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Guia docente | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DATOS IDENTIFICATIVOS | 2023_24 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Asignatura | MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL | Código | 00208034 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Enseñanza |
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Descriptores | Cr.totales | Tipo | Curso | Semestre | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | Obligatoria | Cuarto | Primero |
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Idioma |
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Prerrequisitos | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Departamento | BIOLOGIA MOLECULAR |
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Responsable |
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Correo-e | arodg@unileon.es jjrubc@unileon.es |
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Profesores/as |
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Web | http://microbio.unileon.es/wordpress/ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Descripción general | La asignatura trata las muy diversas aplicaciones de los microorganismos en procesos de producción industrial y para proporcionar otros servicios. Se tratan los principales bioprocesos para producir antibióticos y otros fármacos, aminoácidos, alimentos y bebidas, ácidos orgánicos, solventes orgánicos, enzimas y otras proteínas; y aplicaciones «fuera de la factoría»: ambientales, agrícolas, biorremediación, biominería. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tribunales de Revisión |
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Competencias |
Código | |
A14074 | 208CE55 Organizar un proceso de búsqueda, selección y mejora de cepas de microrganismos con determinadas capacidades de producción. |
A14089 | 208CG1 Utilizar adecuadamente la terminología específica de la disciplina |
A14090 | 208CG10 Aplicar los conocimientos teóricos a la resolución de problemas |
A14092 | 208CG12 Localizar, analizar críticamente, sintetizar y gestionar la información |
A14097 | 208CG5 Trabajar de forma adecuada en el laboratorio, incluyendo seguridad, manipulación, eliminación de residuos químicos y/o biológicos y registro anotado de actividades. |
A14098 | 208CG6 Debatir razonadamente sobre un tema específico de la disciplina tomando como base aspectos científicos, legales, éticos y sociales |
B3776 | 208CE16 Observar, aislar e identificar microorganismos. |
B3819 | 208CE55 Organizar un proceso de búsqueda, selección y mejora de cepas de microrganismos con determinadas capacidades de producción. |
B3820 | 208CE56 Diseñar estrategias de producción y mejora de productos biotecnológicos. |
B3837 | 208CG12 Localizar, analizar críticamente, sintetizar y gestionar la información |
B3840 | 208CG3 Diferenciar estudios observacionales y experimentales. |
B3848 | 208CT10 Trabajar en equipo. |
B3850 | 208CT12 Pensamiento crítico |
B3851 | 208CT13 Mantener un compromiso ético. |
B3852 | 208CT2 Solución de problemas |
B3853 | 208CT3 Utilizar Internet como medio de comunicación y como fuente de información. |
B3854 | 208CT4 Habilidad de comunicación |
B3855 | 208CT5 Organizar y planificar el trabajo. |
C1 | CMECES1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. |
C2 | CMECES2 Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. |
C3 | CMECES3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. |
C4 | CMECES4 Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado |
C5 | CMECES5 Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía |
Resultados de aprendizaje |
Resultados | Competencias | ||
Comprender el desarrollo histórico de la microbiología industrial, su naturaleza multidisciplinar y en continua evolución | C1 C3 C4 |
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Conocer los distintos microorganismos de interés para la industria biotecnológica y los productos y servicios que se obtienen de ellos | A14089 A14092 |
