Información de la asignatura

1. Detalles de la asignatura

1.1. Materia

Medio Natural

1.2. Carácter

672 - Obligatoria
446 - Obligatoria
830 - Optativa

1.3. Nivel

672 - Grado (MECES 2)
446 - Grado (MECES 2)
830 - Estudios Propios (MECES 2)

1.4. Curso

830 - Microtítulo en Biotecnología Ambiental: 1
672 - Graduado/a en Ciencias Ambientales y en Geografía y Ordenación del Territorio: 2
446 - Graduado/a en Ciencias Ambientales: 2

1.5. Semestre

Primer semestre

1.6. Número de créditos ECTS

6.0

1.7. Idioma

Español

1.8. Requisitos previos

Ninguno.

1.9. Recomendaciones

Conocimientos de Química y Biología.

1.10. Requisitos mínimos de asistencia

La asistencia es obligatoria.

1.11. Coordinador/a de la asignatura

Concepcion Abrusci Bernal

1.12. Competencias y resultados del aprendizaje

1.12.1. Competencias / Resultados del proceso de formación y aprendizaje

Las competencias genéricas que trabaja la asignatura son:

INSTRUMENTALES

A-1 Capacidad de análisis y síntesis

A-2 Capacidad de organización y planificación

A-3 Comunicación oral y escrita

A-4 Conocimiento de una lengua extranjera

A-5 Conocimientos de informática relativos al ámbito de estudio

A-6 Capacidad de gestión de la información

A-7 Resolución de problemas

A-8 Toma de decisiones

PERSONALES

A-9 Trabajo en equipo

A-14 Razonamiento crítico

A-15 Compromiso ético

Las competencias específicas que trabaja la asignatura son:

DISCIPLINARES Y ACADÉMICAS

B-1 Conocimientos generales

B-6 Capacidad de interpretación cuantitativa de

B-13 Manejo de programas estadísticos

1.12.2. Resultados de aprendizaje

• Conocer las técnicas básicas para el estudio y control de los microorganismos
• Conocer la estructura celular de los procariotas y los principales mecanismos de regulación y transferencia genética
• Distinguir los principales tipos metabólicos y los grupos evolutivos más relevantes
• Conocer la función biológica de los microorganismos en los procesos geoquímicos y biológicos, y su importancia en procesos industriales.

Alcanzados estos conocimientos, el alumno deberá ser capaz de:

• aplicarlos a un problema medioambiental y resolverlo en términos biotecnológicos.
• entender un artículo científico y elaborar un pequeño informe sobre un aspecto concreto relacionado con la materia del curso.

1.12.3. Objetivos de la asignatura

El objetivo del curso es dotar a los estudiantes de C.C. Ambientales de una serie de conocimientos básicos de Microbiología (técnicas básicas en Microbiología, estructura y bioenergética bacteriana, sistemática de microorganismos de interés medioambiental) con un enfoque lo más medioambiental posible. Al final del curso se espera que los estudiantes sean capaces de utilizar los conceptos aprendidos a la resolución de problemas medioambientales.

1.13. Contenidos del programa

Contenidos teóricos

1. Métodos en Microbiología I. Aislamiento y cultivo de microorga­nismos.

Principios de nutrición microbiana. Medios de cultivo. Requerimientos nutricionales. Factores físico-químicos. Esteriliza­ción. Agentes antimicrobianos físicos: calor, radiaciones, filtración. Agentes antimicrobianos químicos. Técnicas de enriquecimiento y aislamiento: medios sólidos, medios líquidos y medios selectivos.  Cuantifi­ca­ción de microorganismos. Recuento de viables y de totales.

2. Métodos en Microbiología II. Técnicas microscópicas.

El microscopio óptico de campo claro: características. Observación de los microorganismos "in vivo". Tin­ción simple y tinciones diferenciales. Otras microscopías ópticas. Microscopía laser confocal. Microscopías electrónicas: de transmi­sión y barrido. Tamaño, forma y agrupaciones bacterianas.

