GUÍA DOCENTE

Descripción de la asignatura

1. NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Microbiología Ambiental

2. CÓDIGO DE LA ASIGNATURA: 738

3. TIPO DE ASIGNATURA: optativa

4. CICLO EN QUE SE IMPARTE: segundo

5. CURSO EN QUE SE IMPARTE: 4º y 5º

6. CARÁCTER ANUAL O CUATRIMESTRAL: cuatrimestral

7. NÚMERO DE CRÉDITOS: 4,5 teóricos y 1,5 prácticos

8. PRERREQUISITOS: no

9. NOMBRE DE LA PROFESORA RESPONSABLE, ÁREA Y DEPARTAMENTO:

      M. Carmen Balebona Accino. Área de Microbiología. Departamento de Microbiología

10. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA

Como objetivos generales de la asignatura de Microbiología Ambiental se plantea la consecución por parte de los alumnos de las siguientes capacidades:

• Comprender la Microbiología Ambiental como disciplina científica.

• Conocer las técnicas experimentales propias de la Microbiología Ambiental y manejar adecuadamente algunas de ellas.

• Identificar los factores que influyen sobre las poblaciones microbianas en hábitat naturales y caracterizar su influencia.

• Interpretar las peculiaridades morfológicas y fisiológicas de los microorganismos desde un punto de vista ecológico como manifestaciones de su interacción con el entorno.

• Entender la naturaleza de las relaciones establecidas entre los individuos de una población microbiana y sus consecuencias sobre ella.

• Comprender y valorar el papel de los microorganismos en los ambientes naturales, particularmente a través de su participación en las cadenas tróficas y el funcionamiento de los ciclos de los elementos.

• Conocer con detalle el papel de los microorganismos como agentes responsables de biodeterioro en diferentes ambientes.

• Valorar la aplicación de las actuaciones microbianas en la recuperación de bienes de interés cultural y económico.

• Conocer la utilidad del empleo de microorganismos en la recuperación de ambientes contaminados (degradación de xenobióticos, …).

• Elaborar esquemas para la investigación de problemas medio ambientales sencillos relacionados con los microorganismos, valorando la utilidad de las diferentes técnicas de estudio en Microbiología Ambiental.

 

La asignatura se ha dividido en 4 bloques, planteándose los siguientes objetivos parciales para cada uno de ellos:

 

BLOQUE I: ECOLOGÍA MICROBIANA

Objetivos parciales

·   Conocer los principales grupos de microorganismos objeto de estudio de la Microbiología Ambiental.

·   Valorar la importancia de las características de la célula microbiana en las interacciones con el medio ambiente.

·   Conocer la contribución de las adaptaciones de la célula microbiana a la supervivencia.

·   Comprender el concepto de comunidad microbiana y el carácter dinámico de las poblaciones.

·   Conocer la presencia de interacciones entre las poblaciones y diferenciar los tipos de interacciones.

 

BLOQUE II: LOS MICROOGANISMOS EN SUS HÁBITAT NATURALES

Objetivos parciales

·   Conocer los principales determinantes ambientales que condicionan el desarrollo de los microorganismos en los diferentes hábitat.

·   Conocer la diversidad microbiana en el medio ambiente.

·   Conocer la ubicuidad del mundo microbiano y su capacidad de adaptación a los hábitat extremos.

·   Valorar la importancia de las interacciones microbianas con los organismos superiores y el papel de éstos como hábitat microbianos.

BLOQUE III: PAPEL MICROBIANO EN LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Objetivos parciales

·   Conocer la influencia de las actividades microbianas sobre el medio ambiente a través de los ciclos biogeoquímicos.

·   Conocer la importancia de los microorganismos como transformadores biológicos de los elementos químicos que constituyen la materia.

 

BLOQUE IV: ASPECTOS DE BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Objetivos parciales

·   Conocer la actuación de los microorganismos sobre los contaminantes y su papel en la biomagnificación de diferentes problemas medio ambientales.

·   Valorar la importancia de la actividad microbiana como agente de deterioro en ambientes acuáticos y terrestres.

·   Conocer la potencialidad de los microorganismos para la resolución de problemas medioambientales.

