|
|
Pla docent de l'assignatura
|
|
|
Nom de l'assignatura: Biotecnologia Microbiana
Codi de l'assignatura: 569690
Curs acadèmic: 2021-2022
Coordinació: Anicet Ramon Blanch Gisbert
Departament: Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística
Crèdits: 5
Programa únic: S
|
Hores estimades de dedicació
|
Hores totals 125
|
|
Activitats presencials i/o no presencials
|
37
|
| |
- Teoria
|
Presencial
|
|
30
|
| |
- Pràctiques de problemes
|
Presencial
|
|
3
|
| |
(Problemes bioreactors)
|
| |
- Sortida de camp
|
Presencial
|
|
4
|
| |
(Sortida a una empresa dedicada a l’elaboració de cervesa a Lleida)
|
|
Treball tutelat/dirigit
|
30
|
|
Competències que es desenvolupen
|
|
Competències generals: - Adquirir habilitats d’aprenentatge que permeti els alumnes continuar estudiant de forma autodirigida o autònoma.
- Capacitat de buscar, obtenir, organitzar i interpretar la informació relacionada amb la Biotecnologia Molecular i les seves aplicacions en diferents fonts.
- Capacitat d’actualitzar el coneixement de forma autònoma.
- Saber dissenyar, executar un protocol complert de purificació d’anàlisi d’una molècula o fracció cel·lular.
Competències i habilitats específiques: - Coneixements fonamentals i aplicats dels principals processos biotecnològics industrials en els quals participen els microorganismes.
- Comprensió dels passos i processos que s’han de seguir fins a poder desenvolupar una aplicació biotecnològica a escala industrial .
- Pautes i criteris de selecció , manipulació , conservació dels microorganismes per al seu ús en processos industrials .
- Procediments per al disseny d’estratègies d’enginyeria metabòlica en la millora de processos microbians .
- Coneixement de les principals aplicacions biotecnològiques que deriven directament o indirecta de l’ús dels microorganismes i / o les seves propietats fisiològiques
|
|
Referits a coneixements
Objectius i justificació de l’assignatura 1) Justificació de l’assignatura
Aquesta assignatura dóna una visió descriptiva i completa sobre els diferents coneixements tant fonamentals com aplicats que formen part dels
processos biotecnològics industrials en què els microorganismes o els seus components actuen com a biocatalitzadors . Una gran majoria
d’aplicacions biotecnològiques deriven directament o indirecta de l’ús dels microorganismes i / o de les seves propietats fisiològiques per obtenir
serveis o béns de consum . Els microorganismes juguen un paper essencial no tan sols en l’elaboració d’aliments i begudes sinó que també en
els processos de control de qualitat de diferents activitats del sector terciari , destacant les activitats del sector de serveis i la gestió del medi ambient.
A més són també destacables , entre altres, les activitats, productes i serveis biotecnològics en el sector sanitari i en el sector agropecuari . 2) Ob jectius Introducció de l’alumne en el coneixement de les possibilitats d’actuació que ofereixen microorganismes en diferents àmbits de la Biotecnologia. S’aprofundirà en aquelles àrees on ja hi ha aplicacions concretes. Adquisició de coneixements teòrics i aplicats sobre l’ús i manipulació dels microorganismes com biocatalitzadors en processos biotecnològics. Conèixer les implicacions i contribucions dels diferents microorganismes en els següents sectors: alimentari, agrícola, sanitari, miner i medi ambient. Analitzar les perspectives de diferents processos tecnològics que s’apliquen a escala industrial.
|
1.
Bloc. MICROORGANISMES I PROCESSOS BIOTECNOLÒGICS.
*
Tema 1. Introducció a la biotecnologia microbiana: Referències històriques i horitzons. Genòmica i Proteòmica microbiana i avanços en Biotecnologia. Característiques generals de les empreses biotecnològiques.
