Biotecnología industrial

UIB
Universitat de les
Illes Balears
Máster Interuniversitario en MICROBIOLOGÍA AVANZADA
DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA
Ficha técnica
Asignatura
Nombre de la asignatura: Biotecnología Industrial.
Tipo: Optativo
Nivel: Postgrado
Curso: Primero
Semestre: Primero
Horario: Ver cronograma Máster Interuniversitario en Microbiología Avanzada
Idioma: Castellano, catalán, capacidad de comprensión lectora en inglés.
Profesorado
Profesor/a responsable
Nombre: Dr. Rafael Bosch
Contacto: rbosch@uib.es
Prerrequisitos:
Demostrar conocimientos fundamentales (al nivel de estudios de grado) en bioquímica y
biología molecular, genética, biología celular, microbiología, fisiología animal y vegetal, y
química.
Número de créditos ECTS: 5
Horas de trabajo presencial: 40
Horas de trabajo autónomo: 85
Descriptores:
Microorganismos como herramientas biotecnológicas. Biorreactores y procesos de separación
industrial. Mejora genética y nutricional de cepas bacterianas. Fermentaciones industriales.
Desarrollo de nuevos antibióticos y productos sanitarios. Producción de moléculas de interés y
de química fina. Desarrollo de nuevos polímeros y productos industriales
Competencias de la asignatura
Específicas:
E8- Conocer las aplicaciones tradicionales de la microbiología en la industria así como su uso
combinado con la genética molecular en las aplicaciones conocidas como biotecnología
molecular.
E11- Aprender técnicas de manipulación microbiológica de aplicación en la industria.
Genéricas:
G1- Proporcionar al alumno de una visión integrada de los microorganismos, de sus propiedades
biológicas y de su papel y aplicaciones en industria y biotecnología.
G2- Adquirir conocimientos en microbiología y comprensión de los mismos superiores a los
obtenidos en sus grados de procedencia, proporcionándoles elementos suficientes para el
desarrollo y/o la aplicación de ideas, incluso en el ámbito de la investigación.
Contenidos
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A. MICROORGANISMOS Y PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS.
1.- Introducción a la biotecnología microbiana: Referencias históricas y horizontes. Genómica y
proteómica microbiana y avances en Biotecnología. Características generales de las
empresas biotecnológicas.
2.- Los microorganismos: seres vivos implicados en procesos tecnológicos (virus, procariotas y
eucariotas). La diversidad metabólica de los microorganismos. Coordinación metabolismo y
crecimiento. Regulación del metabolismo microbiano y su manipulación.
B. PROSPECCIÓN DE MICROORGANISMOS DE INTERÉS BIOTECNOLÓGICO
3. Diseño d’estrategias de prospección. La metagenómica en la prospección biotecnológica:
huéspedes microbianos para la expresión del metagenoma y prospección de su expresión.
Limitaciones de los métodos para la prospección del metagenoma. Conservación de cepas.
4. Ingeniería metabólica: concepto y ámbitos de aplicación. Mejora nutricional y genética de las
cepas microbianas. Mejoras nutricionales: Componentes del medio de cultivo. Parámetros
nutricionales; inductores, represores y precursores. Estrategias por el desarrollo del medio
de cultivo: cerradas y abiertas. Aproximaciones básicas. Desarrollo secuencial:
Identificación de factores clave, su determinación y ajuste.
5. Mejora genética. Mejora por mutagénesis y selección al azar. Mutagénesis al azar: Detección
de mutantes. Mutagénesis dirigida. Recombinación mediante aproximaciones clásicas.
Recombinación por intercambio genómico. Los microorganismos como herramientas para la
modificación de otros organismos. Cromosomas artificiales. Hibridomas.
C. BIORREACTORES. PROCESOS DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
6. Biorreactores. Tipo de biorreactores. Cinética microbiana. Rendimiento estequiométrico.
Fermentadores ideales continuos y discontinuos: ecuaciones de diseño y obtención de
parámetros cinéticos. Recirculación de células. Combinación de birreactores. Agitación y
transferencia de materia. Cambio de escala. Esterilización.
7. Procesos de separación y purificación. Separaciones sólido-líquido: filtración, flotación,
floculación, sedimentación y centrifugación. Ruptura de células. Recuperación de productos:
Extracción y adsorción. Purificación: Cristalización, cromatografía, electroforesis,
separación por membranas. Estrategia en operaciones de separación y purificación.
Conservación de los productos de fermentación: congelación, desecación y liofilización.
