Guia docente
DATOS IDENTIFICATIVOS 2023_24
Asignatura MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL Código 00208034
Enseñanza
0208 - GRADO EN BIOTECNOLOGÍA
Descriptores Cr.totales Tipo Curso Semestre
6 Obligatoria Cuarto Primero
Idioma
Castellano
Ingles
Prerrequisitos
Departamento BIOLOGIA MOLECULAR
Responsable
RODRÍGUEZ GARCÍA , ANTONIO
Correo-e arodg@unileon.es
jjrubc@unileon.es
Profesores/as
RODRÍGUEZ GARCÍA , ANTONIO
RUBIO COQUE , JUAN JOSÉ
Web http://microbio.unileon.es/wordpress/
Descripción general La asignatura trata las muy diversas aplicaciones de los microorganismos en procesos de producción industrial y para proporcionar otros servicios. Se tratan los principales bioprocesos para producir antibióticos y otros fármacos, aminoácidos, alimentos y bebidas, ácidos orgánicos, solventes orgánicos, enzimas y otras proteínas; y aplicaciones «fuera de la factoría»: ambientales, agrícolas, biorremediación, biominería.
Tribunales de Revisión
Tribunal titular
Cargo Departamento Profesor
Presidente BIOLOGIA MOLECULAR MATEOS DELGADO , LUIS MARIANO
Secretario BIOLOGIA MOLECULAR CASTRO GONZALEZ , JOSE MARIA
Vocal BIOLOGIA MOLECULAR APARICIO FERNANDEZ , JESUS
Tribunal suplente
Cargo Departamento Profesor
Presidente BIOLOGIA MOLECULAR CASQUEIRO BLANCO , FRANCISCO JAVIER
Secretario BIOLOGIA MOLECULAR GUTIERREZ MARTIN , SANTIAGO
Vocal BIOLOGIA MOLECULAR GARCIA GARCIA , PEDRO

Competencias
Código  
A14074 208CE55 Organizar un proceso de búsqueda, selección y mejora de cepas de microrganismos con determinadas capacidades de producción.
A14089 208CG1 Utilizar adecuadamente la terminología específica de la disciplina
A14090 208CG10 Aplicar los conocimientos teóricos a la resolución de problemas
A14092 208CG12 Localizar, analizar críticamente, sintetizar y gestionar la información
A14097 208CG5 Trabajar de forma adecuada en el laboratorio, incluyendo seguridad, manipulación, eliminación de residuos químicos y/o biológicos y registro anotado de actividades.
A14098 208CG6 Debatir razonadamente sobre un tema específico de la disciplina tomando como base aspectos científicos, legales, éticos y sociales
B3776 208CE16 Observar, aislar e identificar microorganismos.
B3819 208CE55 Organizar un proceso de búsqueda, selección y mejora de cepas de microrganismos con determinadas capacidades de producción.
B3820 208CE56 Diseñar estrategias de producción y mejora de productos biotecnológicos.
B3837 208CG12 Localizar, analizar críticamente, sintetizar y gestionar la información
B3840 208CG3 Diferenciar estudios observacionales y experimentales.
B3848 208CT10 Trabajar en equipo.
B3850 208CT12 Pensamiento crítico
B3851 208CT13 Mantener un compromiso ético.
B3852 208CT2 Solución de problemas
B3853 208CT3 Utilizar Internet como medio de comunicación y como fuente de información.
B3854 208CT4 Habilidad de comunicación
B3855 208CT5 Organizar y planificar el trabajo.
C1 CMECES1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
C2 CMECES2 Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
C3 CMECES3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
C4 CMECES4 Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
C5 CMECES5 Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

