Propuesta Pedagógica

Asignatura: Ecología Microbiana

Profesor: Dra. Irma Morelli

Año: 2007

 

1-     Plantel docente.

 

Se cuenta con: 1 Profesor Titular, 1 Jefe de Trabajos Prácticos y 1Ayudante Alumno (compartido con otras asignaturas).

El Profesor se ocupará del dictado del teórico-seminario (4 h semanales),  la elaboración y corrección de los exámenes teórico-prácticos, la atención de consultas y la toma de exámenes finales.

El JTP se encargará de la organización y realización de los trabajos experimentales (4 horas semanales), la elaboración y corrección de los exámenes teórico-prácticos y la atención de consultas. Debido a las características de la asignatura y del laboratorio, considerando que todos los alumnos que cursan la materia ya han adquirido destreza en las técnicas básicas de microbiología y teniendo en cuenta las normas de bioseguridad requeridas, un auxiliar docente puede atender durante los trabajos experimentales un máximo de 10 alumnos.

El AA colaborará en el dictado de los trabajos experimentales y en la preparación de los mismos.

 

2-     Fundamentación

 

La ecología microbiana es un campo científico que se ha desarrollado durante la segunda mitad del siglo XX. Como disciplina científica con entidad propia, surgió de la integración de subdisciplinas como la microbiología del suelo, la microbiología acuática, la microbiología molecular, la microbiología de los alimentos, etc.

La ecología microbiana trata fenómenos y procesos naturales, interacciones entre microorganismos, con otras especies y con el medio. El conocimiento que proporciona contribuye al avance de la ciencia, a la vez que ofrece vías para responder y hallar soluciones a muchos de los problemas más acuciantes a los que se enfrentan las sociedades humanas modernas.

 

2.1 Ubicación de la asignatura en el Plan de Estudios

Lic. en Química y Tecnología Ambiental (7mo semestre).

Se propone como asignatura electiva para la Lic. Biotecnología y Biología Molecular y Farmacia y optativas para la Lic. Bioquímica y carreras de la Facultad de Ciencias Naturales.

Los alumnos de la Lic. en Química y Tecnología Ambiental tendrán como correlativa Introducción a la Microbiología y a través de las correlatividades de esta se establecen relaciones con asignaturas cursadas en semestres anteriores tales como Biología y Química Biológica. Estas correlativas aseguran conocimientos básicos en lo referente a estructura y fisiología de las células procariotas y eucariotas, la diversidad del mundo microbiano y los fundamentos de la metodología para la identificación de los microorganismos.

La asignatura comparte el semestre con Ecotoxicología y Evaluación del Riesgo, para garantizar la integración horizontal se mantendrá un estrecho contacto con los docentes de dicha asignatura, con el objeto de discutir los enfoques y contenidos de temas comunes y complementarios.

Con respecto a la integración vertical, los conocimientos de Ecología Microbiana serán importantes para la comprensión de asignaturas posteriores tales como Tratamientos Biológicos para la Reducción de Contaminantes y Tecnologías Ecocompatibles.

 

2.2  Metodología propuesta para la enseñanza

La organización de la asignatura y el dictado de la misma se realizará con el objetivo de que los alumnos:

- Desarrollen un panorama amplio e integrado del mundo microbiano y su interrelación con el ecosistema.

- Relacionen los conocimientos adquiridos en las asignaturas correlativas con los contenidos específicos de la asignatura.

- Analicen y discutan críticamente problemas actuales relacionados con la ecología microbiana y sus aplicaciones biotecnológicas, principalmente de aquellas aplicadas a la preservación del medio ambiente.

- Adquieran habilidad para el manejo de las metodologías, tradicionales y avanzadas, aplicadas al estudio de comunidades microbianas.

El curso está diseñado en base a un sistema teórico-práctico por promoción.

La carga horaria semanal (8h) será distribuida entre clases teóricas, seminarios y trabajos experimentales, según los requerimientos del desarrollo del curso.

