Jesús Manuel Cantoral Fernández
María Carbú Espinosa de los Monteros
Carlos Garrido Crespo
Maria Esther Rodríguez Jiménez (colaboración)

Conocer las principales características de los microorganismos industriales.
Aprender las principales técnicas microbiológicas. Conocer los principales
microorganismos industriales utilizados en las fermentaciones y las
principales manipulaciones para mejorar su rendimiento. Entender el control y
regulación del metabolismo microbiano. Estudias los principales procesos
fermentativos realizados por los microorganismos industriales. Visitar
alguna planta relalicionada con la asignatura. Realizar distintas prácticas
con microorganismos

Programa PROGRAMA TEORICO

I.INTRODUCCION A LA MICROBIOLOGIA. CONCEPTOS GENERALES

1. Concepto, Método y Objetivos de la Asignatura. Los microorganismos en la
escala biológica. Etapas y desarrollo de la Microbiología. Microbiología
Industrial e Ingeniería Bioquímica. La Moderna Biotecnología como ciencia
interdisciplinaria.
2. Métodos en Microbiología I: Observación microscópica. Principales
tinciones. Tinción de Gram. Esterilización y Desinfección. Metodología de la
Esterilización. Esterilización por agentes físicos y químicos. Filtración.
Pasteurización.
3. Métodos en Microbiología II: Nutrición de los microorganismos.  Auxotrofía
y Prototrofía. Requerimientos nutricionales. Medios de cultivo: composición y
preparación. Materias primas utilizadas en las Fermentaciones Industriales.
4. Morfología y Estructura de la célula microbiana. Tamaño y disposición
celular. La célula procariota: membrana celular, pared bacteriana, ribosomas,
citoplasma y región nuclear. Estructuras de resistencia.
5. La célula eucariota: pared celular, sistemas de membranas, ribosomas,
mitocondrias, vacuolas, núcleo y cromosomas. Estructuras de superficie.
Propiedades generales de los virus. Clasificación.
6. Clasificación de los microorganismos. Concepto de especie. Taxonomía
microbiana:  numérica, molecular y genética. Técnicas de aislamiento y
conservación de los microorganismos. Colecciones tipo. Microorganismos de
interés industrial.

II.CINETICA DE LOS PROCESOS MICROBIANOS. CONTROL Y REGULACION DEL METABOLISMO
MICROBIANO

7. Dinámica del crecimiento celular y de poblaciones. Cinética del crecimiento
microbiano. Diseño de las unidades de Fermentación. Agitación y Aireación en
fermentadores. Equipos de procesamiento y recuperación.
8. Cultivo de microorganismos. Cultivos continuos. Quimiostato. Turbidostato.
Cultivos semicontinuos. El salto de escala. Extrapolación de los resultados de
laboratorio a la Planta Piloto y a la Planta Industrial.
9. Esquema general del metabolismo microbiano. Categorías nutricionales.
Fuentes de Energía. Procesos catabólicos, anabólicos y anfibólicos. Generación
y transformación de la Energía. Sistemas aerobios y anaerobios.
10. Concepto de metabolismo microbiano. Metabolitos primarios de interés
industrial. Tipos y clasificación. Metabolitos secundarios de interés
industrial. Búsqueda de nuevos metabolitos ("screening"). Aislamiento de
microorganismos con nuevas actividades.
11. Biosíntesis y regulación del metabolismo microbiano. Exceso de producción
de metabolitos. Inducción. Mecanismo molecular. Regulación por producto final.
Regulación catabólica. Autorregulación.
12. Alteraciones de los mecanismos reguladores para la producción de
metabolito microbianos de interés industrial. Regulación del producto final en
vías metabólicas lineales y ramificadas.


III. FERMENTACIONES CLASICAS. PRODUCCION INDUSTRIAL DE ANTIBIOTICOS

13. Biosíntesis y producción industrial de alcohol. Bebidas alcohólicas.
Industrias derivadas de la Enología. Biosíntesis y producción industrial del
ácido láctico. Productos derivados lácteos. Pasteurización de la leche.
14. Biosíntesis y producción industrial del ácido cítrico y otros ácidos
orgánicos. Biosíntesis y producción industrial de acetona, butanol y otros
solventes por fermentación. Biopolímeros microbianos: xantano, dextrano y
alginatos.
15. Biosíntesis y producción industrial de aminoácidos: Acido glutámico.
Lisina. Otros aminoácidos. Extracción y purificación de los aminoácidos a
partir de la fermentación.
16. Antibióticos: función natural e importancia industrial. Aislamiento y
caracterización de cepas productoras de antibióticos. Clasificación y
microorganismos que los producen.
17. Biosíntesis y producción industrial de antibióticos ß-lactátimicos:
Penicilina y Cefalosporinas. Biosíntesis y producción industrial de
antibióticos peptídicos: Gramicidina, Tirocidina y Bacitracina.
18. Biosíntesis y producción industrial de antibióticos derivados del acetato
y propionato: Macrolidas, Tetraciclinas y Rifampicina. Biosíntesis y
producción industrial de antibióticos derivados de Carbohidratos:
Estreptomicina.

