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Grado en Biología

Guía docente de la asignatura


BIOTECNOLOGÍA MICROBIANA

Curso 2023-2024


Datos básicos de la asignatura
TipoOptativaCursoCuartoSemestreSéptimo
Departamento/s responsable/sGenética, Fisiología y Microbiología (U.D. Microbiología); Biodiversidad, Ecología y Evolución (U.D. Biomatemática)
Créditos ECTSCréditos Totales: 6         Teóricos: 2,7         Prácticos: 1,5         Seminarios: 1,5         Tutorías y evaluación: 0,3         
Profesor/es responsable/sNombre y Apellidos: Antonio Santos de la Sen
Departamento: Genética, Fisiología y Microbiología (U.D. Microbiología)
Teléfono: 91 3944962;        Correo electrónico: ansantos@bio.ucm.es
ProfesoresConsultar la agenda docente
Datos específicos de la asignatura
DescriptorLa Biotecnología microbiana estudia los microorganismos y los procesos que derivan de los mismos a gran escala, con el fin de obtener productos de interés para el ser humano. Se estudia el aislamiento, selección y conservación de microorganismos industriales, así como los factores ambientales que modifican su crecimiento, la obtención de metabolitos primarios y secundarios en las principales industrias de interés biotecnológico (disolventes, aditivos, polímeros, productos alimenticios, sanitarios y agrícolas). Se estudian los procesos de escalado así como los de diseño de birreactores y los procesos de eliminación de microorganismos empleados en la industria. Por último se estudian los aspectos relacionados con la modificación genética de microorganismos y su aplicación en el desarrollo de nuevos productos de interés biotecnológico.
RequisitosNinguno
RecomendacionesSe recomienda haber superado el Módulo de Materias Básicas y el Módulo Fundamental
Competencias
Competencias transversales y genéricas

COMPETENCIAS TRANSVERSALES 

CG01 - Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento, los organismos y sistemas biológicos.


 

Competencias específicas

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CE01 - Capacidad para analizar, identificar y clasificar los organismos vivos, así como sus restos y señales de su actividad y evidencias paleontológicas.

CE02 - Capacidad para planificar, desarrollar y controlar procesos biológicos industriales, agropecuarios y biotecnológicos.

CE03 - Capacidad para producir, transformar, manipular, conservar, identificar y controlar la calidad de los organismos y materiales de origen biológico, incluidos los alimentos.

CE04 - Capacidad para identificar, evaluar y controlar los agentes biológicos que afectan a la conservación de toda clase de materiales y productos, incluidos los alimentos.

CE05 - Capacidad para desarrollar estudios biológicos y control de la acción de productos químicos y biológicos de utilización en la sanidad, agricultura, industria y servicios.

CE06 - Capacidad para identificar y evaluar los agentes biológicos patógenos y sus productos tóxicos. Controlar infecciones y plagas.

CE07 - Capacidad para desarrollar estudios y análisis clínicos, funcionales, microbiológicos e inmunobiológicos de muestras biológicas, incluidas las de origen humano.

CE11 - Capacidad para desarrollar estudios de planificación y explotación racional de los recursos naturales renovables, terrestres y marítimos.

CE12 - Capacidad para realizar análisis biológicos, control y depuración de las aguas.

CE15 - Capacidad para desarrollar estudios, analizar y tratar la contaminación industrial, agrícola y urbana.

CE16 - Capacidad para desarrollar estudios y proyectos sobre Biología e impacto ambiental.

CE20 - Capacidad para ejercer la enseñanza y difusión de la Biología en todos los grados educativos y sectores de población y el asesoramiento científico y técnico de cualquier cuestión relacionada con la Biología.

CE15 - Capacidad para desarrollar estudios, analizar y tratar la contaminación industrial, agrícola y urbana.

CE16 - Capacidad para desarrollar estudios y proyectos sobre Biología e impacto ambiental.

CE20 - Capacidad para ejercer la enseñanza y difusión de la Biología en todos los grados educativos y sectores de población y el asesoramiento científico y técnico de cualquier cuestión relacionada con la Biología.

Objetivos
Objetivos

- Conocer los fundamentos generales del uso aplicado y biotecnológico de los microorganismos

- Familiarizar al estudiante con los problemas que han de enfrentar los procesos biotecnológicos microbianos, y habituarlo al tipo de razonamiento teórico, enfoque experimental y diseño industrial para resolver tales problemas.

- Dotar al estudiante con las habilidades intelectuales y manuales básicas para permitirle el tránsito desde los conocimientos microbiológicos hasta su aprovechamiento aplicado, especialmente lo que se refiere al control de los procesos de fermentación industrial y al manejo y mejora de cepas por métodos genéticos.

- Comprender las diferencias entre el metabolismo primario y secundario microbiano y su importancia en los procesos de bioproducción.

- Adquirir los conocimientos sobre los procesos de producción de sustancias de interés biotecnológico por microorganismos.

- Comprender los procesos escalado y su importancia a nivel industrial

- Aprender las técnicas básicas para la manipulación de microorganismos la obtención y purificación de productos en procesos biotecnológicos.

- Adquirir los conocimientos sobre los mecanismos que regulan los procesos de destrucción de microorganismos a nivel industrial.