C1 C3 C4 C5 |
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Conocer las bases bioquímicas y genéticas que subyacen a la producción de diferentes metabolitos y a los métodos de mejora de cepas | A14089 A14092 |
B3819 B3840 |
C1 C2 C3 C4 C5 |
Comprender cómo la construcción y la operación de los distintos tipos de biorreactores se articulan con la variedad de microorganismos y producciones | A14074 |
C1 C2 C3 C5 |
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Completar las destrezas de manipulación, observación y procesamiento de los microorganismos en el laboratorio. Aplicar las técnicas de enriquecimiento y selección de microorganismos útiles para determinados bioprocesos | A14074 A14090 A14097 A14098 |
B3776 B3848 B3852 B3854 B3855 |
C1 C2 |
Comprender los principios del diseño experimental de una fermentación en matraces y adquirir las habilidades de manipulación para la puesta en marcha de la fermentación y la toma de muestras manteniendo inalterado el curso de los cultivos | A14074 |
B3848 B3850 B3852 B3855 |
C1 C2 |
Describir las características de los principales bioprocesos microbianos en las áreas alimentaria, biosanitaria, ambiental, minera, agrícola, energética y de producción de sustancias químicas básicas | C1 C2 C3 C4 C5 |
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Asociar la metodología científica a las actividades de I+D características de la microbiología industrial | C1 C3 C5 |
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Organizar un proceso de búsqueda, selección y mejora de cepas de microrganismos con determinadas capacidades de producción | A14089 A14090 A14092 A14097 |
B3776 B3819 B3820 B3848 B3850 B3853 B3855 |
C1 C2 C3 C5 |
Valorar la actitud continua de aprendizaje y adaptación que deben exhibir los profesionales de la disciplina para mantenerse al día de los nuevos descubrimientos y desarrollos | B3851 |
C3 C5 |
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Justificar cómo las investigaciones y desarrollos en microbiología industrial son fundamentales para el avance hacia los objetivos del desarrollo sostenible | B3850 B3851 |
C3 C4 |
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Desarrollar la capacidad de búsqueda y utilización de fuentes bibliográficas y otras; aplicar el análisis crítico a la información recopilada y trabajar en equipo con entrega y eficiencia | A14089 A14092 |
B3819 B3837 B3848 B3850 B3851 B3853 B3855 |
C5 |
Contenidos |
Bloque | Tema |
I.- INTRODUCCIÓN | Tema 1. Introducción a la microbiología industrial. Definición y relación con otras disciplinas. Concepto de fermentación. Cinco tipos de procesos. Desarrollo histórico. Procesos fermentativos anteriores a la microbiología. Inicio de la microbiología y de sus aplicaciones. La era de los antibióticos y el desarrollo de nuevos procedimientos y de otras biomoléculas. La era de la ingeniería genética. El futuro de la microbiología industrial. Tema 2. Los microorganismos y la industria. Diversidad taxonómica y dónde encontrarlos. Diversidad de aplicaciones. Bioeconomía y sostenibilidad. Ventajas biotecnológicas sobre otros organismos. |
II. Fundamentos de la producción y de su mejora | Tema 3. Metabolismo. Requerimientos nutricionales. Naturaleza de las vías metabólicas. Vías catabólicas de carbohidratos y metabolismo central. Metabolismo primario y secundario. Tema 4. Crecimiento. Cinética del crecimiento microbiano. Cultivo discon-tinuo y continuo. Otros sistemas de cultivo. Tema 5. Cultivo y optimización. Ingredientes de los medios industriales. Principios en la elección de las materias primas. Partes de un proceso fermentativo. Optimización de medios y procesos. Conservación. Control de calidad del banco de cultivos. Propagación del inóculo. El escalado y los niveles de madurez tecnológica. Miniaturización de cultivos. Tema 6. Regulación