Tema 2. Els microorganismes: éssers vius implicats en processos tecnològics (virus, procariotes i eucariotes). La diversitat metabòlica dels microorganismes. Coordinació metabolisme i creixement. Regulació del metabolisme microbià i la seva manipulació.
2.
Bloc. PROSPECCIÓ DE MICROORGANISMES DE INTERÈS BIOTECNOLÒGIC
*
Tema 3. Disseny d’estratègies de prospecció. La metagenòmica en la prospecció biotecnològica: hostes microbians per a l’expressió del metagenoma i prospecció de la seva expressió. Limitacions dels mètodes per a la prospecció del metagenoma. Conservació de soques.
Tema 4. Enginyeria metabòlica: concepte i àmbits d’aplicació. Millora nutricional i genètica de les soques microbianes. Millores nutricionals: Components del medi de cultiu. Paràmetres nutricionals; inductors, repressors i precursors. Estratègies pel desenvolupament del medi de cultiu: tancades i obertes. Aproximacions bàsiques. Desenvolupament seqüencial: Identificació de factors clau, la seva determinació i ajust.
Tema 5. Millora genètica. Millora per mutagènesi i selecció al atzar. Mutagènesi al atzar: Detecció de mutants. Mutagènesi dirigida. Recombinació mitjançant aproximacions clàssiques. Recombinació per intercanvi genòmic. Els microorganismes com a eines per a la modificació d’altres organismes. Cromosomes artificials. Hibridomes
3.
Bloc. BIOREACTORS. PROCESSOS DE SEPARACIÓ I PURIFICACIÓ
*
Tema 6. Bioreactors. Tipus de bioreactors. Cinètica microbiana. Rendiment estequiomètric. Fermentadors ideals continus i discontinus: equacions de disseny i obtenció de paràmetres cinètics. Recirculació de cèl·lules. Combinació de bioreactors. Agitació i transferència de matèria. Canvi d’escala. Esterilització.
Tema 7. Processos de separació i purificació. Separacions sòlid-líquid: filtració, flotació, floculació, sedimentació i centrifugació. Ruptura de cèl·lules. Recuperació de productes: Extracció i adsorció. Purificació: Cristal·lització, cromatografia, electroforesi, separació per membranes. Estratègia en operacions de separació i purificació. Conservació dels productes de fermentació: congelació, dessecació i liofilització. Tractament dels residus dels processos de fermentació.
4.
Bloc. ELS MICROORGANISMES COM A EINES BIOTECNOLÒGIQUES
*
Tema 8. Utilització dels microorganismes com a entitats cel·lulars completes. Proteïnes unicel·lulars: Biomassa cel·lular de llevats i bacteris. Bioconversions. Probiòtics.
Tema 9. Producció de metabòlits microbians. Metabòlits primaris i secundaris. Fermentacions microbianes per la producció d’aliments. Producció d’aminoàcids i additius alimentaris.
Tema 10. Producció d’antibiòtics. Tecnologia de producció. Selecció i millora de soques. Regulació metabòlica i optimització de la producció d’antibiòtics. Nous beta lactàmics. Desenvolupament de nous antibiòtics.
Tema 11. Enzims microbians i proteïnes recombinants. Aplicacions biotecnològiques dels enzims microbians. Enginyeria d’enzims: proteases per detergents. Proteïnes i hormones recombinants en E. coli i llevats. Producció de vacunes, interferons i d’altres agents terapèutics.
Tema 12. Producció de biopesticides. Bioinsecticides de Bacillus thuringiensis. Plantes transgèniques resistents a plagues. Biopesticides de origen fúngic. Baculovirus com a eines de control biològic
|
Metodologia i activitats formatives
|
|
Ensenyament presencial (37 hores)
Classes teòriques: 30 hores en sessions de classes magistrals on s’impartiran els temes detallats en els continguts.
Es podran incloure conferències i seminaris impartits per professional especialitzats. El material electrònic
utilitzat serà dipositat al campus virtual per a poder ser utilitzat pels alumnes. El professor dinamitzarà el grup per fomentar l’anàlisi crítica i la discussió dels continguts.
