Iqu800 2505800 Biotecnologia Para Ingenieros

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Página 1 de 8

APROBADO EN EL CONSEJO DE FACULTAD ACTA XXXX DEL XX DE XXXXXXX DE XXXXXVersión 5 del plan de estudios

PROGRAMA DE BIOTECNOLOGIA PARA INGENIEROSEl presente formato tiene la finalidad de unificar la presentación de los programas correspondientes a los cursos ofrecidos por el Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería.

NOMBRE DE LA MATERIA Biotecnología para IngenierosPROFESOR Juliana Osorio

OFICINA 18-439HORARIO DE CLASE Teoría: Mie 11-14 Laboratorio: V 14-16; V 16-18

HORARIO DE ATENCION

INFORMACION GENERAL

Código de la materia IQU800 - 2505800Semestre SeisÁreaHoras teóricas semanales 3Horas prácticas semanales 2Semestre académico (semanas) 16Horas de clase por semestre 80Horas de acompañamiento extraclase semanales

2

Horas de trabajo independiente semanales

4

No. de Créditos 4Campo de formación ProfesionalizanteValidable NOHabilitable NOClasificable NORequisitos IQUXXX – 2505XXX – Química OrgánicaCorrequisitos IBIDPrograma a los cuales se ofrece la materia

Ingeniería Química



INFORMACION COMPLEMENTARIA

Propósito del curso:

El curso abarca los siguientes propósitos de formación: Intervenir directamente en la solución de problemas en el ámbito de la Ingeniería

Química, identificando necesidades y oportunidades tecnológicas que permitan investigar y desarrollar nuevos productos y procesos para una mejor calidad de vida.

Diseñar, seleccionar, adaptar y modificar equipos, unidades y plantas para procesos industriales que involucren la transformación de materias primas nacionales. Adquirir, innovar y desarrollar tecnología; manejar, controlar y adaptar equipos y materiales con el fin de mejorar los métodos de producción, acordes con los progresos científicos y tecnológicos.

Manejar instrumentos y herramientas de trabajo en Ingeniería Química, especialmente las aplicaciones informáticas de uso general y las específicas para cálculos, diseño y simulación.

Justificación: Las crecientes aplicaciones en el área de la Biotecnología propician nuevas oportunidades para la generación de procesos y/o el mejoramiento de los ya existentes; por lo tanto es pertinencia de los ingenieros químicos conocer los fundamentos que los rigen, con miras a sus posteriores etapas de escalado, diseño, control y mejoramiento de estos a nivel industrial.

Objetivo General:

Al finalizar el curso de Biotecnología los estudiantes habrán adquirido, a través del desarrollo teórico-práctico, las herramientas y conceptos básicos en los que se fundamentan los procesos biotecnológicos, así como el rol que desempeñan los Ingenieros Químicos dentro de estos.

Objetivos Específicos:

Conocer las bases de la biología, la química orgánica, la bioquímica, las operaciones unitarias y los procesos químicos relacionados con la manipulación y cultivo de los microorganismos.

Aplicar los conocimientos adquiridos en la matemática, los balances de materia y de energía, las separaciones mecánicas y los fenómenos de transporte para la apropiada asimilación de la disciplina y para su eventual participación en actividades investigativas.

Desarrollar capacidad de análisis y destreza para plantear y resolver problemas relacionados con los principios característicos de ésta disciplina.

Crear las bases, en cuanto a recursos humanos y físicos, de una investigación autónoma y científica en el área de la Biotecnología, con el fin de contribuir a la solución de problemas nacionales y al avance de la ingeniería colombiana.

Los siguientes objetivos son complementarios e independientes del curso desarrollado:



Promover el desarrollo de competencias relacionadas con lectura en español e inglés. Promover el trabajo en equipo. Promover el uso de herramientas computacionales y de tecnologías de la información

y comunicación. Promover la formación en valores como responsabilidad, honestidad y ética.

La metodología y contenidos del curso estimularan el desarrollo de las siguientes capacidades:

Habilidad para aplicar los conocimientos de matemáticas, ingeniería y ciencia. Habilidad para diseñar y realizar experimentos, también como analizar e interpretar

datos. Habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería. Entendimiento de la responsabilidad profesional y ética. Habilidad para comunicarse efectivamente. Educación abierta necesaria para entender el impacto de las soluciones de ingeniería

en un contexto social y global. Reconocimiento de la necesidad de desarrollar habilidades que requieran de

aprendizaje en el largo plazo. Conocimiento de temas contemporáneos. Habilidad para usar técnicas, destrezas y herramientas en la práctica de la ingeniería.

Contenido resumido

Introducción a la Biotecnología Conceptos básicos de la biología celular y molecular. Introducción a la bioquímica, metabolismo y bioenergética Enzimas Principios de Ingeniería Bioquímica

UNIDADES DETALLADAS

Unidad No. 1 Introducción a la Biotecnología

Tema(s) a desarrollar Visión general de la Biotecnología y sus aplicacionesSubtemas Definiciones de la Biotecnología

Áreas de trabajo y aplicaciones de la BiotecnologíaPapel del Ing. Químico en los procesos Biotecnológicos.