del metabolismo. Regulación del metabolismo primario. Regulación del metabolismo secundario. Agrupaciones génicas biosintéticas. Bases moleculares de la regulación nutricional. Tema 7. Aislamiento de cepas. Obtención de cepas industriales. Criterios en la elección de una cepa. Métodos de selección. Plataforma Waksman. Cribado de gran rendimiento. Tema 8. Mejora de cepas. Propiedades para mejorar. Métodos de mejora de la producción de metabolitos de tipo I y II. Mejora de la producción de metabolitos secundarios. Plataformas de producción de proteínas recombinantes. Plataformas de producción. Aplicaciones de las técnicas ómicas. Conceptos de biología de sistemas y de biología sintética. |
III. Aplicaciones en la industria alimentaria | Tema 9. Cultivos iniciadores. Alimentos fermentados y microbios. Definición de cultivos iniciadores. Las levaduras y su domesticación. Producción industrial de levadura. Domesticación de bacterias del ácido láctico. Domesticación de mohos. Tema 10. Fermentación alcohólica. Masa madre y elaboración de pan. Elaboración de cerveza. Producción de vino. Microbiología de la vinificación. Fermentación maloláctica. Bacterias del acético y fabricación de vinagre. Tema 11. Fermentación láctica. Bacterias del ácido láctico. Fermentaciones lácticas en la industria láctea. Yogures y quesos. Otros alimentos fermentados. Probióticos. Proteína unicelular. |
IV. Producción de metabolitos primarios, polímeros y bioenergía | Tema 12. Producción de ácidos orgánicos. Biosíntesis de ácido cítrico. Proceso de producción. Aplicaciones. Producción de ácido láctico. Otros ácidos. Tema 13. Producción de aminoácidos por fermentación. Producción de ácido glutámico. Producción de lisina. Producción industrial de otros metabolitos primarios. Producción de biopolímeros. Tema 14. Producción de proteínas y biotransformaciones. Producción de enzimas a gran escala. Proteínas recombinantes. Inmovilización. Biotransformaciones. Tema 15. Biorrefinerías y bioenergía. Aprovechamiento de la biomasa. Bioetanol de primera generación. Bioetanol celulósico. Otros biocombustibles. |
Microbiología industrial biosanitaria | Tema 16. Antibióticos y otros metabolitos bioactivos. Metabolitos secundarios bioactivos. Función en la naturaleza. Clasificación por su estructura, mecanismo de biosíntesis y modo de acción. Otros productos biosanitarios: lovastatina, alcaloides del ergot, proteínas terapéuticas y probióticos. Tema 17. Mecanismos de biosíntesis de antibióticos. Antibióticos beta-lactámicos. Genética y biosíntesis de penicilinas, cefalosporinas y cefamicinas. Proceso de producción industrial de penicilina. Penicilinas semisintéticas. Antibióticos peptídicos ribosomales y no ribosomales. Antibióticos policétidos. Tema 18. Búsqueda de nuevos fármacos. El problema mundial de la resistencia a los antibióticos. Mecanismos de resistencia. Bioprospección y minería de genomas. Biosíntesis combinatoria. Fagoterapia. Reposicionamiento. Ensayos clínicos. |
VI. Microbiología industrial ambiental | Tema 19. Tratamiento de aguas residuales y residuos sólidos. Tratamientos biológicos de aguas residuales. Fangos activados. Tratamiento secundario anaeróbico. Humedales y fosas sépticas. Tratamiento de residuos sólidos. Compostaje. Tema 20. Aplicaciones agrícolas. Micorrización. Biofertilizantes. Biocontrol de plagas. Tema 21. Biominería y biorremediación. Biolixiviación. Detoxificación por bioprecipitación de metales. Biorremediación y bioaumentación. Derrames de petróleo en el mar. |
Planificación |
Metodologías :: Pruebas | |||||||||
Horas en clase | Horas fuera de clase | Horas totales | |||||||
Prácticas en laboratorios | 15 | 8 | 23 | ||||||
Tutorías | 2 | 0 | 2 | ||||||
Trabajos | 0 | 22 | 22 | ||||||
Sesión Magistral | 40 | 60 | 100 | ||||||
Pruebas mixtas | 3 | 0 | 3 | ||||||
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos |
Metodologías |
descripción | |