Resultados de aprendizaje
Resultados Competencias
Comprender el desarrollo histórico de la microbiología industrial, su naturaleza multidisciplinar y en continua evolución C1
C3
C4
Conocer los distintos microorganismos de interés para la industria biotecnológica y los productos y servicios que se obtienen de ellos A14089
A14092
C1
C3
C4
C5
Conocer las bases bioquímicas y genéticas que subyacen a la producción de diferentes metabolitos y a los métodos de mejora de cepas A14089
A14092
B3819
B3840
C1
C2
C3
C4
C5
Comprender cómo la construcción y la operación de los distintos tipos de biorreactores se articulan con la variedad de microorganismos y producciones A14074
C1
C2
C3
C5
Completar las destrezas de manipulación, observación y procesamiento de los microorganismos en el laboratorio. Aplicar las técnicas de enriquecimiento y selección de microorganismos útiles para determinados bioprocesos A14074
A14090
A14097
A14098
B3776
B3848
B3852
B3854
B3855
C1
C2
Comprender los principios del diseño experimental de una fermentación en matraces y adquirir las habilidades de manipulación para la puesta en marcha de la fermentación y la toma de muestras manteniendo inalterado el curso de los cultivos A14074
B3848
B3850
B3852
B3855
C1
C2
Describir las características de los principales bioprocesos microbianos en las áreas alimentaria, biosanitaria, ambiental, minera, agrícola, energética y de producción de sustancias químicas básicas C1
C2
C3
C4
C5
Asociar la metodología científica a las actividades de I+D características de la microbiología industrial C1
C3
C5
Organizar un proceso de búsqueda, selección y mejora de cepas de microrganismos con determinadas capacidades de producción A14089
A14090
A14092
A14097
B3776
B3819
B3820
B3848
B3850
B3853
B3855
C1
C2
C3
C5
Valorar la actitud continua de aprendizaje y adaptación que deben exhibir los profesionales de la disciplina para mantenerse al día de los nuevos descubrimientos y desarrollos B3851
C3
C5
Justificar cómo las investigaciones y desarrollos en microbiología industrial son fundamentales para el avance hacia los objetivos del desarrollo sostenible B3850
B3851
C3
C4
Desarrollar la capacidad de búsqueda y utilización de fuentes bibliográficas y otras; aplicar el análisis crítico a la información recopilada y trabajar en equipo con entrega y eficiencia A14089
A14092
B3819
B3837
B3848
B3850
B3851
B3853
B3855
C5

Contenidos
Bloque Tema
I.- INTRODUCCIÓN Tema 1. Introducción a la microbiología industrial. Definición y relación con otras disciplinas. Concepto de fermentación. Cinco tipos de procesos. Desarrollo histórico. Procesos fermentativos anteriores a la microbiología. Inicio de la microbiología y de sus aplicaciones. La era de los antibióticos y el desarrollo de nuevos procedimientos y de otras biomoléculas. La era de la ingeniería genética. El futuro de la microbiología industrial.

Tema 2. Los microorganismos y la industria. Diversidad taxonómica y dónde encontrarlos. Diversidad de aplicaciones. Bioeconomía y sostenibilidad. Ventajas biotecnológicas sobre otros organismos.
II. Fundamentos de la producción y de su mejora Tema 3. Metabolismo. Requerimientos nutricionales. Naturaleza de las vías metabólicas. Vías catabólicas de carbohidratos y metabolismo central. Metabolismo primario y secundario.

Tema 4. Crecimiento. Cinética del crecimiento microbiano. Cultivo discon-tinuo y continuo. Otros sistemas de cultivo.

Tema 5. Cultivo y optimización. Ingredientes de los medios industriales. Principios en la elección de las materias primas. Partes de un proceso fermentativo. Optimización de medios y procesos. Conservación. Control de calidad del banco de cultivos. Propagación del inóculo. El escalado y los niveles de madurez tecnológica. Miniaturización de cultivos.

Tema 6. Regulación del metabolismo. Regulación del metabolismo primario. Regulación del metabolismo secundario. Agrupaciones génicas biosintéticas. Bases moleculares de la regulación nutricional.

Tema 7. Aislamiento de cepas. Obtención de cepas industriales. Criterios en la elección de una cepa. Métodos de selección. Plataforma Waksman. Cribado de gran rendimiento.

