Ficha de asignatura – Grado en Biología Datos básicos de la asignatura Asignatura: Biología de la Contaminación Tipo (Oblig/Opt): Optativa Créditos ECTS: 6
Teóricos: 2,7 Prácticos: 2 Seminarios: 0,94 Tutorías: 0,3
Curso: Cuarto Semestre: Séptimo Departamentos responsables:
Microbiología‐III, Ecología, Biología Vegetal
Profesor responsable: Ana Martín González Microbiología‐III 91 394 49 68 [email protected] Profesores: Consultar listado de profesores en horario de la asignatura (Página web de la Facultad)
Datos específicos de la asignatura Descriptor: Circulación de los principales elementos biogénicos. Grupos de microorganismos
implicado, fisiología. Tipos de contaminación y contaminantes: aspectos biológicos y ecológicos. Mecanismos de toxicidad de los contaminantes. Mecanismos de resistencia biológica. Sistemas biológicos para la detección de los contaminantes. Biomarcadores. Biosensores. Bioensayos. Bioindicadores. Bioeliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos. Bioprevención de la contaminación ambiental. Aplicaciones biológicas de uso agrícola e industrial para un desarrollo sostenible.
Requisitos: Ninguno Recomendaciones: Haber superado las materias básicas y el módulo fundamental. Se recomienda
encarecidamente cursar el seminario "Herramientas de análisis y predicción en Biología Ambiental".
Competencias Competencias transversales y genéricas:
‐ Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento, los organismos y sistemas biológicos (CG1). ‐ Continuar estudios de postgrado en áreas especializadas, en áreas de Biología o multidisciplinares (CG3). ‐ Expresar rigurosamente los conocimientos biológicos adquiridos, de modo que sean bien comprendidos en el ámbito docente y/o especializado (CG4). ‐ Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en el área de Biología (CG6) ‐ Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información biológica (CG8). ‐ Demostrar razonamiento crítico (CT2) ‐ Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles, a través de Internet (CT4). ‐ Adquirir conciencia de riesgos y problemas medioambientales, que conlleva su ejercicio profesional (CT6). ‐ Integrar creativamente conocimientos y aplicarlos a la resolución de problemas biológicos (CT10). ‐ Adquirir capacidad para la toma de decisiones (CT16)
Competencias específicas:
CE1: Comprender la necesidad de circulación de los elementos biogénicos y la importancia de la diversidad fisiológica microbiana en estos ciclos. CE2: Reconocer los distintos tipos de contaminación ambiental y contaminantes ambientales. CE3: Analizar los distintos tipos de contaminantes ambientales, su origen, distribución y destino, así como sus efectos biológicos y ecotoxicológicos. CE4: Analizar, identificar y valorar los distintos elementos biológicos que se utilizan para detectar la contaminación ambiental. CE5: Reconocer e identificar problemas de contaminación y plantear estrategias de biorrecuperación.. CE6: Reconocer e identificar sistemas, productos o procesos microbianos que previenen la
contaminación ambiental
Objetivos ‐ Conocer los ciclos de los principales elementos biogénicos y los grupos fisiológicos microbianos que intervienen en las distintas etapas. ‐ Conocer los principales tipos de contaminación ambiental, su origen y naturaleza. ‐ Conocer los principales tipos de contaminantes ambientales, sus mecanismos de acción, dispersión y circulación ‐ Aprender los efectos de distintos contaminantes en los diferentes niveles de la escala de organización biológica, desde el nivel de organización molecular hasta el de comunidad. ‐ Conocer los diferentes mecanismos de resistencia de los sistemas biológicos frente a contaminantes ambientales. ‐ Aprender los principales instrumentos biológicos (Biomarcadores, biosensores, bioensayos y bioindicadores) para detectar la contaminación ambiental, sus aplicaciones y limitaciones, así como valorar la calidad ecologica. ‐ Conocer las diferentes estrategias de biorrecuperación de ambientes contaminados por metales pesados ‐ Conocer distintas metodologias biológicas de biorrecuperación de ambientes contaminados con compuestos orgánicos xenobióticos. ‐ Aprender distintas alternativas no contaminantes de origen biológico a productos de uso agrícola e industrial.
