Asignatura:
05I5 BIOQUÍMICA INDUSTRIAL
Curso: 2º Licenciatura Bioquímica
Cuatrimestre:
1º
Créditos:
3T+2P
Tipo: Troncal
Área de Conocimiento (Departamento): Bioquímica y Biología Molecular
(Bioquímica y Biología Molecular B e Inmunología)
Profesorado:
Clases Teóricas:
Clases Prácticas:
Horario de Tutorías:
Prof. Dr. Manuel Cánovas Díaz (Responsable)
Prof. Dr. Arturo Manjón Rubio
Prof. Dr. Manuel Cánovas Díaz
12-14 horas de lunes a viernes.
Descriptores:
Procesos bioquímicos de interés industrial. Reactores en que se desarrollan.
Presentación de la asignatura:
La asignatura de Bioquímica Industrial trata sobre los fundamentos y aplicaciones relacionados con las bases de
Bioquímica destinadas a estudiar el comportamiento de los microorganismos industriales en cuanto a sus modos de
crecimiento, estequiometría, cómo se puede aprovechar el metabolismo desde el punto de vista del interés industrial,
cómo se puede mejorar dicho metabolismo con la idea de "dirigirlo" hacia la producción de metabolitos de interés,
obviando rutas no esenciales, y cómo se pueden producir unos metabolitos esenciales para la aplicación de Bioquímica:
las enzimas, además de estudiar procesos en los cuales la implicación del metabolismo celular es fundamental.
Objetivos:
El objetivo general de la asignatura estriba en dar una base bioquímica a los procesos industriales que utilizan
biocatalizadores.
Los objetivos particulares de cada uno de los temas implicados en el programa de la asignatura se encuentran en la
siguiente dirección de la página Web del Departamento:
http://www.um.es/bbmbi/Programas/Quimica/QuimicaObjetivosDocentes.htm#BIOQUÍMICA INDUSTRIAL
Conocimientos previos necesarios:
Conocimientos sobre el metabolismo celular, rutas metabólicas y su regulación, sobre la estructura y función de las
proteínas y enzimas, sobre el metabolismo de los procesos de replicación, transducción y traducción, así como de su
regulación, tanto en procariotas como en eucariotas, sobre Microbiología básica, sobre las bases que permiten modelar
procesos/rutas bioquímicas, sobre Termodinámica y sobre aspectos básicos de la operación y uso de reactores.
Conocimientos, habilidades y destrezas que debe adquirir el alumno:
El alumno adquirirá conocimientos sobre las rutas metabólicas, y su regulación, que siguen los organismos implicados
en procesos de producción industrial de compuestos de interés; sobre cómo controlar dichos procesos y cuantificarlos,
con vistas a desarrollar el biorreactor más adecuado, y sobre las bases sobre las que se sustentan algunos de los procesos
industriales que emplean organismos biológicos.
Programas:
El programa detallado de la asignatura se puede consultar en la siguiente dirección de la página Web del Departamento:
http://www.um.es/bbmbi/Programas/Quimica/5i5.htm
Programa de clases teóricas:
