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GUÍA DOCENTE
Producción de enzimas y
metabolitos por microorganismos
Curso 2007-08
I.- DATOS INICIALES DE IDENTIFICACIÓN
Nombre de la asignatura:
Producción de enzimas y metabolitos
por microorganismos
Carácter:
Optativa
Titulación:
Master en Biología Molecular, Celular y
Genética
Ciclo:
Segundo
Departamento:
Bioquímica y Biología Molecular
Profesores:
David Barreras
Salvador Genovés
Marta Tortajada
José Vicente Gil
Patricia Roig
Paloma Manzanares
José Antonio Prieto
José Manuel Guillamón
Profesor responsable:
José Vicente Gil
Contacto:
[email protected]
96-3900022 ext. 2120
II.- INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA
La asignatura “Producción de enzimas y metabolitos por microorganismos” es una
asignatura optativa ofertada en las especialidades de Bioquímica y Biología
Molecular y de Microbiología del segundo curso del Master en Biología Molecular,
Celular y Genética incluido en el Programa Oficial de Postgrado en Biotecnología
de la Universitat de València. Consta de 2 créditos teóricos en los que se aborda
el estudio de conceptos teóricos básicos sobre la producción de metabolitos por
lo tres grupos microbianos de interés en la industria alimentaria (bacterias ácido
lácticas, levaduras y hongos filamentosos) como de 1 crédito de prácticas
realizado en las instalaciones de una empresa de biotecnología microbiana.
III.- VOLUMEN DE TRABAJO
Para el cálculo del mismo se ha tomado como referencia un total de 6 semanas
de clase en el trimestre. La distribución prevista del trabajo es la siguiente.
Asistencia a clases teóricas: 2 horas/semana x 6 semanas = 12 horas/curso.
Asistencia a clases prácticas: 5 horas/sesión x 2 sesiones = 10 horas/curso
Estudio y preparación de clases de teoría: 2 hora/semana x 6 semanas = 12
horas/curso.
Estudio-preparación de clases prácticas: 2 horas /sesión x 2 sesiones = 4 horas
curso
Preparación de seminarios: 1 seminario/curso = 16 horas/curso.
Estudio para preparación de exámenes: 10 horas/examen x 1 examen = 8
horas/curso.
Realización de exámenes: 2 horas/curso x 1 examen teórico = 2 horas/curso.
Asistencia a tutorías: 1 hora/ semanas 6 semanas = 6 horas curso
Asistencia a seminarios y otras actividades: Seminarios de presentación oral de
los artículos seleccionados 6 horas/curso.
ACTIVIDAD
Horas/curso
ASISTENCIA A CLASES TEÓRICAS
12
ASISTENCIA A CLASES PRÁCTICAS
10
PREPARACION CLASES TEORICAS
12
PREPARACIÓN CLASES PRÁCTICAS
4
ESTUDIO PREPARACIÓN DE EXÁMENES
12
PREPARACIÓN DE SEMINARIOS
16
REALIZACIÓN DE EXÁMENES
2
ASISTENCIA A TUTORÍAS
6
ASISTENCIA A SEMINARIOS Y ACTIVIDADES
6
TOTAL VOLUMEN DE TRABAJO
80
IV.- OBJETIVOS GENERALES

Repasar los antecedentes históricos del empleo de microorganismos como
factorías para la producción de compuestos. Describir las técnicas de
cultivo de microorganismos con finalidad productiva y el uso de
fermentadores. Analizar los procesos de mejora de cepas microbianas.

Describir el empleo bacterias para la producción de enzimas y metabolitos
de interés industrial.

Analizar el empleo de levaduras para la producción industrial de enzimas y
metabolitos y producción de biomasa a partir de sustratos alternativos.

Estudiar el empleo de los hongos filamentosos para la producción
industrial de enzimas y metabolitos y las estrategias de mejora genética
para la sobreproducción de proteínas.