- Estimular el espíritu crítico e inquisitivo, tanto por lo que se refiere a los aspectos técnicos de la microbiología industrial, como por las implicaciones sociales y éticas de la biotecnología en general y de la microbiana en particular

Metodología
Descripción

Docencia presencial:

- Clases teóricas, prácticas, seminarios y tutorías para el seguimiento continuado del programa.

- Los materiales docentes se proporcionarán por los profesores a través del campus virtual y de las herramientas que éste proporciona a sus usuarios, así como de materiales docentes más específicos proporcionados por los profesores.

- Se proporcionarán cuestionarios y material didáctico para la realización de trabajos y exposiciones.

- Las prácticas de laboratorio les aportarán una serie de destrezas sobre la manipulación de microorganismos y el desarrollo de proceso industriales que les permitirán realizar una interpretación correcta de los resultados experimentales.

- La evaluación, continua y secuencial permitirá conocer las destrezas, habilidades y conocimientos adquiridos en cada uno de los modos organizativos de la asignatura.


Distribución de actividades docentes
ActividadHoras% respecto presencialidad
Clases teóricas
2745
Clases prácticas
1525
Exposiciones y/o seminarios
Horas)
1525
Tutoria
23,3
Evaluación
11,7
Trabajo presencial
6040
Trabajo autónomo
9060
Total
150100
Bloques temáticos

BLOQUE 1.- INTRODUCCIÓN

BLOQUE 2.- CINETICA Y ENERGÉTICA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

BLOQUE 3.- TECNOLOGIA DE LAS FERMENTACIONES I

BLOQUE 4.- TECNOLOGÍA DE LAS FERMENTACIONES II

Evaluación
Criterios aplicables

La calificación final se obtendrá con:

Contenido teórico 60%, esta parte se valorará mediante un examen final.

Prácticas 25%.

Seminarios 15% (asistencia y participación 5%, realización de trabajos y su defensa 10%).

Para obtener el aprobado en la asignatura será necesario obtener una media de 5.0 puntos, con un mínimo de 4.0 puntos en cada una de las partes.


Organización semestral
Organización semestralConsultar la agenda docente
Temario
Programa teórico

BLOQUE 1.- INTRODUCCIÓN  

1.- Concepto de Biotecnología microbiana. Desarrollo histórico. La explotación de los microorganismos por el ser humano. Procesos microbianos de interés biotecnológico. El futuro de la biotecnología microbiana.  

2.- Microorganismos de interés en Biotecnología: Diversidad, aislamiento, selección y mantenimiento. Colecciones de cultivo.  

BLOQUE 2.- CINETICA Y ENERGÉTICA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO 

3.- Factores físico-químicos que afectan al crecimiento. Temperatura, pH, actividad de agua. Medios de cultivo industriales.  

4.- Modelos de crecimiento microbiano. Factores de rendimiento, tasa específica de consumo de sustrato y energía de mantenimiento. Ecuación de Monod.  

5.- Cultivo discontinuo, alimentado y continuo. Escalado. Diseño de biorreactores.  

BLOQUE 3.- TECNOLOGIA DE LAS FERMENTACIONES I.  

6.- Producción de metabolitos primarios I. Productos derivados de la fermentación alcohólica: Etanol, vino, cerveza, pan.  Productos derivados de la fermentación acética: el vinagre.  

7.- Producción de metabolitos primarios II. Productos derivados de la fermentación láctica: yogures, leches fermentadas, quesos, probióticos y prebióticos. Productos cárnicos y vegetales fermentados.  

8.- Producción de metabolitos primarios III. Otros metabolitos primarios: ácido cítrico, aminoácidos, polisacáridos, enzimas y biomasa microbiana.  

9.- Producción de metabolitos secundarios. Producción de antibióticos: Los antibióticos β-lactámicos.  

10.- Microorganismos modificados genéticamente para la obtención de productos de interés biotecnológico: vacunas, hormonas, antibióticos e insecticidas biológicos.  

BLOQUE 4.- TECNOLOGÍA DE LAS FERMENTACIONES II.   

11.- Conservación y esterilización de productos biotecnológicos. Tratamientos térmicos, pasteurización, método UHT. Radiaciones. Atmósferas modificadas.  Conservantes.

Programa práctico

Práctica 1.- Cinética de lavado y determinación de la tasa de dilución de un fermentador.  

Práctica 2.- Inmovilización de levaduras en alginato para la producción de cerveza: Sacarificación, inmovilización, inoculación y valoración del proceso de fermentación alcohólica.  

Práctica 3.- Muerte térmica de microorganismos. Pasteurización de la leche: pruebas de la fosfatasa y de la reductasa.  

Práctica 4.- La fermentación láctica: producción de yogur. Observación microscópica de los microorganismos implicados. Valoración de la producción de ácido láctico.

Seminarios

1.- Organización industrial

2.- Gestión de procesos industriales en biotecnología microbiana

3.- Mejora de procesos biotecnológicos industriales

4.- Capacidad de proceso y límites de control en procesos biotecnológicos

5.- Calibración de equipos de medida

6.- Limpieza y sanitación en industrias biotecnológicas

7.- Estudio comparativo y simulación de modelos de crecimiento microbiano I

8.- Estudio comparativo y simulación de modelos de crecimiento microbiano II

9.- Métodos de regresión y estimación de parámetros en modelos de crecimiento microbiano: ajuste de modelos a datos experimentales

10.- Modelización y simulación de modelos de inactivación microbiana por temperatura

Bibliografía