Anar al contingut (clic a Intro)
UdG Home UdG Home
Tancar
Menú

Estudia

Dades generals

Curs acadèmic:
2009
Descripció:
El paper dels microorganismes a la Biosfera. Comunitats microbianes d'aigües i sòls i factors que les condicionen. Metodologies per a l'estudi dels microorganismes a la natura. Conseqüències ambientals de les activitats bacterianes (transformacions biogeoquímiques, contaminació, biodegradació, ...). Utilitats i aplicacions ambientals dels microorganismes: bioremediació.
Crèdits:
9
Idioma principal de les classes:
Català
S’utilitza oralment la llengua anglesa en l'assignatura:
Poc (25%)
S’utilitzen documents en llengua anglesa:
Indistintament (50%)

Grups

Grup A

Durada:
Semestral, 2n semestre
Professorat:
Luis Bañeras Vives  / Xavier Triado Margarit  / Xavier Vila Portella

Altres Competències

  • Analitzar el paper dels microorganismes en la Biosfera, tant des de la perspectiva de les poblacions bacterianes, les seves relacions amb l'entorn i les seves interaccions mútues com dels diferents tipus de comunitats microbianes que es poden trobar en els ecosistemes terrestres, aquàtics, etc. i les seves contribucions als fluxos de matèria i energia i al funcionament des cicles biogeoquímics.
  • Revisar la metodologia aplicada en aquesta disciplina, les tècniques de mostreig, d’observació, aïllament i identificació dels diferents microorganismes que podem trobar en la natura, des dels mètodes més clàssics fins a les aplicacions més recents basades en l'ús de tècniques moleculars.
  • Introduir l'alumne en els principals aspectes de la salut pública i de les diferents problemàtiques ambientals des d'un punt de vista microbiològic, tractant tant la degradació ambiental causada per l’activitat bacteriana com les possibles utilitats i aplicacions ambientals dels microorganismes.
  • Avaluar la importància de l’activitat microbiana i la seva regulació en aspectes aplicats com el tractament de residus, les aigües residuals, la recuperació de metalls, la degradació de compostos tòxics, la biodeterioració, ...

Continguts

1. INTRODUCCIÓ A LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL:

          1.1. GENERALITATS.

                    1.1.1. La Microbiologia Ambiental. Objectius i desenvolupament d’aquesta disciplina científica. Funció dels microorganismes a la natura. Impacte dels microorganismes en el medi ambient i en l’activitat humana.

          1.2. DIVERSITAT MICROBIANA.

                    1.2.1. El món dels microorganismes: procariotes, eucariotes i virus. Taxonomia i filogènia dels procariotes. Bacteris i Arqueas. Grups fisiològics: respiradors aerobis i anaerobis, fermentadors, quimiolitotròfics, fotosintètics oxigènics i anoxigènics. Diversitat microbiana i evolució.

          1.3. FONAMENTS D'ECOLOGIA MICROBIANA.

                    1.3.1. Factors ambientals que afecten les poblacions microbianes. Limitacions abiòtiques del creixement bacterià. Efectes de la temperatura, pressió, pH, redox, salinitat i radiació. Efectes de la concentració de matèria orgànica, nutrients, O2 i CO2. Activitat microbiana i modificació de les condicions ambientals.

                    1.3.2. Estructura i dinàmica de les comunitats microbianes. Conceptes ecològics. Estratègies poblacionals. Microhàbitats. Superfícies, interfases i gradients. Estructura de les comunitats microbianes. Diversitat i estabilitat. Colonització i successió.

                    1.3.3. Interaccions microbianes. Interaccions entre microorganismes: intrapoblacionals i interpoblacionals. Interaccions dels microorganismes amb les plantes. Micorrizes. Fixació simbiòntica de N2. Interaccions dels microorganismes amb els animals. Microbiota corporal.

          1.4. MÈTODES EN MICROBIOLOGIA AMBIENTAL.

                    1.4.1. Tècniques de mostratge, observació i recompte. Mètodes d’obtenció de mostres en diferents ambients. Tècniques microscòpiques per a l’observació i recompte de microorganismes. Recompte de bacteris viables. Mesura de la biomassa.

                    1.4.2. Tècniques de cultiu bacterià i experimentació fisiològica. Enriquiment, aïllament i cultiu de microorganismes. Identificació i proves bioquímiques. Estudi de l’activitat microbiana. Tècniques isotòpiques. Isòtops radioactius i isòtops estables.

                    1.4.3. Tècniques moleculars i immunològiques. Mètodes immunològics. ELISA. Tècniques basades en els àcids nucleics. La PCR. Clonatge i seqüenciació. Disseny i utilització de sondes moleculars. Aplicacions per a la detecció, identificació i quantificació de microorganismes.