1. Bioquímica Industrial. Concepto. Aplicaciones industriales de enzimas y células.
2. Estequiometría de los bioprocesos. Concepto de bioprocesos. Balances. Consideraciones termodinámicas.
3. Aplicación de los conceptos estequiométricos a los bioprocesos. Técnicas analíticas de medida.
4. Crecimiento de células procariotas y eucariotas. Cambios metabólicos asociados.
4. Velocidades específicas de crecimiento, de consumo de sustrato, de producción y de metabolismo endógeno.
6. Actividad celular en entornos cerrados de crecimiento. Velocidades específicas.
7. Actividad celular en entornos abiertos de crecimiento. Cultivos continuos. Parámetros cinéticos.
8. Células y su maquinaria metabólica como biocatalizadores. Microcinética y macrocinética.
9. Productos del metabolismo celular. Síntesis de productos. Clasificación de las fermentaciones.
10. Reactores utilizados en bioprocesos. Balances de materia en procesos. Reactores.
11. Reactores con células eucariotas. Reactores utilizados. Control de bioprocesos.
12. Rutas metabólicas de interés industrial. Regulación. Superproducción. Ingeniería metabólica.
13. Metabolismo anaerobio de glucosa. Rutas metabólicas.
14. Producción de disolventes orgánicos. Producción de etanol, acetona y butanol. Regulación del metabolismo.
15. Producción de ácidos orgánicos. Acido láctico, acético y cítrico. Rutas biosintéticas. Tecnología.
16. Metabolismo aerobio de glucosa. Interés industrial. El destino del piruvato. Regulación del metabolismo.
17. Metabolismo aerobio del metano y metanol.. Rutas oxidativas. Energética del crecimiento. Aplicaciones.
18. Metabolismo microbiano de compuestos aromáticos. Rutas de degradación.
19. Producción de enzimas. Regulación, extracción y purificación. Aplicaciones industriales. Reactores.
20. Utilización industrial de la producción de dextranos, antibióticos, aminoácidos y proteínas.
21. Uso de células en la producción de alimentos. Cultivos iniciadores. Industrias cárnicas. Industrias lácteas.
22. Depuración de aguas residuales. Digestión aerobia y anaerobia, nitrificación y desnitrificación. Reactores.
23. Biodegradación de compuestos recalcitrantes. Microorganismos. Metabolismo aerobio y anaerobio.
Programa de clases prácticas:
Prácticas de Laboratorio Determinación de los parámetros cinéticos de un proceso microbiano.
Prácticas de Ordenador. Prácticas de simulación de bioprocesos mediante ordenador.
Metodología didáctica:
El desarrollo de los temas del programa constituirá el núcleo central del trabajo del curso. Las clases teóricas se
orientarán hacia la explicación de los temas y a la discusión y participación de los alumnos para facilitar su asimilación
y aprendizaje. Las clases prácticas completarán la formación del alumno, capacitándolo para desarrollar y controlar
procesos biológicos, así como para utilizar las técnicas de simulación más apropiadas que permitan la predicción del
comportamiento de un proceso biológico de interés industrial.
El análisis de trabajos de investigación, o revisiones por parte de expertos en el tema, estrechamente relacionados con el
temario, constituirá una parte de la formación de los alumnos en cuanto a la comprensión de los temas tratados.
Sistema y criterios de evaluación:
Parte teórica: Pruebas escritas con cuestiones y problemas una vez finalizado el temario.
Parte práctica: Se evaluará mediante la calificación de las Prácticas de Laboratorio y las de Simulación por Ordenador
(ambas obligatorias).
La calificación global de la asignatura está en consonancia con la distribución temporal de las actividades de la misma,
de forma que los resultados de cada evaluación contribuyen a la calificación final de la siguiente forma: un 60% por la
parte teórica y un 40% por la parte práctica.
Bibliografía:
BASIC BIOTECHNOLOGY (2nd ed.). C. Ratledge and B. Kristiansen. Cambridge University Press, 2001.
BIOCHEMICAL ENGINEERING. S. Aiba, A. E. Humphrey and N. F. Millis. Academic Press, 1973.
BIOCHEMICAL ENGINEERING FUNDAMENTALS. J. E. Bailey and D. F. Ollis. McGraw-Hill Ltd, 1977.
BIOTECHNOLOGY (8 volúmenes). H.J. Rehm and G. Reed. Springer-Verlag, 1986-89.
BIOTECNOLOGÍA: PRINCIPIOS BIOLÓGICOS. M.D. Trevan et al. Editorial Acribia, 1990.
COMPREHENSIVE BIOTECHNOLOGY (4 volúmenes). M. Moo-Young. Pergamon Press, 1985.
ENZYME TECHNOLOGY. M.F. Chaplin and C. Bucke. Cambridge University Press, 1990.
INDUSTRIAL ENZYMOLOGY: THE APPLICATIONS OF ENZYMES IN INDUSTRY. T. Godfrey and J. Reichelt.
The Mature Press, 1983.
PLANT BIOTECHNOLOGY. S. H. Mantell and H. Smith. Cambridge University Press, 1984.
PRINCIPLES OF BIOTECHNOLOGY. A. Wiseman. Surrey University Press, 1973.
REACTORES BIOQUÍMICOS. B. Atkinson. Reverté, 1986.
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