1. Introducció.
1.Microbiologia aplicada. Concepte. Història i desenvolupament.
Biotecnologia: utilització dels microorganismes
per l'home. La revolució de la biologia molecular.
I. TECNOLOGIA MICROBIANA
2. Obtenció de soques microbianes y millora genètica.
Microorganismes útils en Biotecnologia. Bases per a la millora de
soques: screening, mutació-selecció, enginyeria genètica. Recombinació en eucariotes i procariotes. Manteniment i estabilitat de les soques modificades.
3. Models i tipus de fermentació I.
Fermentació industrial i fermentació metabòlica. Cinètica dels processos microbiològics. Expressió matemàtica del creixement, ús de substrats, i producció de productes.
4. Models i tipus de fermentació II.
Models de fermentadors: discontinus, continus i alimentats. Fermentadors amb biomassa lliure i fixada. Productivitat i velocitat de producció. Sistemes de agitació i aireació.
5. Materials usats com a substrats.
Fonts de nitrogen i carboni. Ús de subproductes. Mètodes racionals d'optimització de substrats. Mètode Plackett-Burman de disseny de medis de cultiu.
6. Recuperació de productes.
Mètodes de recuperació en funció de la mida i de les característiques químiques. Separació de partícules. Extracció de productes intracel.lulars.
7. Esterilització i escalat dels processos industrials.
Esterilització de fermentadors industrials: mètodes continus i discontinus. Criteris de esterilització i de qualitat. Inoculació de fermentadors industrials. Escalat del inòcul.
II. MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL
8. Producció microbiana de productes d'interès comercial
(I).
Alcohols i disolvents. Àcids orgànics. Aminoàcids i nucleòtids.
Producció a gran escala de proteïnes i enzims a partir de microorganismes
recombinants. Proteïnes terapèutiques: interferons humans i
hormones de creixement. Endonucleases de restricció.
9. Producció de productes d’interès comercial (II).
Síntesi d'antibiòtics, clonatge dels gens de biosíntesi d'antibiòtics,
millora de la producció d'antibiòtics. Biopolímers: goma de xantà,
síntesi de biopolímers adhesius i vegetals.
Producció de proteïnes d'origen unicel.lular (SCP).
10. Noves aplicacions en microbiologia.
Sensors microbians. Nous productes terapèutics. Producció microbiana de sabors i fragancies. Precipitació i adsorció de metalls. Aplicacions de microorganismes amb metabolismes específics.
III. MICROBIOLOGIA D'ALIMENTS
11. Microorganismes i descomposició dels aliments.
Introducció al mecanismes de deteriorament dels aliments: factors interns i externs. Condicions ambientals que afecten el creixement dels microorganismes. Infexions e intoxicacions de origen alimentari: microorganismes implicats i detecció. Mêtodes de conservació d'aliments.
12. Producció d'aliments per fermentació.
Tipus de producte. Microorganismes implicats i característiques del procés d'el.laboració. Producció de begudes alcohòliques, productes lactis, càrnics, fermentació de productes d'origen vegetal. Preparació de cultius iniciadors. Probiòtica, ús de microorganismes vius com a agents terapèutics. Ús de microorganismes modificats genèticament.
IV. MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
13. El tractament biològic d'aigües residuals.
Depuració biològica d'aigües residuals. Processos
aeròbics i anaeròbics en el tractament de les aigües. Biofilms, "trickling filters", llacunatge i fangs actius. Els protozous en el tractament aeròbic d’aigües residuals. Eliminació de microorganismes patògens. Espessament, estabilització, condicionament, desinfecció
i deshidratació dels fangs.
14. Tractament terciari i Bioremediació.
Sistemes de eliminació biològica de nutrients: nitrogen i fòsfor. Factors ambientals que afavoreixen la eliminació, microorganismes implicats i sistemes específics. Degradació específica de compostos xenobiòtics i recalcitrants. Ús de microorganismes modificats genèticament en el tractament de residus.
15. Tractament biològic de residus sòlids.
Sistemes i condicions del procés: temperatura, pH, aireació,
humitat, sistemes oberts i tancats. Productes que es poden descomposar.
Evolució dels paràmetres físics, químics i orgànics durant el procés de degradació. Principals grups bacterians i interaccions entre ells. Compostatge.
16. Utilització de microorganismes en l'agricultura.
Bacteris promotors del creixement vegetal. Agents de nodulació.
Producció de fitohormones. Activitat bioinsecticida: Toxines de
Bacillus thuringiensis. Control microbiològic de plagues i enfermetats.
Alternatives a l'ús de pesticides convencionals.
Objectius
Les pràctiques de l'assignatura de Microbiologia
Aplicada estan enfocades a experimentar aspectes propis de la microbiologia
industrial a escala de laboratori. A partir del estudi d'un procés suficientment
conegut per a tothom, com és la producció d'antibiòtics o la fermentació de
la llet, es pretén:
- Utilitzar els microorganismes com a productors de substàncies
útils. Estudiar els processos fisiològics que donen lloc a la producció d'aquests
productes.
- Realitzar senzills protocols de purificació
i evaluar, mitjançant proves experimentals la utilitat
dels productes obtinguts.
- Incidir sobre la importància de l'evaluació dels rendiments
obtinguts en els processos de producció en funció de les despeses.
Pràctiques
Les pràctiques seran intensives en un període de 1 setmana amb
grups reduïts de 2 a 3 alumnes
Cada grup de pràctiques realitzarà dos experiments, que
desenvoluparà des del inici amb el plantejament de uns objectius, el disseny
dels experiments per a aconseguir els objectius proposats, la preparació
del material necessari, la realització de l'experiment i la recollida i anàlisi de les dades.
Les pràctiques a realitzar són tres:
- Estudi de les diferències fisiològiques que indueixen la producció
d'antibiòtics en fongs i bacteris. Efecte de les condicions ambientals,
concentració d'oxigen i de nutrients (N i C). Evaluació experimental dels
rendiments obtinguts en cada cas.
- Estudi de l'efecte del procés de la fermentació en la producció de iogurt sobre la
viabilitat de microorganismes patògens i/o indicadors.
- Aïllament i selecció de microorganismes mutants amb capacitat de degradació de compostos fenòlics.
Les pràctiques s'avaluaran amb la realització d'un informe de pràctiques,
i mitjançant un examen de preguntes aplicades sobre el treball
experimental realitzat.