Guía docente de Interacciones de Metales Pesados con Microorganismos para Fines de Bioremediación (M46/56/1/75)

• Metales pesados y medio ambiente.
• Diversidad microbiana en ambientes contaminados con metales pesados y las técnicas moleculares empleadas para su estudio.
• Mecanismos moleculares de interacción metal pesado-microorganismo.
• Estrategias de biorremediación microbiana de ambientes contaminados con metales pesados.

Los propios del máster

• Las clases teóricas y prácticas de este curso permitirán a los alumnos adquirir conocimientos sobre la diversidad bacteriana en ambientes contaminados con los metales pesados.
• Además, los alumnos van a conocer los diferentes mecanismos de interacción de estos contaminantes tóxicos con las células microbianas y van a aprender a seleccionar los microorganismos altamente resistentes a los mismos. De esta manera van a ser capaces de aplicar los métodos microbiológicos en la biorremediación de ambientes contaminados con metales.
• Además estarán capacitados para analizar e interpretar trabajos científicos sobre diversidad microbiana y en especial aquellos relacionados con el uso de microorganismos para resolver problemas medioambientales relacionados con la contaminación por metales pesados.
• Podrán adquirir una visión general de las interacciones de bacterias con metales pesados.

• Tema 1. Biorremediación: aspectos generales (definición, desarrollo histórico, etc.).
• Tema 2. Biorremediación de ambientes contaminados por metales pesados: definición de metales pesados, clasificación, fuentes de metales pesados en el medio ambiente, diversidad y actividad microbiana en ambientes contaminados por metales pesados, mecanismos de interacción microbiana con metales pesados.
• Tema 3. Tecnologías microbianas de biorremediación de ambientes contaminados con uranio: biomineralización de uranio en ambientes aerobios, reducción enzimática en ambientes anaerobios.

Los alumnos dispondrán de una guía de prácticas al comienzo del curso. El fundamento de las prácticas se explicará al comienzo de las mismas y el profesor realizará un ejemplo práctico de la misma como modelo a llevar a cabo por los alumnos. Las prácticas serán individuales y/o en grupos reducidos de forma que todos realicen las prácticas completas.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

Práctica 1. Aislamiento e identificación de bacterias de ambientes contaminados con metales pesados.

Práctica 2. Caracterización bioquímica y fisiológica de las cepas bacterianas.

Práctica 3. Estudios de tolerancia bacteriana a determinados metales pesados:

a. Realización de un “screening” o rastreo, de las diferentes cepas aisladas en relación con su tolerancia a metales pesados mediante:

1. Determinación de la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) de metales pesados sobre el crecimiento de cepas bacterianas en medio sólido.
2. Estudio del efecto de los metales pesados sobre el crecimiento de algunas cepas bacterianas en medio liquido.

b. Estudiar los mecanismos de tolerancia de las cepas aisladas a los metales pesados:

1. La determinación del efecto del metal sobre la viabilidad celular usando técnicas de citometría de flujo.
2. Localización celular del metal acumulado usando técnicas de microscopia electrónica de alta resolución.

Práctica 4. Prácticas en el Centro de Instrumentación Científica (CIC) de la Universidad de Granada (UGR) con tres sesiones:

a. Laboratorio de Preparación de Muestras Biológicas para la preparación de rejillas, inclusiones y cortes.

b. Unidad de microscopia electrónica de transmisión 

c. Unidad de citometría de flujo.

• N., Glatzer, H., Nikaido. 2007. Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology (2ª ed.) Cambridge University Press, New York.
• Lee Yuan Kun. 2004 Microbial Biotechnology. Principles and Applications World Scientific. New Jersey.
• R.M., Atlas, R., Bartha. 2001. Ecología microbiana y Microbiología ambiental (4ª ed.). Pearson Educación. Madrid. España .

• D.L., Cologgi, et al., 2011. Extracellular reduction of uranium via Geobacter conductive pili as a protective cellular mechanism. PNAS, 108: 15248-15252.
• J.R., Lloyd, L.E., Macaskie, 2000. Bioremediation of radioactive metals. In “Environmental Microbe-Metal Interactions” (Ed. D.R. Lovley) ASM Press.
• J.R., Lloyd, D.R., Lovley, 2001. Microbial detoxification of heavy metals and radionuclides. Current Opinion in Biotechnology, 12: 248.
• J.R., Lloyd., L.E., Macaskie, 2002. The biochemical basis of radionuclide-microbe interactions. In “Microbiology and Radioactivity” (Ed. F. R. Livens and M. Keith-Roach), Elsevier.
• Mahadevan, et al., 2011. In situ to in silico and back: elucidating the physiology and ecology of Geobacter spp. using genome-scale modeling. Nature Reviews Microbiology, 9: 39-50.
• M.L., Merroun., S. Selenska-Pobell, 2008. Bacterial interactions with uranium: and environmental perspective. Journal of Contaminant Hydrology 102: 285-295.
• R.M., Maier, et al., 2009. Environmental Microbiology. 2ª ed. Academic Press, San Diego. CA.
• I., Sánchez-Castro, Amador-García, A., Moreno-Romero, C., López-Fernández, M., Phrommavanh, V., Nos, J., Descostes, M., Merroun, M.L. (2017) Screening of bacterial strains isolated from uranium mill tailings porewaters for bioremediation purposes. Journal of environmental radioactivity. 160: 130-141.
• Sánchez-Castro, I., Gianinazzi-Pearson, V., Cleyet-Marel, J.C., Baudoin, E., van Tuinen, D. (2017) Glomeromycota communities survive extreme levels of metal toxicity in an orphan mining site. Science of the Total Environment. 598: 121-28.
• Povedano-Priego, C., Martín-Sánchez, I., Jroundi, F., Sánchez-Castro, I., Merroun, M.L. (2017) Fungal biomineralization of lead phosphates on the surface of lead metal. Minerals Engineering. 106: 46–54.
• Verma, S., Kuila, A. (2019) Bioremediation of heavy metals by microbial process. Environmental Technology & Innovation 14: 100369
• Huang, H., Jia, Q., Jing, W., Dahms, H.-U., Wang, L. (2020) Screening strains for microbial biosorption technology of cadmium. Chemosphere 251: 126428

• Biblioteca de la Universidad de Granada (acceso a revistas electrónicas): http://biblioteca.ugr.es/
• Sociedad Española de Microbiología (SEM): http://www.semicrobiologia.org/
• Science On-Line: http://www.sciencemag.org
• Nature On-Line: http://www.nature.com
• PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed
• Medline: http://medlineplus.nlm.nih.gov/medlineplus/

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

Se propone un sistema de evaluación en el que se valorará: Asistencia a las actividades del curso. Seguimiento del trabajo desarrollado por los alumnos en el laboratorio y de los resultados obtenidos.

Valoración del informe de las prácticas realizadas

1. Asistencia a las clases. 10%

2. Seminarios impartidos por los alumnos. 20%

3. Seguimiento del trabajo desarrollado por los alumnos en el laboratorio y puesta en común de los resultados obtenidos. 40%

4. Elaboración de una memoria pormenorizada de las actividades desarrolladas. 30%

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

Esta evaluación constará de dos exámenes,

-Teórico, del contenido total del programa teórico (50% de la calificación total)

-Teórico-práctica del contenido de las prácticas de laboratorio (50% de la calificación total)

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases, lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

Esta evaluación única final, constará de dos exámenes:

• Teórico, del contenido total del programa teórico (50% de la calificación total)
• Teórico-práctica del contenido de las prácticas de laboratorio (50% de la calificación total)