| "INTRODUCCIÓN
Tema 1. CONCEPTOS GENERALES EN BIODEGRADACIÓN. Infalibilidad microbiana. Biodegradación, Biorremediación y Biocatálisis. Xenobióticos y plaguicidas. Recalcitracia y efecto meta. Biodegradación y sustratos de partida.
Tema 2. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA BIODEGRADACIÓN. Los primeros estudios sobre biodegradación. Aislamiento de cultivos puros: los trabajos de Beijerinck y Widnogradsky. Los primeros estudios sobre la diversidad metabólica de los microorganismos. Oxígeno y oxigenasas. Descubrimiento de la degradación anaeróbica. Implicaciones industriales de la biodegradación. Microorganismos y síntesis química.
DIVERSIDAD MICROBIANA Y BIODEGRADACIÓN.
Tema 3. IMPORTANCIA DE LA DIVERSIDAD MICROBIANA (I). La importancia de la diversidad microbiana. Importancia de los hongos. Importancia de las bacterias. Importancia de microorganismos con metabolismos especializados.
Tema 4. IMPORTANCIA DE LA DIVERSIDAD MICROBIANA (II). Degradación aeróbica y anaeróbica. Microorganismos con amplia capacidad de biodegradación. Consorcios microbianos. Biodegradación global: concepto de supraorganismo.
MÉTODOS APLICABLES A LA BIODEGRADACIÓN MICROBIANA.
Tema 5. MÉTODOS PARA EL AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS DE INTERÉS EN BIODEGRADACIÓN: CULTIVOS DE ENRIQUECIMIENTO. Cultivos de enriquecimiento. Diseño de cultivos de enriquecimiento. Selección de medio y condiciones de cultivo. Rastreo de procesos de biodegradación específicos.
OTROS PROCESOS MICROBIANOS RELACIONADOS CON LA BIODEGRADACIÓN.
Tema 6. ACLIMATACIÓN MICROBIANA. Concepto. Factores que afectan la aclimatación. Explicación de la fase de aclimatación. Inducción de enzimas y fase de latencia. Biodegradación acelerada de pesticidas.
Tema 7. DETOXIFICACIÓN. Concepto. Reacciones biológicas de detoxificación.
Tema 8. ACTIVACIÓN. Concepto. Mecanismos de activación. Cambios en el espectro de toxicidad. Riesgos de la biodegradación.
Tema 9. ABSORCIÓN DE SUSTRATOS Y SU INFLUENCIA EN LA BIODEGRADACIÓN. Concepto. Disminución de disponibilidad de sustratos por absorción. Química de la absorción. Efectos estimulatorios.
Tema 10. BIODEGRADACIÓN EN INTERFASES Y BIODISPONIBILIDAD. Biodegradación en interfases. Biodegradación de compuestos poco solubles en fase acuosa. Concepto de biodisponibilidad. Importancia.
MECANISMOS PARA PREDECIR LA BIODEGRADACIÓN.
Tema 11. EFECTO DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA EN LA BIODEGRADACIÓN. Aspectos generales. Recalcitrancia química y persistencia: razones estructurales. Predicción de biodegradabilidad.
Tema 12. PREDICCIÓN DE PRODUCTOS DE BIODEGRADACIÓN (I). Compuestos aromáticos, mono y policíclicos: hidroxilación y formación de grupos ceto; reducción de dobles enlaces; roturas de anillo; carboxilaciones y oxidaciones. Reacciones en biodegradación de alcanos y derivados. Reacciones en biodegradación de compuestos halogenados. Reacciones en biodegradación de aminas.
Tema 13. PREDICCIÓN DE PRODUCTOS DE BIODEGRADACIÓN (II). Reacciones en biodegradación de carbamatos y compuestos nitrogenados. Reacciones en biodegradación de tioles. Reacciones en biodegradación de organofosforados.
Tema 14. CINÉTICA DE LA BIODEGRADACIÓN E INFLUENCIA DE LOS FACTORES AMBIENTALES. Análisis cinético de la biodegradación: curva de biodegradación. Factores abióticos. Disponibilidad de nutrientes. Sustratos múltiples. Sinergismo (protocooperación). Predación. Influencia de plantas.
Tema 15. EVOLUCIÓN DE VÍAS Y ENZIMAS EN BIODEGRADACIÓN. Principales familias enzimáticas en biodegradación. Principios de la evolución enzimática en biodegradación. Transferencia de genes. El ejemplo de evolución en la superfamilia de las amidohidrolasas: degradación del herbicida atrazina.
PROCESOS DE BIODEGRADACIÓN.
Tema 16. COMETABOLISMO. Concepto. Ejemplos de cometabolismos. Enzimas con amplio rango de sustratos. Significado medioambiental.
Tema 17. BIODEGRADACIÓN DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS. Biodegradación aeróbica. Oxigenasas. Alcanos y alcanos ramificados. Biodegradación anaeróbica.
Tema 18. BIODEGRADACIÓN DE COMPUESTOS E HIDROCARBUROS AROMÁTICOS. Diferencias entre procariotas y eucariotas. Biodegradación por bacterias aerobias. Biodegradación por hongos. Canalización hacia sustratos de partida: catecol, protocatecuato y gentisato. Vías degradativas del gentisato, via meta y vía del b-cetoadípico. Biodegradación anaeróbica.
Tema 19. BIODEGRADACIÓN DE CLOROFENOLES Y OTROS COMPUESTOS CLORADOS. Importancia de los clorofenoles. Degradación de clorofenoles por bacterias aerobias y anaerobias. Degradación de clorofenoles por hongos ligninolíticos. El problema de los cloroanisoles como contaminantes de vino y otros alimentos.
Tema 20. BIODEGRADACIÓN DE NITROAROMÁTICOS. Química de los grupo nitro aromáticos. Biodegradación aeróbica del TNT. Metabolismo anaerobio del TNT. Biodegradación por hongos.
Tema 21. BIODEGRADACIÓN DE POLÍMEROS NATURALES. Biodegradación de residuos celulósicos. Biodegradación de lignina. Aplicaciones industriales de celulasas, xilanasas, lacasas y peroxidasas.
Tema 22. EL EMPLEO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA BIODEGRADACIÓN. El ejemplo de Pseudomonas: el plásmido TOL y el operón xyl.
Tema 23. MOLÉCULAS RECALCITRANTES. Persistencia de xenobióticos recalcitrantes en ecosistemas. Mecanismos de recalcitrancia. Biodegradación de polímeros plásticos. Biodegradación de bifenilos policlorados.
BIORREMEDIACIÓN.
Tema 24. TÉCNICAS DE BIORREMEDIACIÓN in situ. Biorremediación de suelos: empleo de hongos de podredumbre blanca. Biorremediación de acuíferos. Fitorremediación. Biorremediación de vertidos petrolíferos. Biorremediación de metales: bioadsorción; bioacumulación; empleo de biopolímeros, biosurfactantes, ciclodextrinas y exopolisacáridos. Otros procesos para biorremediación de metales.
Tema 25. TÉCNICAS DE BIORREMEDIACIÓN ex situ. Biorreactores. Biofiltros. Conversiones enzimáticas.
PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS
-- -- Práctica 1. Valoración de la biodegradación de pesticidas clorofenólicos por liberación de ión cloruro.
-- Práctica 2. Aislamiento a partir de muestras de suelo de microorganismos implicados en biodegradación de polímeros naturales: celulosa, xilano y almidón
-- Práctica 3. Manejo de la base de datos sobre biodegradación y biocatálisis de la Universidad de Minnesota.
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