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Grado en Biología

Guía docente de la asignatura

BIORREMEDIACIÓN Y CONTROL AMBIENTAL

Curso 2020-2021


Datos básicos de la asignatura
TipoOptativaCursoCuartoSemestreSéptimo
Departamento/s responsable/sGenética, Fisiología y Microbiología; Departamento de 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: José Francisco Gómez Sánchez
Departamento: Departamento de Biodiversidad, Ecología y Evolución
Teléfono: 5987;        Correo electrónico: jofgomez@ucm.es
ProfesoresConsultar la agenda docente
Datos específicos de la asignatura
DescriptorEn esta asignatura se estudian los procesos de biorremediación ambiental, eliminación y solución de problemas medioambientales producidos por distintos tipos de contaminantes, mediante el empleo de distintas estrategias biotecnológicas, principalmente microbianas y vegetales. Se analizarán tanto estrategias convencionales como la biorremediación in situ y ex situ (como biorreactores). Se introducirán las estrategias metodológicas más actuales, basadas en métodos moleculares, como los estudios de metagenómica y la elaboración de librerías metagenómicas que contribuyen al estudio del potencial biorremediador de una comunidad. Se estudiarán los procesos de fitorremediación, los agentes contaminantes susceptibles y los mecanismos que desarrollan las plantas para realizar estos procesos. En los procesos de biorremediación juega un importante papel el control de los agentes biológicos; se estudiará el concepto de plaga, los efectos de las mismas sobre los espacios naturales, los diversos métodos de control y la gestión de plagas. Respecto a la recuperación de ambientes naturales se estudiará el funcionamiento y la estructura de los sistemas agrarios, la disponibilidad de nutrientes y la ralentización hídrica en áreas marginales, así como la gestión del espacio, la regulación de la diversidad biológica y la formalización
RequisitosNinguno
RecomendacionesSe recomienda haber superado el Módulo de Materias Básicas y el Módulo Fundamental
Competencias
Competencias transversales y genéricas

Competencias generales:

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

CG2. Reconocer la importancia de la Biología en diversos contextos y relacionarla con otras áreas de conocimiento.

CG6. Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en el área de la Biología.

CG7. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos.

CG10. Manipular con seguridad materiales químicos y organismos y valorar los riesgos de su uso, respetando los procedimientos de seguridad e impacto sobre el medio ambiente.

CG15. Valorar la importancia de la Biología en el contexto industrial, económico, medio ambiental, social y cultural.

Competencias transversales:

CT1. Elaborar y redactar informes de carácter científico.

CT2. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico.

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

Competencias específicas

Competencias específicas:

CE2. Planificar, desarrollar y controlar procesos biológicos industriales, agropecuarios y biotecnológicos.

CE4. Identificar, evaluar y controlar los agentes biológicos que afectan a la conservación de toda clase de materiales y productos, incluidos los alimentos.

CE5. Desarrollar estudios biológicos y control de la acción de productos químicos y biológicos de utilización en la sanidad, agricultura, industria y servicios.

CE6. Identificar y evaluar los agentes biológicos patógenos y sus productos tóxicos. Controlar infecciones y plagas.

CE10. Explicar y desarrollar propuestas en educación sanitaria y medioambiental.

CE15. Desarrollar estudios, analizar y tratar la contaminación industrial, agrícola y urbana.

Objetivos
Objetivos

-Comprender el concepto de biorremediación y las estrategias para la eliminación de diferentes tipos de contaminantes ambientales.

-Conocer la metodología para la caracterización de microorganismos con capacidades biorremediadoras específicas.

-Aprender los procedimientos básicos para la evaluación y seguimiento de la recuperación de los ambientes contaminados.

-Conocer el potencial biorremediador de una comunidad y las técnicas moleculares de estudio.

-Comprender los mecanismos de fitorremediación.

-Conocer y comprender el concepto de plaga y los factores las determinan.

-Conocer y comprender las implicaciones económicas y sociales de la gestión de plagas.

-Conocer y comprender los distintos métodos que se emplean para el control de plagas.

-Conocer y comprender los principales grupos de animales agentes de control.

-Relacionar los conocimientos adquiridos sobre plagas con un diagnóstico de situación.