Prácticas en laboratorios | Las prácticas en laboratorio microbiológico abordarán algunos aspectos de la aplicación industrial de los microorganismos: fermentaciones para el estudio de la producción de antibióticos, cultivos para la detección de exoenzimas, aislamiento de biofertilizantes, análisis de las bacterias del yogur, elaboración de cerveza artesanal, bioensayos para el cribado de productores de antibióticos. |
Tutorías | Tutorías individuales o en grupo a demanda, presenciales o telemáticas. Dos tutorias de grupo; una a comienzos del curso para explicar cómo realizar el trabajo de grupo y una segunda tutoría en la parte final del curso para resolver cualquier tipo de dudas. |
Trabajos | Se realizará un trabajo en grupo sobre un aspecto del temario teórico. |
Sesión Magistral | Clases magistrales con apoyo de presentaciones y material de consulta (noticias, artículos, páginas web). Se utilizará la pizarra para las explicaciones. Se complementará la información por medio de la plataforma Moodle. |
Tutorías |
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Evaluación |
descripción | calificación | ||
Sesión Magistral | Aspectos evaluables: conocimiento y comprensión de la materia. Uso correcto de la terminología. Corrección ortográfica y gramatical, claridad de exposición. La materia se dividirá en dos partes iguales; cada una aporta un 30 % a la calificación. Es necesario superar las pruebas escritas de ambas partes (nota mínima de 5 sobre 10) para aprobar la asignatura. Se podrá realizar un examen parcial eliminatorio. Pruebas mixtas formadas por dos componentes: 1) preguntas de opción múltiple y 2) preguntas de ensayo o de respuesta corta. Para que se evalúe el segundo componente , el alumno ha de obtener al menos un 4,5 en el primero. |
60 % | |
Prácticas en laboratorios | Conocimiento y comprensión de los contenidos vistos. Destreza en los procedimientos. Interés en el desarrollo de la práctica y cuidado de herramientas y material. Memoria de prácticas: presentación completa y correcta interpretación de los resultados. La asistencia a las clases de prácticas es obligatoria para los alumnos que cursen la asignatura por primera vez. Al finalizar las prácticas se realizará una valoración que contemplará: 1) una evaluación del comportamiento en el laboratorio; 2) la entrega de una memoria de prácticas con los resultados obtenidos; 3) la realización de una prueba escrita (preguntas de opción múltiple). La no presentación de la memoria o la no presentación a la prueba escrita conllevará la pérdida automática de toda la puntuación. La ausencia no justificada de alguna de las clases prácticas supondrá suspender la asignatura en primera convocatoria. |
15 % | |
Trabajos | Calidad y suficiencia de contenido para los objetivos del trabajo. Correcta y completa colocación en el memorando de las fuentes empleadas; archivo bibliográfico completo; uso correcto de la terminología específica; cumplimiento formal de los requisitos de los archivos electrónicos y de los plazos de entrega. El portavoz que hayan nombrado los miembros del grupo, hará entrega telemática de un memorando (PDF) y un archivo con las referencias empleadas (formatos especificados). Se valorará con un 1/5 de la nota del trabajo, el cumplimiento de los plazos y de la estructura y formato especificados de lo entregado. Para el resto de la evaluación: prueba escrita con preguntas de respuesta corta para evaluar los contenidos del memorando, con tiempo limitado; durante la cual cada alumno podrá consultar un ejemplar del memorando de su grupo, que ha de ser exacto al del archivo electrónico entregado y sin anotaciones adicionales (se permite subrayado o resaltado). |
15 % | |
Otros | Participación en las clases teóricas: asistencia con aprovechamiento, actitud de interés y participación. Se efectuarán pruebas mixtas, controles de autoevaluación continua y de asistencia y se observará la actitud en clase. La aportación a la nota final podría llegar al 20 % para recompensar actitudes excelentes. |