2. ELS MICROORGANISMES EN EL MEDI AMBIENT I LES SEVES CONSEQÜÈNCIES:

          2.1. COMUNITATS MICROBIANES NATURALS.

                    2.1.1. Els microorganismes en els ecosistemes aquàtics. Ambients aquàtics: rius, llacs i oceans. Característiques i tipus de microorganismes. Principals grups tròfics. Ambients planctònics i bentònics. Distribució dels microorganismes. Sediments. Interaccions sediment-aigua.

                    2.1.2. Els microorganismes en el sòl. Estructura del sòl. Microhàbitats per als microorganismes. La rizosfera. Grups microbians predominants. Distribució i heterogeneitat. Funcions dels microorganismes en el sòl. Exoenzims. Fixació simbiòtica de N2.

                    2.1.3. Els microorganismes en altres ambients. Microbiologia del subsòl. Activitat microbiana en sub-superfície. Els microorganismes a l’aire. Bioaerosols. Adaptacions dels microorganismes als ambients extrems. Fonts termals. Ambients àcids. Ambients hipersalins. Surgències termals submarines.

          2.2. CONSEQÜÈNCIES BIOGEOQUÍMIQUES I AMBIENTALS DE L'ACTIVITAT MICROBIANA.

                    2.2.1. Microorganismes i cicles biogeoquímics. Importància de l'activitat microbiana. Els cicles del C, H i O: mineralització de la matèria orgànica, el cicle del metà. El cicle del N: nitrificació, desnitrificació i fixació de N2. El cicle del S: reducció de sulfats, oxidació aeròbia i anaeròbia de sulfurs. Altres transformacions biogeoquímiques.

                    2.2.2. Contaminació microbiològica. El medi ambient com a vehicle de transmissió de malalties. Microbiologia de les aigües públiques. Microorganismes patògens i bacteris indicadors. Tècniques d’anàlisi i normatives. Contaminació vírica. Mètodes de desinfecció. Salut pública.

                    2.2.3. Biodegradació i degradació ambiental. Processos microbians de descomposició de matèria orgànica. Limitacions als processos de biodegradació. Eutrofització i anòxia. Mobilització de compostos insolubles. Els microorganismes i el canvi global: efecte hivernacle, pluges àcides. Contaminació de les aigües subterrànies.

                    2.2.4. Biopel.lícules i deterioració. Biopel.lícules bacterianes: estructura, aspectes físico-químics i microbiològics. Bacteris implicats en els processos de corrosió dels metalls. Mecanismes, efectes i factors implicats. Efectes dels microorganismes en la meteorització. Biodeterioració de la pedra.

3. APLICACIONS AMBIENTALS DELS MICROORGANISMES I DE LA SEVA ACTIVITAT:

          3.1. BIOREMEDIACIÓ I TRACTAMENT DE RESIDUS.

                    3.1.1. Introducció a la bioremediació: concepte, tipologies i mecanismes. Bioremediació induïda i bioaugment. Limitacions i estratègies. Proves de biodegradabilitat. Importància de la transferència gènica.

                    3.1.2. Bioremediació de contaminants orgànics. Degradació microbiana de midó, cel.lulosa, lignina i pectina. Enzims implicats. Degradació d’hidrocarburs alifàtics i aromàtics. Bioeliminació del petroli.

                    3.1.3. Bioremediació de xenobiòtics. Característiques, persistència i biomagnificació dels xenobiòtics. Degradació de polímers sintètics i de compostos organoclorats. Alternatives als plàstics sintètics.

                    3.1.4. Microbiologia del tractament de residus. Processos aeròbics i anaeròbics en la depuració biològica d'aigües residuals: microorganismes i metabolismes implicats. Eliminació de Nitrogen. Tractament microbiològic de residus sòlids: compostatge. Efecte de les condicions ambientals.

          3.2. ALTRES APLICACIONS AMBIENTALS DELS MICROORGANISMES.

                    3.2.1. Interaccions dels microorganismes amb els metalls. Toxicitat, resistència i transformacions de metalls tòxics: el cas del mercuri. Bioremediació. Utilització de microorganismes per a la recuperació de metalls en mineria : Thiobacillus ferrooxidans i els processos de lixiviació microbiana.

                    3.2.2. Utilització de microorganismes en l’agricultura (I). Mobilització de nutrients. Interaccions positives amb les plantes. Bacteris promotors del creixement vegetal. Producció de fitohormones. Agents de nodulació i fixació simbiòntica de N2. Millora genètica.

                    3.2.3. Utilització de microorganismes en l'agricultura (II). Control biològic: alternatives a l'ús de pesticides convencionals. Agents microbians de biocontrol i mecanismes ecològics implicats. Insecticides bacterians: toxines de Bacillus thuringensis i Photorhabdus sp.

                    3.2.4. Manipulació genètica de microorganismes. Mutacions. Principals agents mutagènics i carcinogènics: control i detecció. Camps d’aplicació de les tècniques de DNA recombinant. Manipulació genètica de microorganismes: GMOs. Impacte ambiental i riscos.