Sortida de camp: es realitzarà una visita de 4 hores de durada a una empresa que realitzi processos de fermentació industrial.
Seminaris: Es dedicaran 2 seminaris de 90 minuts per practicar exercicis de càlcul de cinètica de creixement i equacions de disseny i obtenció de bioreactors.
Treball tutelat/dirigit (30 h)
Tasques a desenvolupar. Lectura i comprensió d’investigacions relacionades amb la biotecnologia microbiana industrial. Els alumnes hauran de consultar diferents articles científics, informes tècnics i patents per conèixer l’estat del desenvolupament científic i tecnològic, així com les perspectives futures. També es contempla que consultin informes i publicacions sobre la realitat del sector econòmic on es desenvolupa l’aplicació biotecnològica El total d’hores per aquestes tasques serà de 30 hores.
Treball no presencial (58H)
Tasques a desenvolupar. Lectura i comprensió d’investigacions relacionades amb la biotecnologia microbiana industrial. Els alumnes hauran de consultar diferents articles científics, informes tècnics i patents per conèixer l’estat del desenvolupament científic i tecnològic així com les perspectives futures. També es contempla que consultin informes i publicacions sobre la realitat del sector econòmic on es desenvolupa l’aplicació biotecnològica El total d’hores per aquestes tasques serà de 15 hores.
Estudi de l’alumne. Cada alumne haurà de consultar i complementar la informació i coneixements enviats a les classes teòriques i pràctiques a partir de les referències bibliogràfiques proveïdes. Indubtablement és essencial per part de l’alumne, l’estudi i l’esforç individual per a l’adquisició dels coneixements que tot procés aprenentatge comporta. Per cada hora de classe presencial el treball d’estudi pot representar al voltant de dues hores de treball no presencial (58h).
En resum, el treball total de l’alumne és d’unes 125 hores (37 presencials, 30 treball tutelat/dirigit i 58 no presencials).
En la mesura del que sigui possible, s’incorporarà la perspectiva de gènere en el desenvolupament i activitats de l’assignatura.
|
|
Avaluació acreditativa dels aprenentatges
|
Avaluació:
1) Criteris d’avaluació:
Es consideraran els següents criteris :
a ) Adquisició de coneixements teòrics i aplicats sobre l’ús de microorganismes en processos biotecnològics .
b ) Habilitats en el manteniment , manipulació , cultiu i conservació dels microorganismes , i coneixements en l’aplicació d’aquestes habilitats a escala pilot i / o industrial .
c ) Discerniment del paper dels microorganismes en les diferents aplicacions industrials de la biotecnologia microbiana tant en el sector alimentari, agrícola i ramader , sanitari , energètic i miner , i en el medi ambient.
d) Capacitats d’anàlisi de les limitacions presents en les aplicacions biotecnològiques i dels reptes de futur .
2) Procediment d’avaluació:
S’ha de fer una avaluació continuada dels aprenentatges, coneixements, habilitats i actituds contemplats en els objectius i en els continguts de la matèria. De cara a la qualificació de cada alumne, els professors de l’assignatura consideren: l’assistència i la participació activa en les activitats presencials (20%), la realització de les tasques personals no presencials (20%), ia més el resultat d’una prova de síntesi (60%).
Si l’alumne no arriba a l’aprovat en la prova de síntesi, la nota obtinguda no es combinarà amb les notes de les activitats restants per calcular la nota final, i conseqüentment la nota que constarà serà aquella obtinguda en la prova de síntesi. Per a l’avaluació amb proves de síntesi es consideraran proves escrites amb preguntes curtes (tipus test) per valorar la comprensió i la informació adquirida de la matèria, i / o amb preguntes de resposta llarga (tipus tema) per valorar la reflexió i la interrelació conceptual .