Las clases teóricas serán dictadas por el Profesor. Los alumnos serán informados de la temática de cada clase y la bibliografía correspondiente con una antelación suficiente para permitirles una lectura previa, para que a través de la discusión se aclaren los aspectos fundamentales de los temas desarrollados y se estimule el análisis crítico de la información.

Los seminarios estarán a cargo del Profesor y el Jefe de Trabajos Prácticos, con la participación de los Docentes Auxiliares. En ellos se discutirán en profundidad los métodos experimentales a utilizar en los TP, los protocolos de análisis, los resultados esperados y obtenidos y trabajos originales sobre temas específicos. La Cátedra elaborará material bibliográfico específico inherente a los trabajos experimentales, que contendrá además problemas relacionados con la temática y una lista de trabajos originales recomendables (los cuales estarán disponibles en la Cátedra).

Los trabajos experimentales estarán coordinados con las clases teóricas y los seminarios. Serán dictados por los Docentes Auxiliares y serán organizados por el Jefe de Trabajos Prácticos. Por razones de capacidad del laboratorio de Microbiología y de bioseguridad se dividirá a los alumnos en comisiones de 30 alumnos, en cada mesada trabajarán 10 alumnos a cargo de un Auxiliar Docente. A través de las tareas experimentales se llevarán a la práctica algunos de los aspectos más salientes del curso.

Para la aprobación del curso se exigirá al alumno un 80% de asistencia. Se evaluará a los alumnos mediante dos exámenes parciales escritos con sus respectivas recuperaciones de acuerdo a la normativa de la Facultad. Los alumnos que aprueben los exámenes con 6 o más promocionarán. Los alumnos que aprueben con nota menor a 6 y superior o igual a 4 deberán rendir examen final.

                                                         

3-     Objetivos.

 

Aportar a los alumnos conocimientos básicos sobre:

·         Relaciones intermicrobianas y de los microorganismos con los seres pluricelulares.

·         Las comunidades bacterianas en ambientes naturales.

·         Los ciclos biogeoquímicos y el papel de los microorganismos en su funcionamiento.

·         Efecto de los contaminantes sobre la biodiversidad microbiana (“Injuria invisible”).

·         Las herramientas metodológicas aplicables al estudio de las comunidades microbianas.

·         Los aspectos biotecnológicos de la ecología microbiana.

 

4-     Desarrollo programático

 

Unidad  I- INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA VIDA Y EVOLUCIÓN MICROBIANA

1.       Historia, significado y perspectivas de la Ecología Microbiana.. Relación de la Ecología Microbiana con las Ciencias Ambientales. Fuentes de información del Ecologista Microbiano.

2.      Conceptos y principios ecológicos generales. Evolución microbiana y biodiversidad. El origen de la vida. Estudios de evolución microbiana a través del análisis del RNA ribosomal. Diversidad microbiana: Eubacterias, Arqueobacterias y Eucariotes.

 

Unidad II- COMUNIDADES MICROBIANAS.

1.       Dinámica de comunidades microbianas: estrategas k y r. Biofilms. Ecología Cuantitativa: determinación de número, masa y actividad microbiana.

2.       Estructura de comunidades microbianas, diversidad y estabilidad. Detección de poblaciones microbianas: fenotípica y molecular. 

3.       Efecto de las condiciones ambientales sobre el crecimiento de los microorganismos. Ecología fisiológica de los microorganismos: adaptación a condiciones ambientales, estrategia de “Starvation”.

4.       Efecto de los contaminantes sobre las comunidades microbianas. Pérdida de la diversidad microbiana “La injuria invisible”.

 

Unidad III- LOS MICROORGANISMOS Y LOS ECOSISTEMAS

1.       Estructura y funcionamiento de los ecosistemas: el papel de los microorganismos.

2.       Los microorganismos como productores primario. Microorganismos fototróficos y quimiolitotróficos.

3.       Los microorganismos como consumidores y descomponedores.

4.       Circulación y transferencia de materia en los ecosistemas. Ciclos biogeoquímicos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.