3. Organización y estructura de la célula procariota I. Envolturas celulares. Diferencias entre la organización celular eucariota y la procariota. Microorganismos procariotas: bacterias y arqueas. Membrana citoplasmática: diferencias entre eucariotas, bacterias y arqueas. Funciones. Pared celular. Peptidogli­cano: composición, estructura y función. Paredes de las bacterias Gram-negativas. Paredes de las bacterias Gram-positivas. Paredes de las arqueas. Cápsulas y capas mucosas. Biopelículas: estructura, formación y papel ambiental.

4. Organización y estructura de la célula procariota II. Apéndices externos y estructuras internas.

Apéndices filamentosos bacterianos. Fimbrias y pili. Flage­los. Mecanismo del movimiento flagelar. Quimiotaxis y tactismos. Estructuras membranosas internas. Reservas de carbono y energía. Gránulos de polifosfato. Gránulos de azufre. Vacuolas. Ribosomas. Endosporas: estructura y propiedades.

5. Genética bacteriana.

El genoma bacteriano. Cromosoma y plásmidos. Papel de los plásmidos catabólicos en la degradación de compuestos xenobióticos. Transmisión de información genética: conjugación y transformación. Organización genética en bacterias. Regulación de la transcripción.

6. Cinética y crecimiento bacteriano.

El crecimiento bacteriano como consecuencia del consumo de substratos. Cinética de Monod: efecto de la concentra­ción de substra­to. Concepto e importancia de la μ_max y Ks. Ecuaciones con respecto al número o masa celular. La curva de crecimiento: fases. Diauxia. Rendi­miento.

7. Energética microbiana I. Mecanismos de obtención de energía. Organismos heterótrofos.

El metabolismo energético considerado como un sistema redox. Categorías metabólicas. Mecanismos para obtención de energía: fosforilación a nivel de substrato y cadena trans­portadora de electrones. Transporte primario y acoplamiento quimiosmóti­co. Reacciones de mantenimiento de los heterótrofos: glucolisis, ciclo de los ácidos tricarboxílicos y fosforilación oxidativa. Respi­ra­ción aerobia y anaerobia: O₂, NO₃^- y SO₄^2- como acepto­res finales de electrones. Metabolismo fermentativo. Tipos de fermentaciones.

8. Energética microbiana II. Autótrofos.

Oxidación de compues­tos inorgánicos: quimiolito­tro­fías. Obtención de energía. Obtención del poder reductor: trans­porte inverso de electrones. Bacterias nitrifi­cantes, oxidado­ras de azufre, hierro e hidrógeno. Arqueas quimio­litótrofas: metanogénesis. Fotótrofos. Estruc­tura del sistema fotoquímico. Fotosín­tesis anoxigé­nica y oxigénica. Fotofosforilación cíclica y acíclica. Fijación del CO₂. Fijación del N₂.

9. Clasificación y filogenia de las bacterias.

Concepto de especie en Microbiología. Tipos y criterios de clasificación bacteriana. Situación actual de la sistemática bacteriana: principales divisiones de las bacterias y arqueas. El Manual de Bergey de Bacterio­logía Sistemática.

10. Bacterias fotosintéticas.

Propiedades comunes y diferenciales de las bacterias foto­sin­téticas: diversidad filogenética. Sistema fotoquími­co. Las cianobacterias. Bacterias rojas del azufre. Bacte­rias rojas no del azufre. Las bacte­rias verdes: del azufre y no del azufre. Consideraciones ecológicas sobre las bacte­rias fotosin­téticas. Eutrofización.

11. Bacterias quimiolitótrofas.

Diversidad fenotípica y filogenética. Bacterias nitrifi­cantes. Bacterias oxidadoras del azufre. Bacterias del hierro. Biominería.

12. Bacterias Gram-negativas aerobias I. Seudomonas y bacterias relacionadas.

Propiedades generales. Diversidad filogenética de la antigua familia Pseudomonadaceae. Géneros Pseudomonas, Burkholderia, Comamonas, Zooglea y Sphaerotilus. Importancia en la degradación de compuestos xenobióticos y en la depuración de aguas residuales.