Analizar los procesos de purificación de recuperación de enzimas y
metabolitos de interés industrial.
V.- CONTENIDOS
TEMA 1: Generalidades. Los microorganismos como factorías celulares.
Antecedentes históricos. Cultivo de microorganismos industriales.
Claves de
los procesos productivos: fermentadores. Mejora de cepas microbianas.
Inmovilización. Ingeniería metabólica. Aspectos legales.
TEMA 2: Enzimas y metabolitos de interés industrial producidos por bacterias.
Introducción. Detoxificación y depuración de aguas. Enzimas extracelulares:
desde la cerveza a la lavadora. Biosensores. Polisacáridos: ciclodextrinas y
gelificantes de uso alimentario. Ácidos orgánicos y sustancias antagónicas.
Nutrientes. Toxinas de utilización industrial.
TEMA 3: Enzimas y metabolitos de interés industrial producidos por levaduras.
Introducción. Producción de biomasa a partir de substratos alternativos a la
melaza. Producción de enzimas heterólogas de interés en panificación.
Sobreproducción de nutrientes esenciales: aminoácidos, vitaminas, lípidos y
prebióticos.
TEMA 4: Enzimas y metabolitos de interés industrial producidos por hongos
filamentosos. Producción de antibióticos en hongos filamentosos. Producción
industrial de enzimas fúngicos. Estrategias de mejora genética para la
producción de enzimas.
TEMA 5: Procesos de downstream: recuperación y purificación de enzimas y
metabolitos. Introducción.
Procesos de downstream: captura, purificación
intermedia y pulido. Fase de captura: separación, rotura de células, adsorción
en lecho expandido. Fase de purificación y pulido: diseño, procesos
cromatográficos, purificación de proteínas de fusión, cuerpos de inclusión.
VI.- DESTREZAS A ADQUIRIR

Búsqueda y manejo de bibliografía científica como fuente de información
principal de la asignatura.

Capacidad de comprender la relación entre el conocimiento básico de los
procesos metabólicos microbianos con la aplicación industrial

Visión de conjunto de las etapas de producción industrial de enzimas y
metabolitos.
VII.- HABILIDADES SOCIALES

Búsqueda de fuentes de información.

Utilización de nuevas tecnologías de la comunicación.

Destreza en la presentación oral y gráfica de trabajos.

Capacidad de discusión y crítica constructiva del trabajo propio y ajeno.
VIII.- TEMARIO Y PLANIFICACIÓN TEMPORAL
Tema
1
2
Título y contenido
Generalidades
Enzimas y metabolitos de interés industrial producidos por
bacterias
3
Enzimas y metabolitos de interés industrial producidos por
levaduras
4
Enzimas y metabolitos de interés industrial producidos por
hongos filamentosos
5
Procesos de downstream: recuperación y purificación de
enzimas y metabolitos
Práctica Purificación de una proteína desde una fermentación
industrial
FECHA
ENERO
Martes 15
Generalidades I. Hitos históricos. Cultivo.
Jueves 17
Generalidades II. Fermentadores. Mejora de cepas
Jueves 24
Enzimas y metabolitos producidos por BAL I
Martes 29
Enzimas y metabolitos producidos por BAL II
Jueves 31
FEBRERO
Martes 5
Jueves 7
Martes 12
Jueves 14
Martes 19
Enzimas y metabolitos producidos por levaduras I
Jueves 21
Procesos de downstream: recuperación y
purificación I
Procesos de downstream: recuperación y
purificación II
Martes 26

TEMA
Enzimas y metabolitos producidos por levaduras II
Enzimas y metabolitos producidos por levaduras III
Enzimas y metabolitos producidos por hongos fil. I
Enzimas y metabolitos producidos por hongos fil. II
Enzimas y metabolitos producidos por hongos fil. III
Horas
2
2
3
3
2
10
PROFESOR
José Vicente
Gil
José Vicente
Gil
José Vicente
Gil
José Vicente
Gil
Patricia Roig
Patricia Roig
Patricia Roig
Patricia Roig
Patricia Roig
José Vicente
Gil
P. Manzanares
P. Manzanares
Días 28 de febrero y 4, 6, 11 y 13 de marzo se destinarán a seminarios
impartidos por investigadores del IATA.