IV. PRODUCCION DE ENZIMAS, VITAMINAS, VACUNAS Y OTROS COMPUESTOS
ORGANICOS. ASPECTOS MEDIO-AMBIENTALES

19. Producción de enzimas: Mecanismos reguladores que controlan su producción.
Purificación de enzimas en gran escala. Bioconversiones y transformaciones de
productos orgánicos por microorganismos.
20. Producción de vitaminas y factores de crecimiento. Biosíntesis y
producción industrial de nucleótidos y derivados. Saborizantes. Producción de
proteínas unicelulares (SCP). Producción de otros alimentos por
microorganismos.
21. Quimioterapia antiviral. Producción industrial de vacunas. Tipos y métodos
de producción. Vacunas de subunidades. Anticuerpos monoclonales. Preparación
de productos inmunológicos.
22. Los microorganismos como agentes geoquímicos. Contaminación ambiental
derivada de los procesos industriales microbiológicos. Degradación de
sustancias orgánicas altamente tóxicas.
23. Tratamiento de aguas residuales. Plantas de depuración. Tipos de
digestores. Producción de metano por digestión anaerobia. Consideraciones
socio-económicas.
23. Futuro de las Industrias de la Fermentación. Biosensores. Biochips.
Biofiltros. Seguridad en Biotecnología. Procesos y productos microbianos de
interés en el futuro.

PROGRAMA DE CLASES PRACTICAS

1. Preparación de medios de cultivo. Siembra de microorganismos. Observaciones
microscópicas. Conservación de microorganismos
- Medios mínimos y Medios complejos. Sólidos y líquidos
- Utilización de materias primas en Medios Industriales
- Siembra en placa petri y tubo inclinado
- Principales técnicas de conservación de microorganismos
- Realización de glicerinados y liofilizados

2. Tinciones más importantes en Microbiología
- Visualización al microscopio de diferentes microorganismos
- Tinción negativa
- Tinción diferencial: Tinción de GRAM
- Tinción de esporas y corpúsculos metacromáticos

3. Pruebas Bioquímicas de determinación de microorganismos industriales
- Utilización de substratos: carbohidratos, citrato, urea,
carbohidratos
- Producción de metabolitos: indol, acetoína, etanol,
acetaldehído

4. Pruebas Moleculares de determinación de microorganismos industriales
- Estudio del cariotipo mediante geles en campo pulsante
- Realización de geles de agarosa para el análisis de ácidos
nucleicos
- Realización de geles de poliacrilamida para el análisis de
proteínas

5. Características más relevantes de una levadura industrial (Saccharomyces
cerevisiae).
- Características morfológicas más importantes
- Cálculo del tiempo de generación
- Obtención de esferoplastos y transformación
- Medida del poder fermentativo

6. Cinética de crecimiento y producción de un antibiótico -lactámico
(penicilina) por el hongo filamentoso Penicillium chrysogenum
- Preparación de los medios de inóculo y de fermentación
- Recogida de muestras cada 24 horas de la fermentación
- Medida del pH, crecimiento (peso seco) y producción de
penicilina (bioensayo con Bacillus subtilis y Micrococcus luteus) a lo largo
de la fermentación: Representaciones gráficas de estos parámetros

7. Visitas a industrias relacionadas con la asignatura

Metodología Clases teóricas
- Seminarios
- Realización de Prácticas
- Visitas a Centros relacionados con alguna faceta de la asignatura

Criterios y sistemas de evaluación - Realización obligatoria de los créditos
prácticos: seguimiento del
desarrollo, aprendizaje (evaluación continua). 20 % del valor de la nota final.
- Examen final que constará de preguntas cortas, largas y un tema a
desarrollar. 80 % del valor de la nota final
- Realización de un trabajo escrito voluntario, que se puede exponer en clase
- Se evaluará positivamente la asistencia a clase y el interés demostrado a lo
largo del curso.

Recursos bibliográficos BIBLIOGRAFIA BASICA:

-  Brock. Biología de los Microorganismos. 2003. Madigan, Martinco, Parker.
Prentice Hall Iberia. Madrid.
- Introducción a la Microbiología. Volumen I y II. 1998. J.L. Ingraham, C.A.
Ingraham. Reverté. Barcelona.
-  Biotecnología: Manual de Microbiología Industrial. 1993. W. Crueger, A.
Crueger. Acribia
- Ecología microbiana y Microbiología ambiental. 2001Ronald M.Atlas, Richard
Bartha. Addison Wesley. Madrid
- Microbiología y Genética Molecular (2 Volúmenes). 1995. J. Casadesus. U. de
Huelva.
- Microbiología. 1999. L.M. Prescott. J.P. Harley. D. A. Klein. 4ª Edición.
McGraw-Hill-Interamericana
- Manual práctico de Microbiología. 1995. R. Díaz, C. Gamazo I. López-Goñi.
Masson. Barcelona.
- Ecología microbiana y Microbiología ambiental. 2002. R.M. Atlas, R. Bartha.
Addison Wesley.  Madrid.


OTROS LIBROS DE CONSULTA:

- Microbial Biotechnology: Fundamentals of Applied Microbiology. 1995. A.N.
Glazer, H. Nikaido. W.H. Freeman and Company.
-  Molecular Microbiolgy. 1998. S. Busby, C.M. Thomas, N.L. Brown. Springer.
- Microbiología Enológica. Fundamentos de vinificación. J.A. Suárez Lepe, B.
Iñigo Leal. Mundi-Prensa.
- Microbiología ambiental. 1989. W.D. Grant, P.E. Long. Acribia.
- Bioquímica de los microorganismos. 1997. R. Parés, A. Juárez. Reverté.
- Handbook of microbiological reagents. 1998. R.M. Atlas. Springer
- Molecular genetics of bacteria. 1998. J.W. Dale. Wiley-VCH.
- Electron Microscopy in Microbiology. 1998. A. Holzenburg, M. Hoppert. Bios
Sciencetific. Publishers. Oxford. U.K.
- Photographic Atlas for the Microbiology Laboratory. 1996. B.E. Pierce, M.J.
Leboffe. Bios Sciencetific. Publishers. Oxford U.K.