-Relacionar los daños originados con una plaga con las distintas técnicas de control que los pueden paliar.

-Conocer los condicionantes físicos y culturales de los procesos biológicos productivos.

-Gestionar y explotar la biodiversidad.

Metodología
Descripción

Se aplicaran metodologías diferentes en función de las actividades programadas y los contenidos a desarrollar.

- Clases magistrales.

- Prácticas en laboratorio.

- Búsqueda y selección de bibliografía y recursos en internet en relación a la resolución de casos prácticos y a la elaboración y defensa de informes.

- Tutorías individuales y en grupos pequeños.

- Visita a centros especializados y a zonas donde se hayan aplicado procedimientos de biorremediación.

Distribución de actividades docentes
ActividadHoras% respecto presencialidad
Clases teóricas
2745
Clases prácticas
1830
Exposiciones y/o seminarios
Horas)
1220
Tutoria
23,33
Evaluación
11,66
Trabajo presencial
6040
Trabajo autónomo
9060
Total
150100
Bloques temáticos

- Biorremediación microbiana y fitorremediación

- Control de plagas

- Ecología de los sistemas agrarios

Evaluación
Criterios aplicables

La evaluación de los estudiantes será continua y la calificación final será el compendio de la labor realizada durante el curso en las actividades programadas:

- Pruebas objetivas de conocimientos: 60%.

- Prácticas: 20%.

- Realización y defensa de trabajos y casos prácticos: 15%.

- Actitud y participación: 5%.

Será necesario tener al menos un 50% de la calificación correspondiente a cada apartado para poder aprobar la asignatura.

Organización semestral
Organización semestralConsultar la agenda docente
Temario
Programa teórico

BLOQUE TEMÁTICO I. Introducción a la biorremediación. Estrategias y metodología para la recuperación de ambientes contaminados

Tema 1. Conceptos de contaminación y biorremediación. Bioindicadores y biomarcadores. Factores determinantes: biodegradabilidad, toxicidad, biodisponibilidad. Bioacumulación. Estrategias microbianas de biorremediación.

Tema 2. Biorremediación "in situ". Biotransformación: bioestimulación y bioincremento. Aireación forzada. Laboreo. . Biorremediación “ex situ”. Biorreactores. Compostaje. Columnas de biosorción/biodegradación. Ventajas y limitaciones de las tecnologías biológicas de eliminación de la contaminación.

Tema 3. Técnicas de estudio convencionales y moleculares. Ómicas (genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica). Análisis de la diversidad genética: identificación molecular, metagenómica, secuenciación masiva y técnicas FISH. Cepas modificadas genéticamente.

Tema 4. Interacciones biológicas y su importancia en biorremediación. Sintrofismo y cometabolismo. Comunidades microbianas complejas, consorcios microbianos. Biopelículas: colonización, desarrollo y aplicaciones.

Tema 5. Bioprospección de sistemas biológicos con capacidades potenciales de biorremediación .Determinación del potencial biorremediador de una comunidad: detección de especies y actividades microbianas. Micromatrices. Biosensores moleculares y celulares. Biomonitorización.

BLOQUE TEMÁTICO II. Microorganismos y biorremediación

Tema 6. Depuración de aguas residuales. Aguas residuales urbanas e industriales. Sistemas de depuración en suspensión y de película fija. Importancia de los microorganismos en la eliminación de contaminantes del agua residual: bacterias, protistas y hongos.

Tema 7. Biorrecuperación de la contaminación por metales pesados. Especiación, biotoxicidad y biodisponibilidad. Movilización de metales: lixiviación microbiana. Mecanismos de inmovilización de metales: bioacumulación, biosorción, bioprecipitación. Transformación biológica y biovolatilización. Estrategias moleculares aplicadas a la biovolatilización microbiana de mercurio.

Tema 8. Biorrecuperación de la contaminación por compuestos orgánicos recalcitrantes y/o xenobióticos: biodegradación aerobica y anaeróbica. Hidrocarburos alifáticos y aromáticos: oxidación aerobica y anóxica.

Tema 9. Origen y composición del petróleo. Biorremediación de la contaminación por petróleo. Microorganismos degradadores de petróleo: cepas adaptadas y cepas modificadas genéticamente. Surfactantes químicos y biológicos. Enmiendas comerciales.