13. Bacterias Gram-negativas aerobias II. Otros grupos de interés ambiental.

Fijación simbiótica del N₂: familia Rhizobiaceae. Fijadores de la familia Pseudomonadaceae: Azotobacter y Azomonas. Ciclo del N: eliminación de nitrógeno mediante procesos de nitrificación-desnitrificación. Phylum Planctomycetes: singularidades celulares. Brocadia anammoxidans y el proceso ANAMMOX. Género Acinetobacter y su papel en la eliminación de biológica P (EBPR). Género Legionella.

14. Bacterias Gram-negativas anaerobias facultativas.

Filogenia y propiedades generales de enterobacterias y vibrios: forma y movilidad, fermentación, hábitat y patogenicidad. Familia Enterobacte­riaceae: géneros Escherichia, Salmonella, Shigella, Enterobacter, Proteus, Yersinia. Familia Vibrionaceae: géneros Vibrio y Photobacterium. Las bacterias coliformes como indicadores de contaminación fecal.

15. Bacterias Gram-negativas anaerobias.

Bacterias fermentadoras: metabolismo y diversidad filogenética. Genéros  Bacteroides y Fusobacterium. Bacterias homoacetógenas o sintrofobacterias: género Syntrophobacter. Papel en la degradación anaerobia de la materia orgánica. Bacterias reductoras del sulfato y del azufre: Géneros Desulfovibrio, Desulfobacter y Desulfuromonas. Ciclo del S. Importancia ecológica. Interés biotecnológico: biocorrosión y tratamiento de aguas.

16. Bacterias Gram-positivas I. Firmicutes

Propiedades generales y filogenia. Phylum Firmicutes. Orden Bacillales: generos Bacillus y Staphylococcus. Orden Lactobacillales: géneros Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus y Enterococcus. Orden Clostridiales: géneros Clostridium, Syntrophomonas y reductores de sulfato. Importancia ambiental, clínica e industrial de las bacterias productoras de endosporas. Importancia ambiental, clínica e industrial de las bacterias del ácido láctico.

17. Bacterias Gram-positivas II. Actinobacterias

Phylum Actinobacteria: características generales y complejidad taxonómica. El desarrollo miceliar. Actinobacte­rias y micrococcos: géneros Actinomyces y Arthrobacter.  Corinebacterias: género Nocardia. Género Francia. Género Streptomyces: interés industrial y medioambiental.

18. Arqueas.

Diversidad filogenética, de hábitats y metabólica. Comparación entre arqueas, bacterias y eucariotas. Metanobacterias: taxonomía, ecología y metabolismo. Etapas de la degradación anaerobia de la materia orgánica e importancia de la metanogéne­sis. Halobacterias. Arqueas termófilas dependientes del azufre.

Contenidos prácticos

1. Preparación de medios de cultivo y otros materiales. Esteri­lización.
2. Siembra y aislamiento de microorganismos.
3. Observación de microorganismos.
4. Pruebas bioquímicas.
5. Ensayos bioquímicos estandarizados (API 20).
6. Antibiograma.   
7. Detección de carcinógenos: Test de Ames
8. Análi­sis micro­biológico de aguas contamina­das.
9. Aislamiento de formadores de esporas aerobios a partir de muestras de suelo.
10. Recuento de esporas de Clostridium sp..

1.14. Referencias de consulta

Brock Biología de los Microorganismos, (14ª ed., 2015). M.T. Madigan. Pearson Ed., Madrid.

Microbiología [de] Prescott, Harley y Klein (7ª ed., 2009). Willey, J. M., Sherwood, L.M. y Woolverton, C.J. McGraw-Hill-Interamericana.

Introducción a la Microbiología, (9ª ed., 2007). G.J. Tortora, B.R. Funke y C.L. Case. Ed. Panamericana, Buenos Aires.