Tratamiento de los residuos de los procesos de fermentación.
D. LOS MICROORGANISMOS COMO HERRAMIENTAS BIOTECNOLÓGICAS
8. Utilización de los microorganismos como entidades celulares completas. Proteínas
unicelulares: Biomasa celular de levaduras y bacterias. Bioconversiones. Probióticos.
9. Producción de metabolitos microbianos. Metabolitos primarios y secundarios.
Fermentaciones microbianas por la producción de alimentos. Producción de aminoácidos y
aditivos alimentarios.
10. Producción de antibióticos. Tecnología de producción. Selección y mejora de cepas.
Regulación metabólica y optimización de la producción de antibióticos. Nuevos beta
lactámicos. Desarrollo de nuevos antibióticos.
11. Enzimas microbianos y proteínas recombinantes. Aplicaciones biotecnológicas de los
enzimas microbianos. Ingeniería de enzimas: proteasas para detergentes. Proteínas y
hormonas recombinantes en E. coli y levaduras. Producción de vacunas, interferones y de
otras agentes terapéuticos.
12. Producción de biopesticidas. Bioinsecticidas de Bacillus thuringiensis. Plantas transgénicas
resistentes a plagas. Biopesticidas de origen fúngico. Baculovirus como herramientas de
control biológico.
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Metodología y plan de trabajo del estudiante
1. Metodología de aprendizaje: Clase presencial
Trabajo presencial/ autónomo: 15/15
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí
Tipo de agrupación: Todos los alumnos
2. Metodología de aprendizaje: Laboratorio
Trabajo presencial/ autónomo: 15/7
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí
Tipo de agrupación: Parejas
3. Metodología de aprendizaje: Presentación de trabajo en grupo (seminarios)
Trabajo presencial/ autónomo: 4/8
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí
Tipo de agrupación: Grupos de 2/3 alumnos, exposición ante todos los alumnos.
4. Metodología de aprendizaje: Tutorías
Trabajo presencial/ autónomo: 3/0
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): No
Tipo de agrupación: Grupos de cuatro alumnos
5. Metodología de aprendizaje: Trabajos teóricos
Trabajo presencial/ autónomo: 0/15
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí
Tipo de agrupación: Grupos de 2/3 alumnos
6. Metodología de aprendizaje: Estudio teórico
Trabajo presencial/ autónomo: 0/30
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí
Tipo de agrupación: Individual
7. Metodología de aprendizaje: Estudio práctico
Trabajo presencial/ autónomo: 0/10
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí
Tipo de agrupación: Individual
8. Metodología de aprendizaje: Evaluación
Trabajo presencial/ autónomo: 3/0
Uso del aprendizaje virtual (e-learning): No
Tipo de agrupación: Individual
Criterios, instrumentos de evaluación y contrato
Criterios de evaluación:
Se evaluará el conocimiento de las aplicaciones tradicionales de la microbiología en la industria
así como su uso combinado con la genética molecular en las aplicaciones conocidas como
biotecnología molecular. Adicionalmente, se evaluará el aprendizaje de técnicas de
manipulación microbiológica aplicables a la industria. La asistencia a las sesiones prácticas es
obligatoria para superar la asignatura. Es preciso aprobar el examen final para superar la
asignatura.
Instrumentos de evaluación:
Examen final
Presentación de trabajo en grupo
Presentación de memoria de prácticas
Seguimiento trabajo en grupo
3
Seguimiento y realización prácticas de laboratorio
Seguimiento clases teóricas.
Criterios de calificación:
Examen final, 50%
Presentación de trabajo en grupo, 15%
Presentación de memoria de prácticas, 15%
Seguimiento trabajo en grupo, 10%
Seguimiento y realización prácticas de laboratorio, 5%
Seguimiento clases teóricas, 5%.
La evaluación se organiza mediante contrato:
No
Material didáctico para el trabajo autónomo y lecturas recomendadas
Biotecnología: tratado de Microbiología Industrial. Crueger y Crueger. Ed. Acribia (1993)
Bioquímica i microbiologia industrials. A. Bordons. Univ. Rovira i Virgili. 2001
Bibliografía, recursos y anexos
Biología de los Microorganismos de Brock. Madigan, Martinko, Parker. 10a edición. Prentice
Hall (2004).
Molecular Biotechnology. Principles and Applications. BR Glick y JJ Pasternak. ASM Press
(1994 y 3a ed. 2003)
Biotechnologie für Einsteiger.R. Rennenberg. Ed. Elsevier (2006)
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