 

11. DESARROLLO DE CRÉDITOS ECTS

Ver Anexo I

 

12. CONTENIDOS (PROGRAMA)

 

TEORÍA

        

Lección 0.   Microbiología Ambiental: Concepto y evolución

                      · Concepto y objeto de estudio

                      · Desarrollo histórico

                      · Aplicaciones y perspectivas de futuro

I. ECOLOGÍA MICROBIANA: ASPECTOS GENERALES

Lección 1.   Principales grupos de microorganismos

                      · Concepto de hábitat microbiano: tipos de microorganismos celulares

                      · Aspectos ecológicos de los virus

                      · Papel ecológico de los elementos extracromosómicos. Ecogenética

Lección 2.    Implicaciones ecológicas de las características estructurales de la célula microbiana

                      · Ley de mínimos de Liebig y de tolerancia de Shelford

                      ·Tamaño de los microorganismos

                      ·Estructuras superficiales

                      ·Mecanismos de adhesión a superficies y partículas

Lección 3.    Implicaciones ecológicas de las características fisiológicas de la célula microbiana

· Tipos nutricionales. Importancia ecológica de los microorganismos autótrofos y heterótrofos

· Diferenciación microbiana. Metabolismo secundario

· Adaptación a condiciones de carencia nutricional

·Microorganismos activos, viables y cultivables

Lección 4.   Movilidad microbiana y microhábitat

·El comportamiento microbiano como fenómeno de adaptación biológica

·El movimiento en los microorganismos: respuesta a estímulos ambientales

·Tipos de taxis microbianas:

                               Respuestas frente a sustancias químicas

                               Respuestas frente a la luz

                               Respuestas frente a campos gravitatorios y magnéticos

                               Respuestas frente a la temperatura y niveles de oxígeno

Lección 5.   Estructura y desarrollo de comunidades microbianas

·Dispersión de microorganismos y desarrollo de comunidades microbianas

·Estrategias k y r en microorganismos

· Dinámica de las comunidades microbianas. Modelos experimentales

Lección 6.   Interacciones entre microorganismos

                ·Interacciones entre individuos de una misma población

·Interacciones entre poblaciones:

        Relaciones neutras: neutralismo

        Relaciones positivas: comensalismo, sinergismo, sintrofismo, mutualismo

        Relaciones negativas: competencia, amensalismo, parasitismo, predación

Lección 7.   Técnicas de estudio en Ecología Microbiana

·Toma de muestras y procesado de las muestras

·Detección de poblaciones microbianas

·Cuantificación de microorganismos.

·Determinación de la biomasa microbiana.

·Medida del metabolismo microbiano

 

II. LOS MICROOGANISMOS EN SUS HÁBITAT NATURALES

Lección 8.   El ambiente acuático

·Características del medio acuático como hábitat microbiano

·Factores físico-químicos que afectan a los microorganismos acuáticos

·Factores biológicos

Lección 9.     Actividad microbiana en medios acuáticos

·Picoplancton autotrófico

·El bucle microbiano: producción heterotrófica

·Mineralización

Lección 10. El medio continental

·Microorganismos de aguas dulces y su distribución

·Microbiología de las aguas subterráneas

Lección 11. El medio marino

·Microorganismos marinos planctónicos. Su distribución

·Microorganismos en aguas profundas

·Características microbiológicas de los estuarios

Lección 12. Microbiología de los sedimentos

·Importancia de los sedimentos en los ecosistemas acuáticos

·Distribución de los microorganismos en  los sedimentos

·Sedimentos anaerobios

·Papel microbiano en la formación y transformación de los sedimentos

Lección 13. El ambiente terrestre: el suelo

·Composición y estructura del suelo

·Condiciones físicas que afectan a los microorganismos

·Condiciones químicas que afectan a los microorganismos

·La población microbiana del suelo

·Distribución de los microorganismos en el suelo

Lección 14. Interacciones entre microorganismos y plantas. I.

·Microorganismos del suelo y nutrición vegetal

·Productos microbianos

·Fertilidad del suelo

·La rizosfera como hábitat microbiano

Lección 15. Interacciones entre microorganismos y plantas. II.

·Asociaciones simbióticas

·Establecimiento y mantenimiento de nódulos radicales

·Simbiosis fijadoras de nitrógeno

·Micorrizas: ecto-endo micorrizas y micorrizas VA.

Lección 16. Los animales como hábitat microbiano. I.

·Biota normal: microorganismos saprófitos y mutualistas

·Aspectos ecológicos de las enfermedades microbianas en animales

·Microorganismos del aparato digestivo:

                               Microbiología de la boca

                               La placa dental. La caries

                               Microbiota normal del intestino humano

Lección 17. Los animales como hábitat microbiano. II.

·Microbiología del tracto digestivo de rumiantes:

                               Papel en la nutrición

                               Interacciones entre poblaciones microbianas

·El tracto intestinal de otros vertebrados

·Microbiología del aparato digestivo de invertebrados

Lección 18. Los animales como hábitat microbiano. III.