Tema 8. Mejora de cepas. Propiedades para mejorar. Métodos de mejora de la producción de metabolitos de tipo I y II. Mejora de la producción de metabolitos secundarios. Plataformas de producción de proteínas recombinantes. Plataformas de producción. Aplicaciones de las técnicas ómicas. Conceptos de biología de sistemas y de biología sintética.
III. Aplicaciones en la industria alimentaria Tema 9. Cultivos iniciadores. Alimentos fermentados y microbios. Definición de cultivos iniciadores. Las levaduras y su domesticación. Producción industrial de levadura. Domesticación de bacterias del ácido láctico. Domesticación de mohos.

Tema 10. Fermentación alcohólica. Masa madre y elaboración de pan. Elaboración de cerveza. Producción de vino. Microbiología de la vinificación. Fermentación maloláctica. Bacterias del acético y fabricación de vinagre.

Tema 11. Fermentación láctica. Bacterias del ácido láctico. Fermentaciones lácticas en la industria láctea. Yogures y quesos. Otros alimentos fermentados. Probióticos. Proteína unicelular.
IV. Producción de metabolitos primarios, polímeros y bioenergía Tema 12. Producción de ácidos orgánicos. Biosíntesis de ácido cítrico. Proceso de producción. Aplicaciones. Producción de ácido láctico. Otros ácidos.

Tema 13. Producción de aminoácidos por fermentación. Producción de ácido glutámico. Producción de lisina. Producción industrial de otros metabolitos primarios. Producción de biopolímeros.

Tema 14. Producción de proteínas y biotransformaciones. Producción de enzimas a gran escala. Proteínas recombinantes. Inmovilización. Biotransformaciones.

Tema 15. Biorrefinerías y bioenergía. Aprovechamiento de la biomasa. Bioetanol de primera generación. Bioetanol celulósico. Otros biocombustibles.
Microbiología industrial biosanitaria Tema 16. Antibióticos y otros metabolitos bioactivos. Metabolitos secundarios bioactivos. Función en la naturaleza. Clasificación por su estructura, mecanismo de biosíntesis y modo de acción. Otros productos biosanitarios: lovastatina, alcaloides del ergot, proteínas terapéuticas y probióticos.

Tema 17. Mecanismos de biosíntesis de antibióticos. Antibióticos beta-lactámicos. Genética y biosíntesis de penicilinas, cefalosporinas y cefamicinas. Proceso de producción industrial de penicilina. Penicilinas semisintéticas. Antibióticos peptídicos ribosomales y no ribosomales. Antibióticos policétidos.

Tema 18. Búsqueda de nuevos fármacos. El problema mundial de la resistencia a los antibióticos. Mecanismos de resistencia. Bioprospección y minería de genomas. Biosíntesis combinatoria. Fagoterapia. Reposicionamiento. Ensayos clínicos.
VI. Microbiología industrial ambiental Tema 19. Tratamiento de aguas residuales y residuos sólidos. Tratamientos biológicos de aguas residuales. Fangos activados. Tratamiento secundario anaeróbico. Humedales y fosas sépticas. Tratamiento de residuos sólidos. Compostaje.

Tema 20. Aplicaciones agrícolas. Micorrización. Biofertilizantes. Biocontrol de plagas.

Tema 21. Biominería y biorremediación. Biolixiviación. Detoxificación por bioprecipitación de metales. Biorremediación y bioaumentación. Derrames de petróleo en el mar.

Planificación
Metodologías  ::  Pruebas
  Horas en clase Horas fuera de clase Horas totales
Prácticas en laboratorios 15 8 23
 
Tutorías 2 0 2
Trabajos 0 22 22
 
Sesión Magistral 40 60 100
 
Pruebas mixtas 3 0 3
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologí­as
Metodologías   ::  
  descripción
Prácticas en laboratorios Las prácticas en laboratorio microbiológico abordarán algunos aspectos de la aplicación industrial de los microorganismos: fermentaciones para el estudio de la producción de antibióticos, cultivos para la detección de exoenzimas, aislamiento de biofertilizantes, análisis de las bacterias del yogur, elaboración de cerveza artesanal, bioensayos para el cribado de productores de antibióticos.
Tutorías Tutorías individuales o en grupo a demanda, presenciales o telemáticas. Dos tutorias de grupo; una a comienzos del curso para explicar cómo realizar el trabajo de grupo y una segunda tutoría en la parte final del curso para resolver cualquier tipo de dudas.
Trabajos Se realizará un trabajo en grupo sobre un aspecto del temario teórico.
Sesión Magistral Clases magistrales con apoyo de presentaciones y material de consulta (noticias, artículos, páginas web). Se utilizará la pizarra para las explicaciones. Se complementará la información por medio de la plataforma Moodle.

