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Grado en Biología

Guía docente de la asignatura

BIOLOGÍA DE LA CONTAMINACIÓN

Curso 2021-2022


Datos básicos de la asignatura
TipoOptativaCursoCuartoSemestreSéptimo
Departamento/s responsable/sGenética, Fisiología y Microbiología; Biodiversidad, Ecología y Evolución
Créditos ECTSCréditos Totales: 6         Teóricos: 2,7         Prácticos: 1,8         Seminarios: 1,2         Tutorías y evaluación: 0,3         
Profesor/es responsable/sNombre y Apellidos: Silvia Díaz del Toro
Departamento: Genética, Fisiología y Microbiología
Teléfono: 91 394 49 68;        Correo electrónico: silviadi@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 de manera presencial en el aula y si fuera necesario también en remoto. 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. Se realizarán de forma semi-presencial. Algunos temas serán presentados y discutidos de forma presencial mientras que otros serán dirigidos y tutorizados en remoto. Si no fuera posible la presencialidad en el aula, serán realizados a través de la plataforma Microsoft Teams del Campus Virtual (o plataformas alternativas: Google Meet, Zoom…). 

Los contenidos de la asignatura se completan con el desarrollo de experiencias prácticas en el laboratorio, análisis de casos prácticos y dos salidas si la situación sanitaria lo permite, 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 docentes
ActividadHoras% respecto presencialidad
Clases teóricas
2541,6
Clases prácticas
2236,66
Exposiciones y/o seminarios
Horas)
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 se desarrollará de forma preferentemente presencial, siempre y cuando la situación sanitaria lo permita.
En caso de no poder realizarse la misma de modo presencial, los exámenes se realizarán en remoto a través de la plataforma del Campus Virtual (plataforma Microsoft Teams)
Los criterios de evaluación serán los siguientes:
Teoría: un 65% de la calificación global.
Prácticas: 25% de la calificación global.
Seminarios: 10% del total.
En la evaluación a distancia:
La identificación de los estudiantes durante la realización de las pruebas incluye la autenticación mediante el correo electrónico institucional (cuenta de usuario y contraseña) para acceder al Campus Virtual. También se podrá recurrir a la identificación mediante el uso de imágenes (videollamadas) o incluso el requerimiento de documento identificativo.
La revisión de exámenes se realizará preferentemente de modo presencial mediante sesiones previamente acordadas con el interesado.

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 una de ellas de jornada completa y otra, de media jornada a una depuradora de aguas residuales urbanas. Si no fuera posible la visita a las instaciones de la EDAR se sustituirá por una visita virtual.

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/



Adenda por EMERGENCIA SANITARIA COVID19 a la Guía Docente de la asignatura BIOLOGÍA DE LA CONTAMINACIÓN (Curso Académico 2021-2022)
Nota aclaratoria: Esta adenda a la Guía docente recoge las adaptaciones necesarias para poder atender la docencia en caso de que las condiciones sanitarias no permitan un escenario totalmente presencial. Como consecuencia de la situación sanitaria provocada por la COVID-19, el marco de docencia para el curso 2021-22 aprobado por el Consejo de Gobierno de la UCM y refrendado por la Facultad de Ciencias Biológicas, establece como planteamiento general un modelo mixto (semipresencial). Se trata de un marco transitorio mientras estén vigentes las condiciones sanitarias excepcionales, que incorpora escenarios de docencia que combina actividades presenciales y a distancia, que incluyen tanto entornos físicos como virtuales que permitan la interacción entre docentes y estudiantes a través de actividades tanto síncronas como asíncronas. No se descarta, no obstante, que ante un agravamiento de las condiciones sanitarias (confinamiento general o de grupos de estudiantes concretos) fuese necesario pasar a un escenario con toda la docencia a distancia.