·Microbiología de las superficies externas:

Piel, tracto genital y tracto respiratorio superior humanos

Integumento de invertebrados

Bacterias luminiscentes

·Endosimbiosis microbianas en invertebrados

Lección 19. Microorganismos y el ambiente aéreo

·Dispersión aérea de partículas: microorganismos

·El sistema respiratorio humano y los microorganismos transportados por el aire

·Métodos en Aerobiología

·Indicadores microbianos

Lección 20. Microorganismos en ambientes extremos

·Características generales de los microorganismos extremófilos

·Significado ecológico de las arqueobacterias

·Temperaturas extremas

·Microorganismos acidófilos y alcalinófilos. Halófilos

·Otros ambientes microbianos

 

III. PAPEL MICROBIANO EN LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Lección 21. Ciclo del carbono

            ·Aspectos generales: aerobiosis, anaerobiosis

                ·Papel microbiano en la asimilación de dióxido de carbono

                ·Procesos oxidativos. Mineralización

                ·Degradación microbiana de polímeros naturales

                ·Formación y acumulación de combustibles fósiles.

 

Lección 22. Ciclo del nitrógeno

                ·Aspectos generales

                ·Fijación de nitrógeno atmosférico

                ·Amonificación

                ·Asimilación de amonio

                ·Nitrificación

                ·Desnitrificación

Lección 23. Ciclos de otros elementos

                ·Ciclo del azufre

                ·Ciclo del fósforo

                ·Ciclos del hierro y manganeso

 

IV. ASPECTOS DE BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Lección 24. Biodeterioro en ambientes acuáticos y terrestres

·Biofouling. Corrosión.

·Deterioro de papel, madera, textiles, piel y otros materiales.

·Deterioro de obras de arte, materiales de construcción y monumentos.

·Productos químicos, farmacéuticos y cosméticos.

Lección 25.    Actuaciones microbianas sobre metales y fuentes de energía

·Papel de los microorganismos en la formación de depósitos minerales

·Transformaciones microbianas de metales y metaloides. Aplicaciones en hidrometalurgia

·Recuperación de metales.

                ·Recuperación de petróleo

                ·Drenaje ácido de las minas

 

PRÁCTICAS

1. Estimación de la biomasa microbiana:

               √Recuento directo de células.

               √Recuento de células cultivables.

 

2. Aislamiento de distintos grupos microbianos de suelos:

               √Microorganismos del suelo implicados en el ciclo del nitrógeno.

               √Aislamiento de microorganismos solubilizadores de fosfatos.

√Aislamiento de microorganismos degradadores de biopolímeros naturales: almidón, celulosa.

3. Recuento de microorganismos heterótrofos del aire.

4. Detección y aislamiento de microorganismos productores de antibióticos.

 

 

13. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:

 

ATLAS, R, M. & R. BARTHA. 1998. Microbial Ecology. Fundamentals and Applications. Benjamin/Cummings Science Publishing.

 

ATLAS, R.M. & R. BARTHA. 2001. Ecología microbiana y Microbiología ambiental. Pearson Educación, S.A. Madrid.

 

AUSTIN, B. 1988. Marine Microbiology. Cambridge Univ. Press.

 

AUSTIN, B. 1988. Methods in Aquatic Bacteriology. John Wiley & Sons.

 

BURNS, R.G. & J.H. SLATER (eds) 1982. Experimental Microbial Ecology. Blackwell Scientific Publ.

 

FENCHEL, T.; G.M: KING & T:M: BLACKBURN. 1998. Bacterial Biogeochemistry: the Ecophysiology of Mineral Cycling. Academic Press.

 

GRANT, W.D. & P.E. LONG. 1989. Microbiología ambiental. Editorial Acribia, S.A.

 

HURST, C.J.; G.R. KNUDSEN; M.J. MCINERNEY; L.D. STETZENBACH & M.V. WALTER (eds). 1997. Manual of Environmental Microbiology. ASM Press.

 

HURST, C.J.; R.L. CRAWFORD; G.R. KHUDSEN; M.J. MCINERNEY & L.D. STETZENBACH (eds). 2002. Manual of Environmental Microbiology. ASM Press.

 

LYNCH, J.M. & J.E. HOBBIE. 1988. Microorganisms In Action: Concepts And Applications In Microbial Ecology. Blackwell Scientific Publications.

 

MITCHELL, R. 1992. Environmental Microbiology.

 

PAUL, E.A. & F.E. CLARK. 1989. Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press.

 

RHEINHEIMER, G. 1987. Microbiología de aguas. Ed Acribia.

 

RICHARDS, B.N. 1987. The Microbiology of Terrestrial Ecosystems. Essex Longman Scientific.

 

STOLP, H. 1988. Microbial Ecology: Organisms, Habitats, Activities. Cambridge Univ. Press.

 

VARNAM, A.H. & M.G. EVANS. 2000. Environmental Microbiology. Manson Publishing, Ltd.

