Guía docente de Microbiología Aplicada a Bioprocesos Industriales (M43/56/5/23)

Estructura y organización microbiana. Microorganismos industriales: Conservación, preparación y manipulación. Metabolismo microbiano y su importancia en los procesos industriales. Fermentaciones industriales. Fermentaciones sumergidas. Fermentación en estado sólido. Los microorganismos como fábricas celulares. Ingeniería genética y metabólica. Microbiología sintética.

1. Diferenciar claramente las distintas clases de microorganismos en cuanto a su estructura celular y otras características distintivas.

2. Conocer los principales microorganismos utilizados en la industria de bioprocesos y las características e interacciones de los mismos.

3. Formular medios de cultivo, tanto definidos como complejos, para diferentes aplicaciones.

4. Entender el funcionamiento y la forma de operación de los fermentadores industriales y los distintos tipos empleados, sus requerimientos y aplicaciones.

5. Entender el papel de los bioprocesos en el marco de la economía circular y ser capaz de plantearlos como alternativa a los procesos tradicionales.

6. Conocer los principios básicos de la biología molecular, y comprender las interacciones que tienen lugar entre los elementos más relevantes de las células.

7. Conocer las principales técnicas de modificación genética de microorganismos y células.

8. Diseñar estrategias para la producción de organismos modificados genéticamente mediante plásmidos y aprovechar sus nuevas características biológicas con fines biotecnológicos.

9. Conocer los principios básicos de la biología sintética y el diseño y aplicación de circuitos genéticos.

10. Adquirir la capacidad para manejar correctamente los instrumentos y herramientas para el cultivo de microorganismos en el laboratorio en cultivos sólidos y líquidos.

11. Diseñar e interpretar el comportamiento de biosensores.

T1. Estructura y organización celular. Introducción e historia de la microbiología. Evolución y diversidad de los microorganismos. Células procariotas y eucariotas: morfología, tamaño y estructuras celulares.

T2. Metabolismo celular. Un enfoque desde la ingeniería de bioprocesos. Concepto y tipos de metabolismo. Clasificación de los microorganismos en función de la fuente de carbono y energía. Bioenergética. Reacciones redox. Aspectos cinéticos: Las enzimas. Rutas metabólicas. Respiración y fermentación. Metabolitos primarios y secundarios.

T3. Tecnología de la fermentación. Búsqueda y aislamiento de microorganismos de aplicación industrial. Medios de cultivo: componentes y aplicaciones. Medios complejos y su importancia en la economía circular. Interacción entre microorganismos. Co-cultivos. Fermentadores industriales. Fermentación sumergida y sólida. Estudio de casos.

T4. Microbiología Molecular. Conceptos básicos de los mecanismos de transcripción y traducción (de ADN a proteínas). Factores de transcripción y otros mecanismos de
regulación en microorganismos. Mecanismo de acción de la las ADN y ARN polimerasas y ribosomas. PCR y sus aplicaciones biotecnológicas.

T5. Ingeniería genética y metabólica de aplicación industrial. Técnicas para optimizar el rendimiento de procesos biotecnológicos: mutagénesis y adaptación evolutiva y
expresión heteróloga de genes. Técnicas de modificación genética de microorganismos: clonado, vectores y CRISPR-Cas.

T6. Biología sintética. Conceptos básicos de la biología sintética: partes, dispositivos y sistemas. Aplicaciones de sistemas biológicos. Impacto de la biología sintética en la sociedad.

Prácticas de Laboratorio.

P1. Cultivo y crecimiento de microorganismos en placa.

P2. Transformación de células competentes.

P3. Expresión heteróloga de proteínas.

Prácticas con ordenador:

P4. Simulación de una fermentación industrial en tanque agitado con el programa SuperPro Designer.

• Brock, T. D., & Madigan, M. T. (2019). Brock biology of microorganisms (15th ed.). Pearson. Disponible en la biblioteca UGR.
• Doran, P. M. (2013). Bioprocess engineering principles (2nd edition.). Elsevier. Disponible en la biblioteca UGR.
• Wood, D. H., Sandman, K. M., Willey, J. M., Willey, J. M., Wood, D. H., & Willey, J. M. (2020). Prescott’s microbiology (11th edition). McGraw-Hill Higher Education. Disponible en la biblioteca UGR.
• Scragg, A. (1996). Biotecnología para ingenieros: Sistemas biológicos en procesos tecnológicos (L. Huerta, Trad.). Limusa.
• Paul Simon Freemont; Richard I Kitney, & Baldwin, G. (2016). Synthetic biology a primer (Rev. ed.). World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. Disponible en la biblioteca UGR.
• Clark, D. P., Pazdernik, N. J., & McGehee, M. R. (2019). Molecular biology (3rd edition.). Academic Press is an imprint of Elsevier. Disponible en biblioteca UGR.
• Mathews, C. K., & Van Holde, K. E. (1996). Biochemistry (2nd ed.). Benjamin Cummings. Disponible en biblioteca UGR.

• JOVE (Journal of Visualized Experiments). VIdeos educacionales sobre biología, bioquímica, etc. https://app.jove.com/education/core

En la evaluación ordinaria todo el alumnado seguirá la evaluación continua, excepto aquellos casos en los que se haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

La calificación final se obtendrá como la media ponderada, según los porcentajes especificados, de las siguientes actividades:

• Prueba escrita final, compuesta por cuestiones sobre el temario completo, teórico y práctico, de la asignatura: 50%
• Informes de prácticas: 25%
• Actividades propuestas en clase, para su resolución individual o en grupo: 25%

Para poder superar la asignatura por evaluación continua será necesario una calificación mínima de 5 sobre 10 en la prueba escrita final, así como la asistencia a las sesiones de prácticas y la entrega de los informes correspondientes.

A la evaluación extraordinaria podrá concurrir todo el alumnado, con independencia de que haya seguido o no la evaluación continua. De esta forma el estudiante tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación en esta convocatoria.

Se realizará en un acto único, donde se evaluarán los conocimientos y competencias trabajados en la asignatura, mediante los instrumentos siguientes:

• Examen escrito compuesto por cuestiones sobre el temario completo, teórico y práctico, de la asignatura: 60% de la nota final.
• Ejercicio práctico en el que el alumno tendrá que ejecutar de forma autónoma alguna de las tareas realizadas en las sesiones prácticas: 40% de la nota final

Para poder superar la asignatura en la evaluación extraordinaria será necesario obtener una nota mínima de 5 sobre 10 en cada una de las pruebas anteriores (examen escrito y ejercicio práctico).

Aquellos estudiantes que hayan seguido la evaluación continua y realizado las sesiones prácticas, podrán conservar, si así lo desean, las notas obtenidas en los informes de prácticas y actividades propuestas y estarán exentos de este modo de realizar el ejercicio práctico en la evaluación extraordinaria.

Las pruebas de la evaluación única final constarán de:

• Examen escrito compuesto por cuestiones sobre el temario completo, teórico y práctico, de la asignatura: 60% de la nota final.
• Ejercicio práctico en el que el alumno tendrá que ejecutar de forma autónoma alguna de las tareas realizadas en las sesiones prácticas: 40% de la nota final

Para poder superar la asignatura en la evaluación única final será necesario obtener una nota mínima de 5 sobre 10 en cada una de las pruebas anteriores (examen escrito y ejercicio práctico). 

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencionsocial/estudiantes-con-discapacidad).