Docencia semipresencial:Esta adenda a la Guía docente recoge las adaptaciones necesarias para poder atender la docencia en caso de que las condiciones sanitarias no permitan un escenario totalmente presencial. Como consecuencia de la situación sanitaria provocada por la COVID-19, el marco de docencia para el curso 2020-21 aprobado por el Consejo de Gobierno de la UCM y refrendado por la Facultad de Ciencias Biológicas, establece como planteamiento general un modelo mixto (semipresencial). Se trata de un marco transitorio mientras estén vigentes las condiciones sanitarias excepcionales, que incorpora escenarios de docencia que combina actividades presenciales y a distancia, que incluyen tanto entornos físicos como virtuales que permitan la interacción entre docentes y estudiantes a través de actividades tanto síncronas como asíncronas. No se descarta, no obstante, que ante un agravamiento de las condiciones sanitarias (confinamiento general o de grupos de estudiantes concretos) fuese necesario pasar a un escenario con toda la docencia a distancia.
Clases teóricas: Se impartirán mediante videoconferencia a través del Campus Virtual (Microsoft Teams) o plataformas alternativas (Google Meet, Zoom…), de forma tanto síncrona como asíncrona. En el caso de las primeras se respetarán los horarios planificados previamente. Además, el estudiante dispondrá de recursos de apoyo (audiovisuales, artículos de lectura, presentaciones de las clases…) a través del Campus Virtual de la asignatura. También se podrán grabar las explicaciones de los temas teóricos de las clases para ponerlas a disposición de los estudiantes.
Seminarios: Se realizarán de forma semi-presencial. Algunos temas serán presentados y discutidos de forma presencial mientras que otros serán dirigidos y tutorizados en remoto. Si no fuera posible la presencialidad en el aula, serán realizados en remoto.
Prácticas: la presencialidad se reduce al 50% para sólo aquellas actividades que requieran equipamiento, materiales y/o contenidos que no puedan ser sustituidos por actividades en remoto. El resto de prácticas se realizarán en remoto a través del Campus Virtual de la asignatura mediante recursos interactivos, contenidos multimedia, material audiovisual, aplicaciones.
Salidas al campo y visita a la EDAR: se realizarán sólo para grupos reducidos. Si la situación sanitaria no permite la realización de las mismas, serán sustituidas por visitas virtuales.

Los criterios de evaluación serán los siguientes: la evaluación de la asignatura será global y se desarrollará de forma preferentemente presencial, siempre y cuando la situación sanitaria lo permita. En caso de no poder realizarse la misma de modo presencial, los exámenes se realizarán a través de la plataforma remoto a través del Campus Virtual (plataforma Microsoft Teams) o plataformas similares (Google Meet, Zoom...).
Teoría: un 65% de la calificación global.
Prácticas: 25% de la calificación global.
Seminarios: 10% del total.

Docencia a distancia:
En caso de que la situación sanitaria lo requiera, las prácticas presenciales serán sustituidas por actividades en remoto a través del Campus Virtual (plataforma Blackboard Collaborate) o plataformas similares (Google Meet, Zoom…).
Tutorías: Tendrán lugar preferentemente de forma no presencial. En ambos escenarios la comunicación con los estudiantes tendrá lugar por varias vías: (1) a través del correo electrónico y (2) mediante sesiones síncronas a través de la plataforma existente en el Campus Virtual, previamente acordadas con los estudiantes interesados. El horario de las tutorías será el mismo que el establecido en el escenario presencial.

En la evaluación a distancia:
La identificación de los estudiantes durante la realización de las pruebas incluye la autenticación mediante el correo electrónico institucional (cuenta de usuario y contraseña) para acceder al Campus Virtual. También se podrá recurrir a la identificación mediante el uso de imágenes (videollamadas de Blackboard Collaborate, Google Meet o similar) o incluso el requerimiento de documento identificativo.
La revisión de exámenes se realizará preferentemente de modo no presencial mediante sesiones sincrónicas previamente acordadas con el interesado (Blackboard Collaborate, Google Meet o similar).