 

14. MÉTODOS DOCENTES

Metodología para el desarrollo de las clases teóricas

Como método docente se seguirá la lección magistral, que irá precedida al comenzar cada bloque o unidad, de la explicitación de los objetivos planteados en cada bloque. Por otro lado, para que el alumno sea capaz de entender ciertos conceptos, debe poseer previamente otros, que han podido ser aprendidos en la misma o en otras asignaturas. Como medio de introducir cada bloque, unidad o durante el desarrollo del mismo se indagará en los alumnos el conocimiento de ideas previas sin las cuales no puedan desarrollar un aprendizaje significativo de los nuevos contenidos con objeto de introducir dichos conocimientos indispensables.

Metodología para las clases prácticas

Las prácticas se plantearán al alumno como problemas a resolver y en ellas se les proporcionará un guión con los objetivos a alcanzar y los protocolos de trabajo necesarios. Los alumnos realizarán los experimentos necesarios para obtener resultados que deberán interpretar para dar solución a las cuestiones o problemas planteados al inicio de la clase práctica.

Metodología para la realización de seminarios

Estos seminarios ayudan al alumno a: incrementar sus conocimientos y el intercambio de ideas con el profesor. Consistirán en la elaboración por parte del alumno de un trabajo bibliográfico sobre algún tema específico y de vanguardia de la materia seleccionada conjuntamente por el profesor y el alumno. El profesor orientará en la preparación del tema, indicando aquellos trabajos relevantes y explicando aquellos conceptos que por su especialización no puedan ser comprendidos por el estudiante.

 

15. TIPOS DE EXÁMENES Y EVALUACIONES

Clases teóricas

Se realizará un examen a final de curso con un elevado número de preguntas donde se incluirán preguntas tipo test, de elección múltiple, que permiten medir un espectro de información de la asignatura muy amplio. Además, se incluirán algunas preguntas de respuestas corta a media, que permitirán medir la capacidad de recordar, reconocer la información y relacionar información recibida en diferentes momentos del curso, valorándose la capacidad de síntesis del alumno y la relación de conceptos.

Clases prácticas

Se realizará un seguimiento continuado de los alumnos y se anotarán las observaciones realizadas. Además, se realizará una evaluación del grado de consecución de los objetivos planteados mediante la inclusión en el examen final de preguntas relativas al planteamiento de los problemas estudiados en las clases prácticas. Así, los alumnos deberán plantear un diseño experimental sencillo, así como conocer los protocolos experimentales a emplear para la solución de problemas similares a los planteados en las clases prácticas. Igualmente, deberán interpretar los resultados presentados en tablas o gráficas y extraer conclusiones de los mismos.

Para aprobar la asignatura los alumnos deberán aprobar tanto los contenidos teóricos como prácticos de la asignatura, siendo el peso de la teoría el 75% de la nota final y las prácticas el 25%.

 

16. IDIOMA EN QUE SE IMPARTE: español.

 

 

 ANEXO I

Desarrollo en créditos ECTS de la asignatura de Microbiología Ambiental

 

 

 

 

A

B

C

D

E

 

 

 

Técnica

 

Actividad

Horas

de clase

Horas

presenciales fuera del aula

Factor de

 trabajo del estudiante*

Horas de trabajo personal del estudiante

Horas

Totales

 

(A+B+D)

 

Créditos ECTS

 

(E÷25)

 

 

del profesor

 

del alumno

 

 

 

Teoría

 

Clase

magistral

 

Explica los fundamentos teóricos

 

Asimila y toma apuntes. Plantea dudas y cuestiones complementarias

 

32

 

-

 

2

 

64

 

96

 

3,84

 

Seminario

Seminario sobre un tema de la asignatura

Presenta objetivos, orienta y tutoriza el trabajo

Trabaja en grupo. Presenta oralmente el trabajo.

 

-

 

1,5

 

7

 

10,5

 

12

 

0,48

 

Laboratorio

Prácticas de laboratorio

Presenta los objetivos, orienta el trabajo y realiza el seguimiento

Experimenta y elabora una memoria

 

13

 

-

 

1

 

13

 

26

 

1,04

Otras

Actividades

Tutorías

personalizadas

Orienta y resuelve dudas

Recibe orientación personalizada

 

-

 

5

 

-

 

-

 

5

 

0.2

 

Búsquedas en la red

 

Indica la necesidad de ampliación

 

Busca elementos para completar la teoría

 

-

 

-

 

-

 

8

 

8

 

0.32

Examen

 

 

 

 

3

 

 

3

0.12

TOTAL

 

 

 

45

9,5

 

95,5

150

6

 

*Número de horas dedicadas por el alumno al trabajo personal (organización de apuntes, estudio, documentación, preparación de seminarios, etc.) por cada hora presencial.