 

Unidad IV- INTERACCIONES MICROBIANAS.

1.       Tipos de interacciones biológicas

2.       Interacciones entre microorganismos en el medio ambiente: dentro de una población, entre poblaciones, biofilms. Comensalismo, sinergismo, mutualismo, competencia, parasitismos, predación.

3.       Interacciones microorganismos-plantas. Interacciones con raíces de plantas. Fijación de nitrógeno. Interacción con las estructuras aéreas de las plantas. Patógenos de plantas.

4.       Interacciones microorganismos-animales. Contribuciones microbianas a la nutrición animal. Otras relaciones simbióticas. Aspectos ecológicos de las enfermedades animales. Ecología de las enfermedades infecciosas emergentes.

 

Unidad V- COMUNIDADES MICROBIANAS EN AMBIENTES NATURALES. MICROBIOLOGÍA  AMBIENTAL.

1.       Microorganismos en los ecosistemas terrestres. Litosfera. Propiedades físicas y químicas del suelo. Tipo de suelos y características de los ácidos húmicos. Comunidades microbianas del suelo. Comunidades microbianas de capas subsuperficiales.

2.       Microorganismos en los ecosistemas acuáticos. Hidrosfera. Composición y actividad de las comunidades microbianas de aguas dulces. Características y estratificación de los océanos. Habitantes marinos. Composición y actividad de las comunidades microbianas marinas.

3.       Microorganismos en la atmósfera. Características y estratificación de la atmósfera. La atmósfera como hábitat y medio de dispersión de los microorganismos.

4.       La vida en ambientes extremos.

 

Unidad VI- ASPECTOS BIOTECNOLÓGICOS DE LA ECOLOGÍA MICROBIANA.

1.       Aspectos ecológicos de la degradación de los materiales. Biocorrosión.

2.       Los microorganismos y los problemas de contaminación. Tratamiento de efluentes y residuos. Biorremediación.

3.       La utilización de microorganismos para la obtención de biomasa y energía. Polímeros de origen bacteriano y biogas. Los microorganismos como fuente de proteínas alimentarias.

4.       Utilización de microorganismos para la recuperación de minerales. Biolixiviación.

5.       Control microbiano de pestes y poblaciones que causan enfermedades.

 

Trabajos Prácticos

Las tareas experimentales estarán coordinadas con las clases teóricas e incluirán seminarios donde se discutirán temas relacionados con los trabajos prácticos, protocolos de análisis, resultados obtenidos, resolución de problemas y lecturas críticas de publicaciones relacionadas.

Los trabajos prácticos comenzarán con un recorrido por las técnicas microbiológicas utilizadas para estudiar la dinámica (cambios en el número de microorganismos) y la estructura (composición) de comunidades microbianas. Incluirán técnicas de cultivo y recuentos, medidas de actividad biológica .y estudios de composición cultivo-independiente.

Como segunda parte se utilizarán las técnicas antes mencionadas para estudiar comunidades bacterianas naturales y los cambios en la dinámica y estructura de estas comunidades microbianas producidos por el agregado de un contaminante.  

 

·         Métodos de estudio de comunidades microbianas en medios naturales

o         Recuento de poblaciones cultivables

o         Número de bacterias totales

o         Medidas de Actividad enzimática (deshidrogenasa)

o         Determinación de la Respuesta Inducida por Sustrato (SIR)

o         Estudio de la estructura de la comunidad a través del perfil de ácidos nucleicos (PCR-DGGE).

·         Desarrollo de biofilms, aislamiento y observación de microorganismos integrantes de biofilms.

·         Estudio microbiológico de un microcosmo terrestre. Cambios producidos por la presencia de distintos contaminantes: hidrocarburos, metales pesados.