Metodología Descripción: La docencia teórica se llevara a cabo mediante exposiciones orales del profesorado, con el
apoyo de medios audiovisuales: proyecciones con esquemas, dibujos, videos y otros elementos. Se utilizará el Campus Virtual como plataforma de apoyo para el proceso de aprendizaje tutelado de los alumnos, allí dispondran de material complementario para prácticas seminarios y exposiciones, así como material bibliográfico, calendario y foro de debate. Se prevén seminarios de dos tipos; por una parte, exposiciones o conferencias impartidas por los profesores y expertos sobre aspectos complementarios del programa teórico y por otra parte, la preparación en grupos de temas multidisciplinares relacionados con el programa teórico. Los contenidos de la asignatura se completan con el desarrollo de experiencias prácticas en el laboratorio, análisis de casos prácticos y visitas a centros de investigación o salidas de campo..
Horas % respecto presencialidad
Clases teóricas: 23 45,1 Clases prácticas: 17 33,33 Exposiciones y/o seminarios:
8 15,68
Tutoría: 2 3,92 Evaluación: 1 1,96
Trabajo presencial: 51 34
Trabajo autónomo: 99 66
Distribución de actividades docentes
Total: 150
Bloques temáticos
Bloque I: Aspectos ecológicos de la contaminación Bloque II: Ciclos biogeoquímicos. Perturbaciones. Bloque III: Biotransformación y mecanismos de toxicidad de los contaminantes. Bloque IV: Sistemas biológicos para la detección de la contaminación Bloque V: Bioprevención y bioeliminación de la contaminación
Evaluación Criterios aplicables: La evaluación de la asignatura será global y constará de un examen escrito para evaluar los
conocimientos adquiridos en las clases teóricas, que representará un 65% de la calificación global. Además, las alumnos realizarán una/s práctica/s de asistencia obligatoria, cuya calificación representará un 25% de la calificación global .Por último, se realizarán seminarios de carácter obligatorio, que representarán un 10% del total. La asistencia y participación al Seminario "Herramientas de análisis y predicción en Biotecnología Ambiental", subirá 1,5 puntos a la calificación de prácticas, previa la ponderación global de la calificación.
Organización semestral
Consultar Agenda Docente (Página web de la Facultad)
Temario Programa teórico: Bloque temático I: Aspectos ecológicos de la contaminación
Tema 1. Contaminación. Tipos de contaminación .Origen, dispersión y circulación de los contaminantes ambientales. Escalas de acción de la contaminación. Bloque temático II: Ciclos biogeoquímicos. Perturbaciones Tema 2.. La energía y la materia: Ciclos biogeoquímicos. Ciclo del carbono. Afloramientos. Metanogénesis. Metilotrofía. Oxidación anaerobica de metano por consorcios microbianos. Tema 3. Ciclo del nitrógeno. Fijación biológica de nitrógeno. Nitrificación. Desnitrificación. Oxidación anaerobia de amonio. Incidencia de los ciclos del carbono y nitrógeno en el calentamiento global y destrucción capa de ozono. Tema 4. Ciclo del azufre. Sulfooxidación. Reducción de sulfatos. Ciclo del hierro. Bacterias oxidantes y reductoras de hierro. Drenaje ácido. Lluvia ácida. Bloque temático III: Biotransformación y toxicidad de contaminantes Tema 5. Biotransformación. Naturaleza y tipos de contaminantes químicos. Toxicocinética. Reacciones de fase I y de fase II. Interacciones entre contaminantes. Tema 6. Efectos tóxicos de contaminantes. Dianas moleculares y celulares de contaminantes químicos y físicos. Mecanismos biológicos de resistencia. Efectos ecotoxicológicos. Contaminación trófica. Eutrofización. Bloque temático IV: Sistemas biológicos de detección de la contaminación Tema 7. Biomarcadores. Clasificación y especificidad. Principales biomarcadores. Biosensores: elementos y tipos. Biosensores moleculares y celulares. Tema 8. Bioindicadores. Concepto y tipos. Principales bioindicadores animales, vegetales y microbianos. Bioensayos. Parámetros biológicos y medidas de respuesta. Bioensayos validados de citotoxicidad y de genotoxicidad. Bloque temático V: Bioprevención y bioeliminación de la contaminación Tema 9. Bioprevención de la contaminación. Desulfuración de carbón. Plásticos de origen biológico. Abonos microbianos. Insecticidas biológicos. Tema 10. Biorrecuperación. Cometabolismo. Biorrecuperación "ex situ". Compostaje. Biorreactores. Columnas de adsorción. Biorrecuperación "in situ". Bioestimulación. Bioincremento. Fitorrecuperación. Estrategias de manipulación genética para la biorrecuperación.
