Ficha de asignatura – Grado en Biología Datos básicos de la asignatura Asignatura:  Biología de la Contaminación Tipo (Oblig/Opt):  Optativa Créditos ECTS:  6 

Teóricos:  2,7 Prácticos:  2 Seminarios:  0,94 Tutorías:  0,3 

Curso:  Cuarto Semestre:   Séptimo Departamentos responsables: 

Microbiología‐III, Ecología, Biología Vegetal 

Profesor responsable:  Ana Martín González   Microbiología‐III  91 394 49 68  anamarti@bio.ucm.es Profesores:  Consultar listado de profesores en horario de la asignatura (Página web de la Facultad) 

Datos específicos de la asignatura Descriptor:  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. 

Requisitos:  Ninguno Recomendaciones:  Haber superado las materias básicas y el módulo fundamental. Se recomienda 

encarecidamente cursar el seminario "Herramientas de análisis y predicción en Biología Ambiental". 

Competencias Competencias transversales y genéricas: 

‐ 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) 

Competencias específicas: 

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 ecologica. ‐ 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:   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 dispondran 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 visitas a centros de investigación o salidas de campo.. 

    Horas  % respecto presencialidad 

Clases teóricas:  23  45,1 Clases prácticas:  17  33,33 Exposiciones y/o seminarios: 

8  15,68 

Tutoría:  2  3,92 Evaluación:  1  1,96 

Trabajo presencial:  51  34 

Trabajo autónomo:  99  66 

Distribución de actividades docentes  

Total:  150   

Bloques temáticos  

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:  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,  las  alumnos  realizarán  una/s  práctica/s  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. La  asistencia  y  participación  al  Seminario  "Herramientas  de  análisis  y  predicción  en Biotecnología  Ambiental",  subirá    1,5  puntos  a  la  calificación  de  prácticas,  previa  la ponderación global de la calificación. 

Organización semestral 

Consultar Agenda Docente (Página web de la Facultad) 

Temario Programa teórico:  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  anaerobica  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.  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.  Fitorrecuperación.  Estrategias  de  manipulación  genética  para  la biorrecuperación.   

Programa práctico:  Prácticas de Laboratorio: Bioensayos de citotoxicidad  ‐ Determinación de la calidad biológica del agua, aplicando índices biológicos normalizados. ‐ Evaluación de la contaminación microbiana de origen fecal. ‐ Análisis de biodegradación de xenobióticos. ‐ Distribución ecosifiológica de comunidades microbianas. Prácticas de campo: Se realizará una visita a una Estación Depuradora de Aguas Residuales y a un cauce de agua natural, para tomar muestras, que serán analizadas en el laboratorio. 

Seminarios:   ‐ 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) 

Bibliografía:  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/