1. GENERALITATS:
1.1. INTRODUCCIÓ.
1.1.1. La Geomicrobiologia: objectius i desenvolupament històric. Principals metabolismes bacterians implicats en les transformacions biogeoquímiques i factors ambientals que els influencien. Concepte de cicle biogeoquímic i regulació biològica: la hipòtesi Gaia.
1.2. MÈTODES.
1.2.1. Estudis de camp: mètodes per detectar l'activitat microbiana, recol.lecció de mostres, identificació dels agents actius, ... Estudis de laboratori: sistemes oberts, semioberts i tancats. Aplicació de tècniques de microbiologia molecular. Mètodes isotòpics.
1.3. CICLES BIOGEOQUÍMICS, MICROORGANISMES I EVOLUCIÓ DELS AMBIENTS TERRESTRES
1.3.1. Els ambients pre-biòtics. L’origen de la vida i els primers metabolismes anoxigènics. Modificacions degudes a l’activitat dels primers microorganismes. L’ecosistema anaeròbic primitiu. Coevolució dels microorganismes i els ambients terrestres.
1.3.2. Aparició de la fotosíntesi oxigènica i transició cap a un ambient oxidant. Hipòtesis sobre la formació de dipòsits d'òxids de ferro (BIF). Modificacions dels ambients en condicions oxidants i aparició de nous metabolismes bacterians. Evolució dels principals cicles biogeoquímics.
2. TRANSFORMACIONS GEOMICROBIANES:
2.1. CICLES DEL CARBONI, HIDROGEN I OXIGEN.
2.1.1. Característiques generals dels tres cicles i imbricacions. Compartimentació dels cicles. Balanç fotosíntesi-respiració i altres metabolismes bacterians. El sistema carbonat. El cicle del metà: metanogènics, metilòtrofs i oxidadors de metà.
2.1.2. Descomposició i mineralització. Degradació microbiana de polímers naturals (lignina, pectina). Acumulació de matèria orgànica en sediments. Diagènesi i catagènesi. Formació i maduració de substàncies húmiques, carbó, querogen i petroli.
2.2. CICLE DEL NITROGEN.
2.2.1. Característiques generals del cicle del N i processos microbians implicats. Compartimentació dels processos i conseqüències. Transformacions que tenen lloc en els sediments, l'aigua i el sòl. Amonificació i assimilació d'amoni pels microorganismes. Oxidació aeròbia de l'amoni (nitrificació).
2.2.2. Reducció desassimilatòria de nitrat (desnitrificació) i reducció assimilatòria (biosíntesi). Oxidació anaeròbia de l'amoni (anammox). Factors ambientals que afecten els processos d’oxidació i reducció. Fixació de N2 (lliure i simbiont). El Nitrogen i la fertilització dels sòls. Ecologia microbiana i aspectes ambientals del cicle del N.
2.3. CICLE DEL SOFRE.
2.3.1. Característiques generals del cicle del S i processos microbians implicats. Compartimentació dels processos. Bacteris oxidadors de S: quimiolitotròfics (aerobis) i fototròfics (anaerobis). Oxidació microbiana de sulfurs. Factors que regulen les seves activitats.
2.3.2. Reducció assimilatòria i desassimilatòria de sulfat. Relacions amb el Fe i altres metalls. Formació de sulfurs metàlics. Ecologia microbiana del cicle del S. Les sorgències hidrotermals profundes ("deep-sea vents"). El cicle del DMS, el canvi climàtic i les pluges àcides.
2.4. ALTRES TRANSFORMACIONS GEOMICROBIANES.
2.4.1. Geomicrobiologia del Fe i el Mn. Processos microbians d’oxidació i reducció de Fe. L’activitat oxidadora de Thiobacillus ferrooxidans. Oxidació de sulfurs metàlics i de pirita, formació de dipòsits de Ferro. Oxidació i reducció de Mn, processos de precipitació i deposició.
2.4.2. El cicle del P: solubilització i precipitació de fosfats; formació de fosfina. Ca i Si: utilització per bacteris, diatomees i altres microorganismes; precipitació i resolubilització. Processos d’oxidació, reducció i metilació de metalls; efectes biològics i toxicitat. El cicle del Hg.
3. GEOMICROBIOLOGIA APLICADA:
3.1. BIODEGRADACIÓ DE COMPOSTOS RECALCITRANTS.
3.1.1. Compostos recalcitrants, persistència i biomagnificació. Contaminació per petroli i altres combustibles fòssils. Biorremediació. Biodegradació del petroli: processos aerobis i anaerobis.
3.1.2. Xenobiòtics: pesticides i polímers sintètics. Transformacions microbianes d'aquests compostos. Desclorinació reductiva. Conseqüències evolutives. Plàstics biodegradables i d'origen bacterià.
3.2. BIODETERIORACIÓ: CONTROL I APLICACIONS.
3.2.1. Aspectes ecològics de la biodeterioració i conseqüències de la degradació de materials. Corrosió de conduccions metàliques i formació de vesícules microbianes. Mecanismes de corrosió de la pedra.
3.3. REGULACIÓ DE L'ACTIVITAT GEOMICROBIANA EN MINERIA I CONTROL DE RESIDUS.
3.3.1. Obtenció i recuperació de metalls per processos microbians. Processos hidrometal.lúrgics. Utilització de microorganismes en mineria per lixiviació microbiana ("microbial leaching").
3.3.2. Activitats geomicrobianes en el tractament i degradació de residus: depuració i compostatge. Aplicacions dels processos de transformació de Nitrogen per a l'eliminació de nutrients en depuradores.
4. PRÀCTIQUES: Les classes pràctiques es dediquen al desenvolupament d'un experiment relacionat amb l'activitat microbiana en el cicle del Nitrogen, que permet adonar-se de la importància de les transformacions que porten a terme els microorganismes i la seva utilitat. Per a la seva realització s'utilitzen diferents metodologies (químiques, moleculars, microbiològiques) que són habituals en els estudis geomicrobiològics i l'estudiant es familiaritza amb el disseny d'experiments i la interpretació de resultats. Al final de les pràctiques, s'ha de confeccionar un informe científic amb els resultats obtinguts.