10 % | |
Otros comentarios y segunda convocatoria | |||
En caso de no aprobar (nota inferior a 5,0) la prueba mixta de los contenidos teóricos, no se le suman el 40 % del resto de calificaciones. Pautas de actuación en los supuestos de plagio, copia o fraude en los exámenes: Se aplicará la normativa de la Universidad, pero especificando que en las pruebas de evaluación no se permitirán (excepto en lo indicado para el trabajo en grupo) libros de texto, apuntes, calculadoras, móviles, relojes, ni cualquier otro dispositivo electrónico con capacidad de almacenar, difundir u obtener información. Segunda convocatoria En la segunda convocatoria se mantendrán las notas, si aprobadas, de prácticas y del trabajo.Se mantiene la nota de participación. Se realizará la prueba mixta con las mismas características que para la 1ª convocatoria. Si no se han justificado las ausencias de las clases prácticas, se realizará una prueba mixta específica de los contenidos de las clases prácticas, en sustitución de la prueba normal y de la memoria de prácticas, cuya nota ha de ser superior a 8 sobre 10 para superar la asignatura. Penalización en las pruebas 1) Los exámenes con preguntas de opción múltiple, las respuestas incorrectas puntuarán negativamente. 2) Sobre el segundo componente de la prueba mixta de evaluación de contenidos teóricos: en las preguntas que incidan sobre contenidos esenciales (en las presentaciones se indicará cuáles son esos contenidos), la nota puede ser negativa si no se contesta o se hace de forma incorrecta. |
Fuentes de información |
Acceso a la Lista de lecturas de la asignatura |
Básica | |
El-Mansi, E.M.T., Neilsen, J., Mousdale, D.M., Allman, T., Carlson, R. (2019). Fermentation Microbiology and Biotechnology, Fourth Edition, CRC Press. Okafor, N., Okeke, B.C. (2017). Modern Industrial Microbiology and Biotechnology, Second Edition, CRC Press. Sánchez Angulo M. (2022). Pero ¿Qué Han Hecho Los Microbios Por Nosotros? Fundamentos De Biotecnología Industrial, 2.ª edición, García Maroto Editores. Stanbury, P.F., Whitaker, A., Hall, S.J. (2017). Principles of Fermentation Technology, Third Edition, Butterworth-Heinemann. Waites, M.J., Morgan, N.L., Rockey, J.S., Higton, G. (2001). Industrial Microbiology: An Introduction, Blackwell Science Ltd. Wilson, D.B., Sahm, H., Stahmann K.-P., Koffas, M. (2020). Industrial Microbiology, Wiley-VCH. |
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Complementaria | |
Glazer, A.N, Nikaido, H. (2007). Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology, Second Edition, Cambridge University Press. Moo-Young, M., (Editor Jefe) y col. (2019). Comprehensive Biotechnology, Third Edition, Pergamon. Ratledge, C., Kristiansen, B. (2006). Basic Biotechnology, Third Edition, Cambridge University Press. Renneberg, R., Süßbier, D., Berkling, V., Loroch, V. (2023).Biotechnology for Beginners, Third Edition, Academic Press. Saxena, S. (2015). Applied Microbiology, Springer. Schmid, R.D., Schmidt-Dannert, C. (2016). Biotechnology. An Illustrated Primer, Second Edition, Wiley-VCH. Wittmann, C., Liao, J.C. (2017). Industrial Biotechnology. Microorganisms, Wiley-VCH. Bibliografía de prácticasCase, C.L., Johnson, T.R. (2010). Preparation Guide for Laboratory Experiments in Microbiology, Ninth Edition, Benjamin Cummings. Gallagher, S.G., Wiley, E.A. (2012). Current Protocols Essential Laboratory Techniques, Unit 4 Cell culture techniques, Second Edition, Wiley-Blackwell. Gamazo, C., López-Goñi, I., Díaz, R. (2005). Manual Práctico de Microbiología, 3.ª edición, Masson. Goldman, E., Green, L.H. (2015). Practical Handbook of Microbiology, Third Edition, CRC Press. Stephenson, F.H. (2016). Calculations for Molecular Biology and Biotechnology, Third Edition, Academic Press. |
Recomendaciones |
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente | |||||||
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