BLOQUE TEMÁTICO III. Fitorremediación

Tema 10. Fitorremediación: concepto y tipos. Procesos involucrados. Contaminantes susceptibles de ser tratados. Plantas utilizadas. Atenuación natural. Ventajas y limitaciones. Mecanismos de fitoremediación y evaluación del riesgo.

Tema 11. Fitorremediación de metales. Fitoextracción. Pared celular y exudados de raíz. Fitoquelatinas. Compartimentación vacuolar. Biotransformación. Mecanismo de reparación celular. Transformación de moléculas orgánicas xenobióticas.

BLOQUE TEMÁTICO IV. Control de plagas

Tema 12. Concepto de plaga. Factores ambientales. Daños económicos, sociales y ambientales. Diferentes estatus de plaga.

Tema 13. Introducción a los principales métodos de control. Diagnóstico de situación: niveles de infestación y umbrales de tolerancia. Evaluación de riesgos. Medidas correctoras y prevención. Métodos mecánicos. Métodos físicos.

Tema 14. Control químico. Aspectos generales de los plaguicidas. Clasificación y tipos de plaguicidas. Modos de actuación. Formulación. Ventajas y limitaciones. Fenómenos de resistencia.

Tema 15. Control biológico. Lucha autocida. Otros métodos de control.

Tema 16. Gestión de plagas: Cuarentenas. Control integrado. Normativas vigentes.

BLOQUE TEMÁTICO V. Control en sistemas agrarios

Tema 17. Sistemas agrarios: estructura, funcionamiento y función.

Tema 18. Recursos naturales. Requerimientos humanos ligados a la alimentación y consumo energético. Secuencia de la interacción humanidad-ecosfera.

Tema 19. Modelos de formalización estructura socioeconómica-estructura ecológica. Predicciones de cambio global y dilemas biotecnológicos.

Programa práctico

- Visitas a centros especializados y de investigación así como a zonas donde se hayan aplicado técnicas de biorremediación.

- Se estudiarán en el laboratorio diversos agentes de control biológico.

- Se diseñarán estrategias de biorremediación para recuperar ecosistemas con distintos tipos de contaminación.

Seminarios

- Contaminantes emergentes.

- Nuevas tecnologías para la eliminación de la contaminación en las aguas.

- Plantas transgénicas y fitorremediación.

- Fitorremediación de contaminantes orgánicos.

- Control de plagas en la industria alimentaria.

- Control integrado de mosquitos.

- Control integrado de especies exóticas invasoras.

- Simulación de modelos de poblaciones en el control de plagas.

- Sistema agrario tradicional y moderno.

- Razas y variedades en agricultura y ganadería.

- La agricultura biológica a debate: aspectos técnicos, regulación y normativa.

Bibliografía

1) R.M. Atlas & J. Philip. 2007. Applied microbial solutions for a real-world environmental cleanup. ASM Press. En bibliotecas de la UCM

2) Marco, D. 2010. Metagenomics: Theory, methods and applications. Caister Academic Press.

3) H.-J. Jördening & J. Winter. 2004. Environmental Biotecnology: Concepts and Applications. VCH-Wiley. En bibliotecas de la UCM

4) S.N. Singh & R.D. Tripathi. 2007. Environmental Bioremediation Technologies. Springer. En bibliotecas de la UCM

5) R.P. Anitori (2012). Extremophiles: Microbiology and Biotechnology. Caister Academic Press.

6) R. Vilchez-Vargas et al. (2010). Metabolic networks, microbial ecology and "omics" technologies: towards understanding in situ biodegradation processes. Environmental Microbiology 12: 3089-3104.

7) R.L. Crawford and D.L. Crawford. Biorremediation principes and applications. Cambrige University Press. 2005

8) Botkin D.B. and Keller EA. 2007. Environmental Sciencie (6ª ed.) Wiley. N.Y.

9) Gonzalez Bernáldez, F. 2011. Ecología del paisaje. 2ª ed. FUNGOBE, Madrid.

10) Stahl, R.G. Jr., Kapuska, J.A., Munns .W.R. and Bruins, R.J.F. 2008. Valuation of Ecological Resources. SETAC, Pensacola.