Tutorías
 
Tutorías
descripción
Dos tutorias de grupo. Una a principio de curso para explicar cómo realizar los trabajos de la asignatura, y la segunda tutoría antes del examen final para resolver dudas.

Evaluación
  descripción calificación
Sesión Magistral Aspectos evaluables: conocimiento y comprensión de la materia. Uso correcto de la terminología. Corrección ortográfica y gramatical, claridad de exposición.

La materia se dividirá en dos partes iguales; cada una aporta un 30 % a la calificación. Es necesario superar las pruebas escritas de ambas partes (nota mínima de 5 sobre 10) para aprobar la asignatura. Se podrá realizar un examen parcial eliminatorio.

Pruebas mixtas formadas por dos componentes: 1) preguntas de opción múltiple y 2) preguntas de ensayo o de respuesta corta. Para que se evalúe el segundo componente , el alumno ha de obtener al menos un 4,5 en el primero.
60 %
Prácticas en laboratorios Conocimiento y comprensión de los contenidos vistos. Destreza en los procedimientos. Interés en el desarrollo de la práctica y cuidado de herramientas y material. Memoria de prácticas: presentación completa y correcta interpretación de los resultados. La asistencia a las clases de prácticas es obligatoria para los alumnos que cursen la asignatura por primera vez.

Al finalizar las prácticas se realizará una valoración que contemplará: 1) una evaluación del comportamiento en el laboratorio; 2) la entrega de una memoria de prácticas con los resultados obtenidos; 3) la realización de una prueba escrita (preguntas de opción múltiple).
La no presentación de la memoria o la no presentación a la prueba escrita conllevará la pérdida automática de toda la puntuación. La ausencia no justificada de alguna de las clases prácticas supondrá suspender la asignatura en primera convocatoria.
15 %
Trabajos Calidad y suficiencia de contenido para los objetivos del trabajo. Correcta y completa colocación en el memorando de las fuentes empleadas; archivo bibliográfico completo; uso correcto de la terminología específica; cumplimiento formal de los requisitos de los archivos electrónicos y de los plazos de entrega.

El portavoz que hayan nombrado los miembros del grupo, hará entrega telemática de un memorando (PDF) y un archivo con las referencias empleadas (formatos especificados).

Se valorará con un 1/5 de la nota del trabajo, el cumplimiento de los plazos y de la estructura y formato especificados de lo entregado.
Para el resto de la evaluación: prueba escrita con preguntas de respuesta corta para evaluar los contenidos del memorando, con tiempo limitado; durante la cual cada alumno podrá consultar un ejemplar del memorando de su grupo, que ha de ser exacto al del archivo electrónico entregado y sin anotaciones adicionales (se permite subrayado o resaltado).
15 %
Otros Participación en las clases teóricas: asistencia con aprovechamiento, actitud de interés y participación.
Se efectuarán pruebas mixtas, controles de autoevaluación continua y de asistencia y se observará la actitud en clase. La aportación a la nota final podría llegar al 20 % para recompensar actitudes excelentes.
10 %
 
Otros comentarios y segunda convocatoria

En caso de no aprobar (nota inferior a 5,0) la prueba mixta de los contenidos teóricos, no se le suman el 40 % del resto de calificaciones.

Pautas de actuación en los supuestos de plagio, copia o fraude en los exámenes:

Se aplicará la normativa de la Universidad, pero especificando que en las pruebas de evaluación no se permitirán (excepto en lo indicado para el trabajo en grupo) libros de texto, apuntes, calculadoras, móviles, relojes, ni cualquier otro dispositivo electrónico con capacidad de almacenar, difundir u obtener información.