En cas que l’alumne sol·liciti una avaluació única en substitució de l’avaluació continuada, ho haurà de fer mitjançant un document únic,
signat per ell i pel professor. Aquesta sol·licitud es realitzarà durant el període fixat per la Facultat i serà definitiva i irreversible.
L’avaluació única constarà de dues convocatòries, que coincidiran amb les de la prova de síntesi. Tot i que l’alumne sol·liciti l’avaluació única, el professor li pot exigir que realitzi activitats i / o pràctiques presencials.
Si la normativa vigent d’avaluació preveu una re-avaluació es realitzarà també amb una prova de síntesi similar a l’anteriorment descrita. La re-avaluació es realitzarà segons el calendari del màster. Només podran accedir a la re-avaluació aquells alumnes que s’hagin presentat a la prova de síntesi i que hagin suspès amb una nota mínima de 3,5 sobre 10. També en la prova de síntesi de la re-avaluació, si l’alumne no arriba a l’aprovat, la nota obtinguda no es combinarà amb les notes de les activitats restants per a calcular la nota final, i conseqüentment la nota que constarà serà aquella obtinguda en la prova de síntesi. En qualsevol cas, sempre s’aplicarà la normativa d’avaluació establerta per la Facultat.
Si la normativa vigent d’avaluació preveu una reavaluació es realitzarà també amb una prova de síntesi similar a l’anteriorment descrita. També en aquest cas , si l’alumne no arriba a l’aprovat en la prova de síntesi, la nota obtinguda no es combinarà amb les notes de les activitats restants per calcular la nota final , i conseqüentment la nota que constarà serà aquella obtinguda en la prova de síntesi. En qualsevol cas , sempre s’aplicarà la normativa d’avaluació establerta per la Facultat .
Tant l’avaluació continuada, l’única o la re-avaluació es realitzaran sempre atenent a les convocatòries oficials de la Facultat .ant l’avaluació continuada, l’única o la re-avaluació es realitzaran sempre atenent a les convocatòries oficials de la Facultat.
Avaluació única
En cas que l’alumne sol·liciti una avaluació única en substitució de l’avaluació continuada, ho haurà de fer mitjançant un document únic, signat per ell i pel professor. Aquesta sol·licitud es farà durant el període fixat per la Facultat i serà definitiva i irreversible. Tot i que l’alumne s’aculli a avaluació única, el professor li pot exigir que realitzi activitats presencials.
|
|
Fonts d'informació bàsica
|
Consulta de la disponibilitat al Cercabib
Llibre
Alexander M. Biodegradation and bioremediation. San Diego: Academic Press; 1999. 
1994
Bailey JE, Ollis DF. Biochemical engineering fundamentals. 2a ed. New York [etc.]: McGraw-Hill; cop. 1986. 
Blanch HW, Clark DS. Biochemical engineering. New York [etc.]: Marcel Dekker; cop. 1996. 
Caballero P, Ferré J, editors. Bioinsecticidas: fundamentos y aplicaciones de Bacillus thuringiensis en el control integrado de plagas. Valencia: Universidad Pública de Navarra; 2001. 
Casal I, García-López JL, Guisán JM, Martínez-Zapater J. La Biotecnología aplicada a la agricultura. Madrid: Eumedia; 2000. 
Crueger W, Crueger A. Biotecnología: manual de microbiología industrial. Acribia; 1993. 
Demain AL, Davies JE. Manual of industrial microbiology and biotechnology. 3a ed. Washington, D.C : ASM Press; cop. 2010. 
2a edició, 1999
Díaz M. Ingeniería de bioprocesos. Madrid: Paraninfo; 2012. 
Glazer AN, Nikadio H. Microbial biotechnology: fundamentals of applied microbiology. New York: W. H. Freeman and Company; cop. 2006. 
1995
Glick BR, Patten CL. Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA. 5a ed. Washington DC: ASM Press; 2017. 