Microbiology. Concepts and applications, (6^th ed., 1993). M.J. Pelczar, Jr., E.C.S. Chan y N.R. Krieg. McGraw-Hill, New York.

Principles of Microbiology (2^nd ed., 1997). R.M. Atlas. Wm. C. Brown.

Microbiología, (2ª ed., 1989). R.Y. Stanier, J.L. Ingraham, M.L. Wheelis y P.R. Painter. Editorial Reverté, S.A., Barcelona.

Introducción a la Microbiología. (1998). J.L. Ingraham y C.A. Ingraham. Reverté, Barcelona.

Ecología microbiana y Microbiología ambiental, (4ª ed., 2002). R.M. Atlas y R. Bartha. Addison Wesley.

Biotecnología y Medioambiente. (2ª ed., 2014). I. Marín, J.L. Sanz y R. Amils. Editorial Ephemera.

Manual of Environmental Microbiology. (3 ed., 2007). Hurst, C. J., Crawfora, R.L., Garland, J.L., Lipson, D.A., Mills, A.L., Stetzenbach, L.D.. ASM Press, Washington.

Más información en:

http://biblos.uam.es/uhtbin/cgisirsi/uam123/FILOSOFIA/uam456/28/5347/X

2. Metodologías docentes y tiempo de trabajo del estudiante

2.1. Presencialidad

2.2. Relación de actividades formativas

La asignatura incluye contenidos teóricos y prácticos. Los contenidos teóricos se reparten entre actividades presenciales y dirigidas. Los contenidos prácticos son presenciales y se imparten en laboratorio.

Actividades presenciales y dirigidas:

1. Clases teóricas. Se ajustarán a la denominada lección magistral. Para facilitar la atención de los alumnos a la explicación de los conceptos y disminuir el tiempo dedicado a tomar apuntes, los alumnos dispondrán con antelación a  las clases de resúmenes de cada tema disponibles en Moodle.
2. Clases prácticas. Dedicas a enseñar a los alumnos las técnicas propias de la Microbiología, las cuales, dada la naturaleza del objeto de estudio, resultan completamente nuevas para los estudiantes. Tratarán de complementar, en lo posible, los contenidos teóricos.
3. Prácticas de campo. Se realizará una visita a la EDAR de la UAM.
4. Tutorías. Durante las tutorías, se atenderán las dudas de los alumnos, tanto las relacionadas con las clases teóricas como las surgidas durante la elaboración de los seminarios.

3. Sistemas de evaluación y porcentaje en la calificación final

3.1. Convocatoria ordinaria

Contenidos teóricos:

• Exámenes parciales (preguntas tipo test). Valoración: 30%
• Examen final que incluirá:
  - un test con 20-30 preguntas que cubren todos los temas del programa.
  - una pregunta de redacción abierta (tema), a elegir entre dos
        y/ó ama.
  - una serie de preguntas cortas de redacción abierta (2-4) a contestar en un espacio predeterminado (pudiendo incluir temas cortos, esquemas para comentar, tablas, preguntas que integran múltiples aspectos con espacios a rellenar, etc.)

          Valoración: 55%

• Clases prácticas de laboratorio, evaluadas por asistencia, actitud, resultados obtenidos y examen final. La asistencia a las prácticas y su aprobado es obligatorio para superar la asignatura. Valoración: 15%.

3.1.1. Relación actividades de evaluación

3.2. Convocatoria extraordinaria

El examen de contenidos teóricos se realizará en la forma descrita para la convocatoria ordinaria. La nota obtenida supondrá el 85% de la calificación final. El 15% restante será la nota obtenida en prácticas.

Los estudiantes que habiendo realizado las prácticas de laboratorio no hayan superado su evaluación, deberán realizar, además, un examen teórico de las mismas. El aprobado en prácticas se mantendrá mientras el alumno sea evaluado en alguna convocatoria por curso académico. La ponderación de la nota de prácticas sólo se aplicará el curso académico en el que el alumno haya superado las prácticas.

3.2.1. Relación actividades de evaluación

4. Cronograma orientativo