Segunda convocatoria

En la segunda convocatoria se mantendrán las notas, si aprobadas, de prácticas y del trabajo.Se mantiene la nota de participación. Se realizará la prueba mixta con las mismas características que para la 1ª convocatoria.

Si no se han justificado las ausencias de las clases prácticas, se realizará una prueba mixta específica de los contenidos de las clases prácticas, en sustitución de la prueba normal y de la memoria de prácticas, cuya nota ha de ser superior a 8 sobre 10 para superar la asignatura.

Penalización en las pruebas

1) Los exámenes con preguntas de opción múltiple, las respuestas incorrectas puntuarán negativamente.

2) Sobre el segundo componente de la prueba mixta de evaluación de contenidos teóricos: en las preguntas que incidan sobre contenidos esenciales (en las presentaciones se indicará cuáles son esos contenidos), la nota puede ser negativa si no se contesta o se hace de  forma incorrecta.


Fuentes de información
Acceso a la Lista de lecturas de la asignatura

Básica

El-Mansi, E.M.T., Neilsen, J., Mousdale, D.M., Allman, T., Carlson, R. (2019). Fermentation Microbiology and Biotechnology, Fourth Edition, CRC Press.

Okafor, N., Okeke, B.C. (2017). Modern Industrial Microbiology and Biotechnology, Second Edition, CRC Press.

Sánchez Angulo M. (2022). Pero ¿Qué Han Hecho Los Microbios Por Nosotros? Fundamentos De Biotecnología Industrial, 2.ª edición, García Maroto Editores.

Stanbury, P.F., Whitaker, A., Hall, S.J. (2017). Principles of Fermentation Technology, Third Edition, Butterworth-Heinemann.

Waites, M.J., Morgan, N.L., Rockey, J.S., Higton, G. (2001). Industrial Microbiology: An Introduction, Blackwell Science Ltd.

Wilson, D.B., Sahm, H., Stahmann K.-P., Koffas, M. (2020). Industrial Microbiology, Wiley-VCH.

Complementaria

Glazer, A.N, Nikaido, H. (2007). Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology, Second Edition, Cambridge University Press.

Moo-Young, M., (Editor Jefe) y col. (2019). Comprehensive Biotechnology, Third Edition, Pergamon.

Ratledge, C., Kristiansen, B. (2006). Basic Biotechnology, Third Edition, Cambridge University Press.

Renneberg, R., Süßbier, D., Berkling, V., Loroch, V. (2023).Biotechnology for Beginners, Third Edition, Academic Press.

Saxena, S. (2015). Applied Microbiology, Springer.

Schmid, R.D., Schmidt-Dannert, C. (2016). Biotechnology. An Illustrated Primer, Second Edition, Wiley-VCH.

Wittmann, C., Liao, J.C. (2017). Industrial Biotechnology. Microorganisms, Wiley-VCH.

Bibliografía de prácticas

Case, C.L., Johnson, T.R. (2010). Preparation Guide for Laboratory Experiments in Microbiology, Ninth Edition, Benjamin Cummings.

Gallagher, S.G., Wiley, E.A. (2012). Current Protocols Essential Laboratory Techniques, Unit 4 Cell culture techniques, Second Edition, Wiley-Blackwell.

Gamazo, C., López-Goñi, I., Díaz, R. (2005). Manual Práctico de Microbiología, 3.ª edición, Masson.

Goldman, E., Green, L.H. (2015). Practical Handbook of Microbiology, Third Edition, CRC Press.

Stephenson, F.H. (2016). Calculations for Molecular Biology and Biotechnology, Third Edition, Academic Press.


Recomendaciones


Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
BIOQUÍMICA / 00208011
GENÉTICA MOLECULAR / 00208018
MICROBIOLOGÍA / 00208019
BIORREACTORES / 00208022
PROCESOS DE SEPARACIÓN / 00208026
INGENIERÍA GENÉTICA MOLECULAR / 00208029