 

Espacio físico, disponibilidad de materiales y fuentes de financiamiento

La Asignatura funcionará en el laboratorio de Microbiología, donde se desarrollaran los trabajos prácticos. El laboratorio cuenta con equipamiento básico para los cursos de Microbiología (estufas de cultivo, cuarto estufa, estufas de esterilización, autoclaves, microscopios, flujo laminar, freezer, heladeras, etc.).

En el caso de las técnicas moleculares aplicadas al estudio de la estructura de comunidades bacterianas sería necesario la utilización de un termociclador, cubas electroforéticas horizontales y una cuba electroforética vertical (DGGE) con control de temperatura. Temporalmente podría ser utilizado el equipamiento perteneciente al  grupo de investigación en Biorremediación de Hidrocarburos del CINDEFI, del cuál formo parte como investigador responsable, en tanto se encuentran los medios para obtener fuentes de financiamiento y completar el equipamiento adecuado a la asignatura.

En cuanto a los insumos necesarios para la realización de las tareas experimentales, en principio se contará con el material de la Asignatura de Microbiología General, el dinero que se reciba a través del Fondo Permanente (proporcional al número de alumnos) se destinará a la compra de material de vidrio, drogas y medios de cultivo.

 

Formación de recursos humanos

Se alentará la incorporación tanto de concurrentes, alumnos que hayan cursado la materia, interesados en profundizar sus conocimientos, colaborar con la Cátedra y/o realizar su tesina de grado, como de alumnos graduados que deseen realizar su tesis doctoral.

 

Bibliografía

Atlas, R.M. and  R. Bartha. 2001. "Ecología microbiana y Microbiología ambiental". Addison Wesley, Madrid.

Atlas, R.M and Bartha R. 2000. Ecología Microbiana y Ambiental. (4ª Ed) Prentice Hall, Menlo Park, CA.

Atlas, R.M. and Bartha R. 1998. Microbial Ecology. Fundamentals and applications (4ª Ed). Benjamin/ Cummings Science Publishing. Menlo Park, CA.

Brock T.D. and Madigan M.T.  1993. Microbiología. (9a Ed). Prentice Hall Hispanoaméricana, México.

Colwell R.R. and Grimes J. 2000. Nonculturable Microorganisms in the Environment. American Society for Microbiology. ASM PRESS. Washington D.C.

Hurst, C.H.J. 1997. Manual Of Environmental Microbiology. American Society For Microbiology Press. Washington D.C.

Madigan, M.E., Martinko, J.M. and Parker, J. 2000. (9th ed). Brock Biology of microorganisms.  Prentice Hall, Menlo Park, CA.

Prescott L.M., Harley J.P., Klein D.A. 1999. Microbiología. Mc Graw Hill Interamericana. Mexico.

Revista específicas

FEMS Microbiology Ecology. Elsevier.

Microbial Ecology. Springer.

International Biodeterioration & Biodegradation. Elsevier.

Applied and Environmental Microbiology. American Society for Microbiology.

 

5-     Cronograma

 

Semanas 1 y 2: Unidad  I- Introducción. Origen de la vida y evolución microbiana

Semana 3, 4, 5: - Unidad II- Comunidades microbianas.          

Semana 6: Unidad III- Los microorganismos y los ecosistemas

Semana  7 y 8: Unidad IV- Interacciones microbianas

Semana 9: Consulta y primer parcial

Semanas 10 y 11: Unidad V- Comunidades microbianas en ambientes naturales. Microbiología  ambiental.

Semana 12: Consulta y recuperatorio primer parcial

Semanas 13, 14 y 15: Unidad VI- Aspectos biotecnológicos de la ecología microbiana.

Semanas 16: Consulta y segundo parcial.

Semanas 17, 18, 19 y 20: Consultas, recuperatorio segundo parcial y flotante.

 

 

 

 

 

 

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