Lunes, 10 y miércoles 12 de Marzo de 9 a 14 h. clases prácticas en Biópolis
S.L.
IX.- BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA
Bibliografía básica.
Demain, A.L., Solomon, N.A. (1986). Manual of industrial microbiology and
biotechnology. American Society for Microbiology, Washington D.C., USA.
Hui, Y.H., Khachatourians, G.G. (1995). Food biotechnology: microorganisms. VCH,
California, Estados Unidos.
Shetty K., Paliyath G., Pometto A., Levin R.E. (2005) Food Biotechnology: Second
Edition, Revised and Expanded, CRC, Taylor & Francis Group, Boca Ratón, New
York.
Stephanopoulos, G.N., Aristidou, A.A., Nielsen, J. (1998). Metabolic engineering.
Academic Press, San Diego, Estados Unidos.
Scopes, RK. 1987. Protein Purification. Principles and practice. 2nd Ed. SpringerVerlag. New York, USA.
Bibliografía complementaria.
Bruno-Barcena JM, Lucca ME, Sineriz F, Ramon D. 2002. pH regulation of enzyme
production in Aspergillus nidulans growing in aerobic batch fermenter.
Biotech. Lett. 24 (7): 567-572.
Raya-Tonetti G, Cordoba P, Bruno-Barcena J, Sineriz F, Perotti N. 1999. Fluidized
bed ion exchange for improving purification of lactic acid from fermentation.
Biotech. Tech. 13 (3): 201-205.
Fukuda H. 1995. Immobilized microorganism bioreactors. Bioprocess Technol.
21:339-75.
Schmidt FR. Recombinant expression systems in the pharmaceutical industry.
Appl. Microbiol. Biotech. 65 (4): 363-372.
Damasceno LM, Pla I, Chang HJ, Cohen L, Ritter G, Old LJ, Batt CA. 2004. An
optimized fermentation process for high-level production of a single-chain Fv
antibody fragment in Pichia pastoris. Protein Expr. Purif 37 (1): 18-26
Hamilton SR, Bobrowicz P, Bobrowicz B, Davidson RC, Li HJ, Mitchell T, Nett JH,
Rausch S, Stadheim TA, Wischnewski H, Wildt S, Gerngross TU. 2003.
Production of complex human glycoproteins in yeast. Science. 301 (5637):
1244-1246.
Gerngross TU. 2004. Advances in the production of human therapeutic proteins in
yeasts and filamentous fungi. Nature Biotech. 22 (11): 1409-1414.
Punt PJ, van Biezen N, Conesa A, Albers A, Mangnus J, van den Hondel C. 2002.
Filamentous fungi as cell factories for heterologous protein production Trends
Biotech. 20 (5): 200-206.
X.- METODOLOGÍA
Las clases teóricas se desarrollan mediante exposición de los contenidos del
temario durante 12 horas por los profesores del curso. Se utilizan presentaciones
de apoyo a la explicación, previamente puestas a disposición de los alumnos
mediante la plataforma de apoyo a la docencia virtual de la UVEG.
Los seminarios consistirán en la exposición por cada uno de los alumnos de un
artículo de investigación relacionado con la temática del curso con el apoyo de
medios informáticos. Todos los alumnos deben presentar un resumen por escrito
de los artículos tratados en todos los seminarios.
XI.- EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE
Para la valoración precisa del aprendizaje se realizará una prueba escrita
correspondiente a los contenidos teóricos. Además se tendrá en consideración la
participación de los alumnos en las distintas actividades, la presentación de los
resúmenes de los artículos, el nivel y calidad de la presentación del seminario de
cada alumno y la participación en las discusiones de los seminarios presentados
por otros.