4. PRÀCTIQUES: Les classes pràctiques es dediquen a l'anàlisi microbiològica de mostres provinents dels dos ambients principals a la natura: l'aigua i el sòl. El desenvolupament d'aquestes analítiques permet practicar els diferents tipus de metodologies que s'utilitzen habitualment en estudis microbiològics de caire ambiental. L'estudiant es familiaritza també amb la comprensió dels mètodes i protocols de laboratori i la interpretació de resultats. Al final de les pràctiques, s'ha de confeccionar un informe científic amb els resultats obtinguts.

Activitats

Tipus d’activitat Hores amb professor Hores sense professor Total
Elaboració individual de treballs 0 20,00 20,00
Sessió expositiva 60,00 30,00 90,00
Sessió pràctica 30,00 10,00 40,00
Treball en equip 0 30,00 30,00
Total 90,00 90,00 180

Bibliografia

  • Atlas, Ronald M, Bartha, Richard (cop. 2002). Ecología microbiana y microbiología ambiental (2ª ed). Madrid [etc.]: Addison Wesley Pearson.
  • Madigan, Michael T, Martinko, John M, Parker, Jack (cop. 1998). Brock biología de los microorganismos. Madrid [etc.]: Prentice Hall.
  • Maier, Raina M, Pepper, Ian L, Gerba, Charles P (cop. 2000). Environmental microbiology. San Diego [etc.]: Academic Press.
  • Prescott, Lansing M, Harley, John P, Klein, Donald A (cop. 1999). Microbiología (4ª ed). Madrid [etc.]: McGraw-Hill Interamericana.

Avaluació i qualificació

Activitats d'avaluació:

Descripció de l'activitat Avaluació de l'activitat %
Classes teòriques. Examen teòric, com a part de l'examen final. 45
Treballs en grup. Elaboració d'uns exercicis al llarg del semestre. 20
Pràctiques de laboratori. Examen pràctic, com a part de l'examen final. 25
Informe de pràctiques. Elaboració d'un informe de les pràctiques. 10

Qualificació

La qualificació final de l'assignatura es farà d'acord amb la proporció, en nombre de crèdits, que mantenen els apartats teòric i pràctic (2/3 i 1/3, respectivament), però caldrà aprovar-los tots dos per separat. L'assistència a les classes pràctiques i la presentació de la memòria corresponent són obligatòries per a l'aprovació de la part pràctica de l'assignatura. L'avaluació es realitzarà en base a un examen, uns exercicis en grup i una memòria científica realitzada a partir de les pràctiques. L’examen contindrà una part teòrica (45% de la nota final), formada per preguntes que permetin demostrar a l’alumne la seva capacitat de comprensió, síntesi i relació dels diferents conceptes, més que la seva capacitat de retenció de la informació. L'avaluació teòrica es completarà amb uns exercicis (20% de la nota) que s'hauran de realitzar, per grups, al llarg del semestre i que s'hauran d'haver presentat obligatòriament per aprovar la part teòrica de l'assignatura. Les pràctiques s'avaluaran també amb unes preguntes a l'examen (25% de la nota total) i amb la realització d'una memòria o informe detallat dels resultats que haurà d'incloure la seva discussió i interpretació (10% de la nota). Per presentar-se a l'examen de la segona convocatòria, caldrà haver entregat els exercicis d'avaluació continuada i l'informe de pràctiques.

Observacions

Per cursar aquesta assignatura és convenient tenir uns coneixements bàsics de microbiologia general, especialment d'estructura, funció i metabolisme bacterians, i d'ecologia general, sobretot en aquells aspectes relacionats amb les problemàtiques ecològiques i ambientals. També és important, per a la part pràctica de l'assignatura, tenir predisposició i interès per al treball en el laboratori i un cert coneixement i habilitat en relació a les tècniques microbiològiques i bioquímiques bàsiques.

Assignatures recomanades

  • Biologia fonamental
  • Ecologia
  • Introducció a la problemàtica ambiental
  • Pràctiques de biologia fonamental

Escull quins tipus de galetes acceptes que el web de la Universitat de Girona pugui guardar en el teu navegador.

Les imprescindibles per facilitar la vostra connexió. No hi ha opció d'inhabilitar-les, atès que són les necessàries pel funcionament del lloc web.

Permeten recordar les vostres opcions (per exemple llengua o regió des de la qual accediu), per tal de proporcionar-vos serveis avançats.

Proporcionen informació estadística i permeten millorar els serveis. Utilitzem cookies de Google Analytics que podeu desactivar instal·lant-vos aquest plugin.

Per a oferir continguts publicitaris relacionats amb els interessos de l'usuari, bé directament, bé per mitjà de tercers (“adservers”). Cal activar-les si vols veure els vídeos de Youtube incrustats en el web de la Universitat de Girona.