11) Wali, M.K., Evrendilek, F and Fennessy, M. 2010. The Environment. CRC Press, London.

12) P. de Bach, 1992. Control biológico de las plagas de insectos y malas hierbas. CECSA, México. En bibliotecas de la UCM

13) J. Eilenberg & H.M.T. Hokkanen (ed.) 2006. An Ecological and Societal Approach to Biological Control. Kluwer. Academic Pub. En bibliotecas de la UCM

14) H.F. van Emden& M. W. Service, 2004. Pest and vector control. Cambridge University Press, En bibliotecas de la UCM

15) A.E. Viñuela, F. Budia Marigil y P. de Estal Padillo, l 1991. Los insecticidas reguladores del crecimiento y la cutícula. Boletín de sanidad vegetal. Plagas, 17(3): 391-400.

16) Á. Yagüe González y I. Tylko Bolívar 1993. Guía práctica de insecticidas, acaricidas y nematicidas. Mundi-Prensa Libros. Madrid. En bibliotecas de la UCM



Adenda por EMERGENCIA SANITARIA COVID19 a la Guía Docente de la asignatura BIORREMEDIACIÓN Y CONTROL AMBIENTAL (Curso Académico 2020-2021)
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 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.

METODOLOGÍA

Docencia Semipresencial:

  • Clases teóricas: se impartirán mediante videoconferencia a través del Campus Virtual (Blackboard Collaborate), preferentemente de forma síncrona, y, en caso de necesidad, como asíncrona. En el caso de las primeras se respetarán los horarios planificados previamente. Además, el estudiante dispondrá a través del Campus Virtual de recursos de apoyo para partes específicas de la asignatura (audiovisuales, artículos de lectura, manual de la asignatura, etc.). De forma excepcional, se podrán grabar las clases para ponerlas a disposición de los estudiantes.
  • Seminarios: se realizarán de forma síncrona a través de la plataforma Blackboard Collaborate del Campus Virtual. Se planteará la presentación de trabajos y otras actividades relativas a los seminarios impartidos.
  • Prácticas: sólo aquellas actividades prácticas que requieran equipamientos, materiales y/o contenidos que no puedan ser sustituidos por actividades en remoto, se llevarán a cabo de forma presencial. El resto de las prácticas se realizarán en remoto a través del Campus Virtual de la asignatura mediante recursos interactivos, contenidos multimedia, material audiovisual, aplicaciones, etc. Además, el estudiante dispondrá a través del Campus Virtual de recursos de apoyo para partes específicas de la asignatura (audiovisuales, artículos de lectura, manual de la asignatura, etc.)

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). Dichas actividades presenciales se adaptarán mediante recursos interactivos, contenidos multimedia, material audiovisual, aplicaciones, etc. Además, el estudiante dispondrá de recursos de apoyo (audiovisuales, artículos de lectura, manual de la asignatura…) a través del Campus Virtual de la asignatura.

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 por cada profesor en el escenario presencial.

 

EVALUACIÓN

Docencia semipresencial:

La evaluación se desarrollará de forma preferentemente presencial. Además, según el criterio de los profesores de cada bloque de la asignatura, se podrán establecer actividades de evaluación continua (el desarrollo de casos prácticos, supuestos, ejercicios, debates, cuestionarios, etc.) que complementarán la calificación y facilitarán la evaluación en caso de no poder realizarse la misma de modo presencial.

Los criterios de evaluación serán los establecidos en la guía docente de la asignatura, realizando las pruebas en remoto si así fuera necesario, mediante la entrega de trabajos utilizando para ello el campus virtual, así como la realización de pruebas de evaluación específica mediante esta misma plataforma.

Docencia a distancia:

Los criterios de evaluación en un escenario totalmente virtual serán los establecidos en la guía docente de la asignatura, realizando las pruebas en remoto mediante la entrega de trabajos utilizando el campus virtual, así como la realización de evaluaciones mediante esta misma plataforma. 

La identificación de los estudiantes durante la realización de las pruebas de evaluación 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 e individuales previamente acordadas con los estudiantes interesados (Blackboard Collaborate, Google Meet o similar).