4a edició, 2010
Godia F, Lopez Santin J. Ingeniería bioquímica. Madrid: Síntesis; 1998. 
Hunter-Cervera JC, Belt A, editors. Maintaining cultures for biotechnology and industry. San Diego: Academic Press; 1996. 
Jagnow G, David W. Biotecnología: introducción con experimentos modelo. Zaragoza: Acribia; 1991. 
Katoh S, et al. Biochemical engineering: a textbook for engineers, chemists and biologists. 2a ed. Weinheim: Wiley-VCH; 2015. 
2009
Llibre en línia
Lee JM. Biochemical engineering. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall; cop. 1992. 
Omura S. The search for bioactive compounds from microorganisms. New York: Springer; 1992. 
Präve P, Faust V, Sittig W, Sukatsch DA. Fundamentals of biotechnology. Weinheim: VCH; 1987. 
Primrose SB. Molecular biotechnology. 2a ed. Blackwell Scientific Publications; 1991. 
Ratledge C, Kristiansen B, editors. Basic biotechnology. 3a ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2006. 
2a edició, 2001
Rehm HJ, Reed G. Biotechnology: a multivolume comprehensive treatise. 2a ed. Weinheim; New York: VHC; 1993-2001. 
Llibre en línia
Shuler ML, Kargi K. Bioprocess engineering: basic concepts. 3a ed. Boston: Prentice Hall; [2017] . 
Smith JE. Biotechnology. 5a ed. New York: Cambridge University Press; 2009. 
4a edició, 2004
Tannock GW, editor. Probiotics and prebiotics: scientific aspects. Wymondham: Caister Academic Press; 2005. 
Trevan MD, Boffey S, Goulding KH, Stanbury P. Biotecnología: principios biológicos. Zaragoza: Acribia; 1989. 
Wainwright M. Introducción a la biotecnología de los hongos. Zaragoza: Acribia; 1995. 
Walker JM, Gingold EB. Biología molecular y biotecnología. Zaragoza: Acribia; 1997. 
Wall JD, Harwood CS, Demain A. Bioenergy. Washington: ASM Press; cop. 2008. 
Ward OP. Biotecnología de la fermentación: principios, procesos y productos. Zaragoza: Acribia; 1991. 
Wolf K. Nonconventional yeasts in biotechnology: a handbook. Berlin, Barcelona: Springer; 1996. 
Yuan Kun L. Microbial biotechnology: principles and applications. 3a ed. Singapore: World Scientific; cop. 2013. 
Rose AH, editor. Microbial biodeterioration . London: Academic Press; 1981. 
Waites MJ, Morgan NL, Rockey JS, Higton G. 2001. Industrial microbiology: an introduction. Oxford: Blackwell Science; 2001. 
Clark, D.P. and Pazdernik, N.J. 2016. Biotechnology. Academic Cell. 2on Edition 
Llibre en línia
Revista
Biotechnic & Histochemistry [recurs electrònic]. Baltimore (Md.) : Williams & Wilkins; 1991- 
Applied and environmental microbiology [recurs electrònic]. Washington: American Society for Microbiology; 1976- 
En paper
Biotechnology letters [recurs electrònic]. Dordrecht: Kluwer Academic Publisher 
En paper
BioTechniques. Natick (Ma.): Eaton Pub. Co., [1983]- 
Biofutur. Paris: Edition scientifiques Elsevier, [1982]- 
CLB Chemie in labor und biotechnik 
Trends in biotechnology [recurs electrònic]. Cambridge: Elsevier Trends Journals, [1983]- 
En paper
Nature biotechnology [recurs electrònic]. New York: Nature Pub. Group 
En paper
Current opinion in biotechnology [recurs electtrònic]. New York, NY: Elsevier Science Pub. Co., [199?]- 
Text electrònic
Derwent biotechnology abstracts [recurs electtrònic]. London : Derwent Publications ; [Norwood (Mass.)] : SilverPlatter, [1991]- 