Programa práctico: Prácticas de Laboratorio: Bioensayos de citotoxicidad ‐ Determinación de la calidad biológica del agua, aplicando índices biológicos normalizados. ‐ Evaluación de la contaminación microbiana de origen fecal. ‐ Análisis de biodegradación de xenobióticos. ‐ Distribución ecosifiológica de comunidades microbianas. Prácticas de campo: Se realizará una visita a una Estación Depuradora de Aguas Residuales y a un cauce de agua natural, para tomar muestras, que serán analizadas en el laboratorio.
Seminarios: ‐ Biodegradación y biodetección de materiales explosivos. ‐ Bioindicadores microbianos de la calidad del agua. ‐ Biondicadores vegetales de la calidad ambiental. ‐ Interacciones planta‐microorganismos en la biorrecuperación ‐ Fitorrecuperación de suelos. ‐ Diseño de protocolos para evaluar la genotoxicidad de compuestos industriales. ‐Contaminantes prioritarios: Evaluación de riesgos con fines legislativos. ‐ Aplicaciones de ingenieria genética en biorrecuperación: Estrategias y limitaciones. Contención ‐ El programa REACH ( Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical substances)
Bibliografía: R.M. Atlas & J. Philip. 2007. Applied microbial solutions for a real‐world environmental cleanup. ASM Press.
Conti, M.E. 2008. Biological monitoring: Theory and Applications. WIT Press.
Fulekar, M.H. 2010. Environmental biotechnology. CRC Press. Jorgensen, E. 2010. Ecotoxicology. Academic Press. Hill, M.K. 2004. Understanding Environmental Pollution. Cambridge University Press. Landis, W.G. y Sofield, R.M. 2010. Introduction to environmental toxicology. CRC Press. Markert, B.A. et al. 2003. Bioindicators and biomonitors: principes, concept and applications. Academic Press. Silby, R.M.y Walker, C.H. 2012. Principes of ecotoxicology. 4ª ed. CRC Press. Singh, S.N. 2007. Environmental bioremediation technologies. Springer. Yu, M.‐H. 2011. Environmental toxicology: Biological and health effects of pollutants. 3ª ed. CRC Press. Textos disponibles en la biblioteca de la Universidad Complutense Clements, W. y Newman, M.C. 2002. Community Ecotoxicology. John Wiley & Sons. Crawford, R.L. & D.L. Crawford. 2005. Bioremediation: Principes and applications. Cambridge University Press. Hoffman, D.J. et al. 2003. Handbook of ecotoxicology. Lewis Publishers. Manahan, S.E. 2007. Introducción a la química ambiental. Ed. Reverté. Ramade, F. 2005. Écologie appliquée, 6ª éd. Dunod. Spiro, T.G. y Stigliani, W.M. 2004. Química medioambiental. 2ª ed. Ed. Pearson‐Prentice Hall. Talley, J.W. 2006. Bioremediation of recalcitrant compounds. Taylor and Francis Vallero, D.A. 2010. Environmental Biotechnology: a biosystem approach. Academic Press. Algunas páginas web útiles ‐ Comisión Europea. Medio Ambiente.http://www.ec.europa.eu/environment ‐Ministerio de Medio Ambiente de España: http://www.mma.es/ ‐ Agencia Europea de Medio Ambiente: http://www.eea.europa.eu/es ‐Unites States Environmental Protection Agency: http://www.epa.gov ‐Convenio de Ginebra sobre Contaminación Atmosférica Transfronteriza: http://www.unece.org/env/lrtap/ ‐Intergovernmental Panel on Climate Change: http://www.ipcc.ch/ ‐Programa de las Naciones Unidas para el Medioambiente: http://www.unep.org/ ‐PROTOCOLOS DE MUESTREO BIOLÓGICOS (Método de Evaluación de la Calidad de las Aguas Para determinar el estado ecológico de las masas de agua se han puesto en marcha los nuevos Programas de Seguimiento del estado de las aguas superficiales que, entre otros parámetros, proporcionan la información necesaria sobre los elementos de calidad biológicos definidos en el anexo V de la Directiva Marco del Agua para la clasificación del estado ecológico. Ministerio de Medio ambiente, Medio Rural y Marino Confederación Hidrográfica del Ebro): http://www.marm.es/es/agua/temas/estado‐y‐calidad‐de‐las‐aguas/