Biología de la Contaminación - Facultad de Ciencias Biológicas

Guía Docente Grado en Biología
Datos básicos de la asignatura
Asignatura:
Biología de la Contaminación
Tipo (Oblig/Opt):
Créditos ECTS:
Teóricos:
Prácticos:
Seminarios:
Tutorías:
Curso:
Semestre:
Departamentos
responsables:
Profesor coordinador:
Profesores:
Optativa
6
2,7
1,8
1,2
0,3
Cuarto
Séptimo
Microbiología-III, Ecología, Biología Vegetal I (Botánica y Fisiología Vegetal)
Silvia Díaz del Toro
Microbiología-III
91 394 49 68 [email protected]
Consultar listado de profesores en horario de la asignatura (Página web de la Facultad)
Datos específicos de la asignatura
Descriptor:
Requisitos:
Recomendaciones:
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.
Ninguno
Se recomienda haber superado el Módulo de Materias Básicas y el Módulo Fundamental
Competencias
Competencias
transversales y
genéricas:
Competencias
específicas:
- 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)
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 ecológica.
- 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:
Distribución de
actividades docentes
Bloques temáticos
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 dispondrán 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 dos salidas, con
carácter obligatorio y de media jornada, una de ellas a una depuradora de aguas
residuales y otra, para analizar la contaminación de determinados ecosistemas de la
Comunidad de Madrid
Horas
% respecto presencialidad
25
41,6
Clases teóricas:
22
36,66
Clases prácticas:
10
16,66
Exposiciones y/o
seminarios:
2
3,33
Tutoría:
1
1,6
Evaluación:
Trabajo presencial:
60
40
Trabajo autónomo:
90
60
Total:
150
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:
Organización
semestral
Temario
Programa teórico:
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, los alumnos realizarán prácticas 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.
Consultar Agenda Docente (Página web de la Facultad)
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 anaerobia 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.
Programa práctico:
Seminarios:
Bibliografía:
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. Estrategias de manipulación genética para la biorrecuperación.
Tema 11. Introducción a la fitorremediación. Definición. Tecnologías. Estrategias de
Fitorremediación. Plantas en fitorremediación. Ventajas y desventajas de la
fitorremediación.
- Bioensayos de citotoxicidad . Biosensores.
- Determinación de la calidad biológica del agua, aplicando índices biológicos
normalizados.
- Ensayos de biorremediación. Consorcios.
- Detección de contaminación microbiana de origen fecal. Impacto ambiental
- Análisis de casos reales de contaminación y biorrecuperación
Se realizarán dos salidas prácticas de media jornada; una de ellas, a una depuradora de
aguas residuales urbanas y otra, para recoger muestras ambientales ó analizar ambientes
contaminados.
- Biorrecuperación de la contaminación por hidrocarburos.
- 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)
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/