Identificación de etapas de un proceso Biotecnológico en un ejemplo concreto (Tratamiento de aguas, Producción de etanol, etc)

No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad

1

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:Scragg, Alan. 1997. Biotecnologia para ingenieros: sistemas biológicos en procesos tecnológicos. Ed. Limusa. 660.6/S433b e1Rittmann, Bruce E (Autor) McCarty, Perry L. (Autor). 2005. Environmental Biotechnology: Principles and Applications. 574.26/R615Gavrilescu, Maria; Chisti, Yusuf. Biotechnology – a sustainable alternative for chemical industry. Biotechnology Advances. 23 (2005), p. 471 – 499.

Unidad No. 2 Fisiología Microbiana

Tema(s) a desarrollar Estructura de la célula y sus funciones. Cinética Microbiana (crecimiento microbiano y nutrición)

Subtemas Conceptos básicos de biología celular. Principales organelos celulares y tipos de células (eucariotes y procariotes). Características y aplicaciones de hongos, bacterias y microalgas. Microbiología, nutrición y medios de cultivo. Cinética Microbiana.

No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad

4

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:Rittmann, Bruce E (Autor) McCarty, Perry L. (Autor). 2005. Environmental Biotechnology: Principles and Applications. Chapter 1 574.26/R615Madigan, Michael T (Autor) Martinko, John M (Autor) Parker, Jack (Autor). Brock Biología de los Microorganismos. 10 edición. Capitulo 1, 4 y 5Godia Casablanca, Francesc and López Santin, Josep (1998). Ingenieria Bioquímica. Madrid: Editorial Sintes. ISBN 8477386110

Unidad No. 3 Enzimas

Tema(s) a desarrollar Estructura y clasificación de las enzimas, cinética enzimáticaSubtemas Efecto de la temperatura y el pH sobre la estructura y actividad enzimática. Ecuación

de Michaelis-Menten y significado de los parámetros cinéticos. Inhibición enzimática. Aplicaciones de las enzimas en procesos industriales.

No. de semanas que 3

http://opac.udea.edu.co/cgi-olib/w207.sh?session=585226215&infile=authk.glue&style=authk&nh=20&calling_page=hitlist.glu&key=12653

http://opac.udea.edu.co/cgi-olib/w207.sh?session=585226215&infile=authk.glue&style=authk&nh=20&calling_page=hitlist.glu&key=12653



se le dedicarán a estaBIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:Doran, Pauline M. 1998. Principios de ingeniería de los bioprocesos. Ed. Acribia. 660.6/D693Nelson, David L (Autor) Cox, Michael M (Autor). Lehninger Principios de Bioquímica. Cuarta Edición. Wiseman, Alan (1986). \Principios de Biotecnología. \España: Acribia. ISBN 842000572X

Unidad No. 4. Introducción a la bioquímica, metabolismo y bioenergética

Tema(s) a desarrollar

Genética molecular. Rutas anabólicas y catabólicas. Bioenergética.

Subtemas Moléculas de la información genética. Estructura y replicación del material genético. Transcripción. Traducción. Código genético. Aplicaciones industriales con organismo modificados genéticamente. Etapas del metabolismo. Metabolismo de carbohidratos. Conceptos de Bioenergética. Balances energéticos considerando sustratos de uso industrial y el metabolismo.

No. de semanas que se le dedicarán a esta

4

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:Boyer, Rodney. 1999. Conceptos en Bioquímica- Ed. Thomson International. ISBN 970-686-009-6.Nelson, David L (Autor) Cox, Michael M (Autor). Lehninger Principios de Bioquímica. Cuarta Edición. Blanco, Antonio (Autor). Química Biológica. Octava Edición.

Unidad No. 5 Principios de Ingeniería Bioquímica

Tema(s) a desarrollar

Sistemas de Fermentación. Aspectos básicos de biorreactores

Subtemas Formación de productos, cinética de consumo de sustrato y formación de producto. Balances de materia y energía. Reactores de tanque agitado (discontinuo, alimentado). Agitación y aireación (coeficiente volumétrico de transferencia de oxígeno). Modelado y Simulación de Bioprocesos


4

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:Doran, Pauline M. 1998. Principios de ingeniería de los bioprocesos. Ed. Acribia. 660.6/D693Godia Casablanca, Francesc and López Santin, Josep (1998). Ingenieria Bioquímica. Madrid: Editorial Sintes. ISBN 8477386110



Duarte Torres, Alberto. 1998. Introducción a la Ingenieria Bioquímica. Universidad Nacional de Colombia.

Unidad No. 6 Sesiones de laboratorio

Tema(s) a desarrollar Subtemas Normas Generales y Bioseguridad en el laboratorio (Semana 1)

Caracterización macro y microscópica de microorganismos ambientales (Semana 2)

Técnicas de medición de biomasa (peso, Absorbancia, conteo celular) (Semana 3)

Normas para presentación de informes tipo artículo (Semana 4) Preparación de medios de cultivo e inmovilización (Semana 5) Fermentación alcohólica (Semana 6) Efecto de la temperatura y el pH sobre la actividad enzimática.

