimulación. Bioincremento. Estrategias de manipulación genética para la biorrecuperación.


Tema 11. Introducción a la fitorremediación. Definición. Tecnologías. Estrategias de Fitorremediación. Plantas en fitorremediación. Ventajas y desventajas de la fitorremediación.



Programa práctico










- Bioensayos de citotoxicidad . Biosensores.


- Determinación de la calidad biológica del agua, aplicando índices biológicos normalizados.


- Ensayos de biorremediación. Consorcios.


- Detección de contaminación microbiana de origen fecal. Impacto ambiental


- Análisis de casos reales de contaminación y biorrecuperación


Se realizarán dos salidas prácticas de media jornada; una de ellas, a una depuradora de aguas residuales urbanas y otra, para recoger muestras ambientales ó analizar ambientes contaminados.



Seminarios










- Biorrecuperación de la contaminación por hidrocarburos.


- Biodegradación y biodetección de materiales explosivos.


- Bioindicadores microbianos de la calidad del agua.


- Biondicadores vegetales de la calidad ambiental.


- Interacciones planta-microorganismos en la biorrecuperación


- Fitorrecuperación de suelos.


- Diseño de protocolos para evaluar la genotoxicidad de compuestos industriales.


 -Contaminantes prioritarios: Evaluación de riesgos con fines legislativos.


- Aplicaciones de ingenieria genética en biorrecuperación: Estrategias y limitaciones.    Contención


- El programa REACH ( Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical substances)



Bibliografía










R.M. Atlas & J. Philip. 2007. Applied microbial solutions for a real-world environmental cleanup. ASM Press.


Conti, M.E. 2008. Biological monitoring: Theory and Applications. WIT Press.


Fulekar, M.H. 2010. Environmental biotechnology. CRC Press.


Jorgensen, E. 2010. Ecotoxicology. Academic Press.


Hill, M.K. 2004. Understanding Environmental Pollution. Cambridge University Press.


Landis, W.G. y Sofield, R.M. 2010. Introduction to environmental toxicology. CRC Press.


Markert, B.A. et al. 2003. Bioindicators and biomonitors: principes, concept and applications. Academic Press.


Silby, R.M.y Walker, C.H. 2012. Principes of ecotoxicology. 4ª ed. CRC Press.


Singh, S.N. 2007. Environmental bioremediation technologies. Springer.


Yu, M.-H. 2011. Environmental toxicology: Biological and health effects of pollutants. 3ª ed. CRC Press.


Textos disponibles en la biblioteca de la Universidad Complutense


Clements, W. y Newman, M.C. 2002. Community Ecotoxicology. John Wiley & Sons.


Crawford, R.L. & D.L. Crawford. 2005. Bioremediation: Principes and applications. Cambridge University Press.


Hoffman, D.J. et al. 2003. Handbook of ecotoxicology. Lewis Publishers.


Manahan, S.E. 2007. Introducción a la química ambiental. Ed. Reverté.


Ramade, F. 2005. Écologie appliquée, 6ª éd. Dunod.


Spiro, T.G. y Stigliani, W.M. 2004. Química medioambiental. 2ª ed. Ed. Pearson-Prentice Hall.


Talley, J.W. 2006. Bioremediation of recalcitrant compounds. Taylor and Francis


Vallero, D.A. 2010. Environmental Biotechnology: a biosystem approach. Academic Press.


Algunas páginas web útiles


- Comisión Europea. Medio Ambiente.http://www.ec.europa.eu/environment


-Ministerio de Medio Ambiente de España: http://www.mma.es/


- Agencia Europea de Medio Ambiente: http://www.eea.europa.eu/es


-Unites States Environmental Protection Agency: http://www.epa.gov
-Convenio de Ginebra sobre Contaminación Atmosférica Transfronteriza: http://www.unece.org/env/lrtap/


-Intergovernmental Panel on Climate Change: http://www.ipcc.ch/


-Programa de las Naciones Unidas para el Medioambiente: http://www.unep.org/


-PROTOCOLOS DE MUESTREO BIOLÓGICOS (Método de Evaluación de la Calidad de las Aguas Para determinar el estado ecológico de las masas de agua se han puesto en marcha los nuevos Programas de Seguimiento del estado de las aguas superficiales que, entre otros parámetros, proporcionan la información necesaria sobre los elementos de calidad biológicos definidos en el anexo V de la Directiva Marco del Agua para la clasificación del estado ecológico. Ministerio de Medio ambiente, Medio Rural y Marino Confederación Hidrográfica del Ebro): http://www.marm.es/es/agua/temas/estado-y-calidad-de-las-aguas/



 



 



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