(Semana 8) Determinación de parámetros cinéticos enzimáticos. (Semana 9) Producción de enzimas ligninolíticas y aplicaciones. (Semana 10 a

12) Determinación del coeficiente volumétrico de transferencia de

oxigeno (kLa) (Semana 14) Exposiciones (Semana 15 y 16)


16

METODOLOGÍA a seguir en el desarrollo del curso:

El curso de Biotecnología para ingenieros se dirigirá mediante sesiones magistrales, donde se presenten conceptos básicos y específicos del área y posterior desarrollo de actividades que permiten la integración de los conceptos de manera aplicada mediante el desarrollo de prácticas de laboratorio. El curso se desarrollará mediante la discusión conjunta profesor - estudiantes de los temas propuestos. Cada estudiante deberá, antes de ingresar al aula, consultar, leer e investigar el tema dispuesto para esa clase. De igual manera se estudiará en equipos la obtención de un producto de aplicación industrial, vía biotecnológica, mediante el desarrollo de dos asignaciones que se entregarán en el transcurso del semestre. Durante el semestre los estudiantes utilizarán artículos científicos en inglés para apoyar actividades relacionadas con algunos de los temas tratados en el curso.

EVALUACIÓN



Actividad Porcentaje (%) Fecha (semana)Parcial 1 20 Semana 5Parcial 2 20 Semana 12Parcial 3 20 Semana 16Asignación 20 Informe 1. Semana 6

Informe 2. Semana 15Exposición. Semana 15 y 16

Sesiones de laboratorio 20 Semana 1 a 16

Actividades de asistencia obligatoriaLa asistencia de los estudiantes a las actividades programadas son obligatorias en un 100%. Las sesiones prácticas programadas en los laboratorios son de asistencia obligatoria y no reemplazables, igualmente las actividades que se desarrollan en las sesiones teórica que hacen parte del seguimiento, estás no tendrán supletorios.

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

RevistasBiotechnology Progress (Washington). \. ISSN 87567938Revista Colombiana de Biotecnología. \Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. ISSN 01233475Biotechnology and Bioengineering (New York). \. ISSN 00063592Applied and Environmental Microbiology. (Washington). \. ISSN 00992240Applied Microbiology and Biotechnology. (Berlin). \. ISSN 01757598Biotechnology (New York). \. ISSN 0733222X

Paginas webhttp://www.porquebiotecnologia.com.arhttp://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/index.htm

En forma general se recomienda las siguientes fuentes para la obtención de información de apoyo al curso, las cuales se encuentran disponibles por medio del sistema de bibliotecas de la Universidad de Antioquia.

Base de datos de libros Knovel: http://www.knovel.com/web/portal/main. Base de datos de artículos científicos Scopus : http://www.scopus.com/home.url Base de datos de artículos científicos ScienceDirect: http://www.sciencedirect.com/ Bases de datos de artículos científicos: American Chemical Society (ACS), Springer, Royal Chemical

Society (RCS), Wiley, Taylor and Francis, etc.

http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/index.htm

http://www.porquebiotecnologia.com.ar/



ANEXO 1. ASIGNACIONES

Iniciando el curso, los estudiantes (grupos de 3) observarán que producto del mercado les llama la atención, alimenticio, farmacéutico, etc., empezarán una búsqueda con todo lo relacionado a él. Se realizarán dos entregas de informes escritos y una exposición. Todo debe de estar soportado en artículos en ingles, patentes, tesis de maestría y doctorado. Para la escogencia del producto y la entrega de los informes los estudiantes deberán asistir a una asesoría con el profesor con el fin de depurar la información y orientar el tema para la presentación de los informes. Parte de la nota de los informes es la asistencia a las asesorías.

Primer Informe

Descripción general del proceso: Características y propiedades del producto, aplicaciones del producto. Fuentes de obtención: Producción vía química y biotecnológica. Tipo de microorganismos que lo

producen, descripción de la forma de producción. Escoger un tipo de microorganismo: Determinar que tipo de medios de cultivo se utilizan para la

producción del metabolito, clasificación del microorganismo según su pH, temperatura, requerimientos nutricionales.

Buscar información acerca de la cinética microbiana del proceso de producción.

Segundo Informe (Tipo Artículo)

Ruta metabólica mediante la cual la célula a partir de los nutrientes del medio logra transformar estos en el producto de interés y estudio de modificaciones a la ruta metabólica para mejorar los rendimientos y productividades (Ingeniería Metabólica)

Diagrama del proceso: Descripción del proceso de producción en cada una de sus etapas (adecuación de materias primas, producción (fermentación) y procesos de separación para obtención de producto comercial). En la descripción de la etapa de producción se debe especificar los diferentes tipos de reactores y modos de operación empleados.

Documents

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