Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias
Departamento: Ingenieria de Procesos
Área: Procesos Químicos
(Programa del año 2019)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 05/04/2019 16:28:31)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
Fundamentos de Bioingeniería INGENIERÍA QUÍMICA 024/12-19/15 2019 1° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
BALMACEDA, MARIA LUCIANA Prof. Responsable P.Adj Exc 40 Hs
OLMEDO, LUCIANO JORGE OSVALD Auxiliar de Práctico A.1ra Exc 40 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total B - Teoria con prácticas de aula y laboratorio Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
 Hs. 3 Hs. 3 Hs. 1 Hs. 7 Hs. 1º Cuatrimestre 13/03/2019 21/06/2019 15 105
IV - Fundamentación
El eje estructural de la materia es la cinética microbiana en sus tres aspectos: utilización del sustrato, formación de producto y producción de biomasa. Se analizan los sistemas de fermentación y sus aplicaciones en bioprocesos.
Los alumnos deben asociar conocimientos adquiridos en: Química Orgánica, Química Analítica, Termodinámica, Fisicoquímica, Balances de Materia y Energía y Fenómeno de Transporte, de modo de comprender los fundamentos de los Procesos Ingenieriles que involucran la utilización industrial de los microorganismos.
V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje
- Obtener una visión global del alcance de la Bioingeniería.
- Proporcionar los conocimientos biológicos básicos de los sistemas presentes en los bioprocesos, junto con una apreciación de los problemas técnicos presentes en el campo industrial.
- Capacitar para el manejo elemental de agentes biocatalíticos.
- Estimular el interés por el desarrollo de procesos bioingenieriles.
- Presentar una perspectiva de la potencialidad de la bioingeniería en el desarrollo industrial.
VI - Contenidos
UNIDAD 1: INTRODUCCION
Bioingeniería. Definición. Su relación con otras disciplinas. Campo de acción. El rol del ingeniero químico en el desarrollo de los procesos industriales de base biológica. Ejemplos de procesos de biosíntesis.
UNIDAD 2: ESTRUCTURA Y FUNCION CELULAR
Introducción. Tipos de organización celular. Procariotas. Eucariotas. Pared celular. Estructura de membrana. Núcleo. Mitocondrias. Otras estructuras membranosas.
UNIDAD 3: PROCESOS QUIMICOS DE LA CELULA
Composición elemental. Los nutrientes como fuente de energía. Otros requerimientos adicionales para el crecimiento. Componentes estructurales básicos de la célula: Carbohidratos, grasas y lípidos, esteroides, proteínas y ácidos nucleicos.
UNIDAD 4: BIOLOGIA MOLECULAR
El material hereditario: localización de estructura. La replicación del DNA. RNA. Código genético. Ingeniería genética. Tecnología del DNA recombinante.
UNIDAD 5: VIAS METABOLICAS
Procesos generadores de energía. Fermentación o glucólisis. El ciclo de Krebs. Fosforilación oxidativa. Vías anapleróticas. Vías anabólicas. Regulación y control metabólicos.
UNIDAD 6: CINETICA DE CRECIMIENTO
Crecimiento microbiano. Medición del crecimiento microbiano. Factores que afectan la rapidez de crecimiento. Consumo de nutrientes y formación de productos. Rendimiento de biomasa y de producto
UNIDAD 7: CINETICA ENZIMATICA
Sistemas enzimáticos: cinética enzimática simple. Gráfica de Lineweaver-Burk. Cinética enzimática compleja. Inhibición enzimática. Acción enzimática sobre materiales poliméricos.
Parámetros eméticos de diferentes bioprocesos. Expresiones para los parámetros eméticos para la actividad celular. Concepto de rendimiento.
Inmovilización de enzimas: técnicas, propiedades y aplicaciones.

UNIDAD 8: PREIPARACION Y ESTERILIZACION DE MEDIOS
Preparación de medios. Fuente de carbono, nitrógeno, otros elementos. Formación del producto. Medios industriales. Muerte térmica de los microorganismos. Efecto de la temperatura sobre la velocidad específica de muerte. Determinación experimental de la velocidad de muerte microbiana. Esterilización discontinuo de medios: perfil temperatura- tiempo y cálculos de diseño. Preparación y esterilización continua de los medios de cultivo. Equipamiento. Perfil temperatura- tiempo. Concepto de tiempo de residencia.
Esterilización del aire en la práctica. Distintos métodos utilizados para esterilización. Esterilización del aire por medios fibrosos: distintos tipos de filtros.
UNIDAD 9-. BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA EN LOS PROCESOS BIOLOGICOS
Principios termodinámicos. Sistema y procesos. Estado estacionario y equilibrio. Ecuación general del balance de materia.
Balances de energía para un cultivo celular. Balances de materia y energía en estado no estacionario. Analogía entre transferencia de materia, calor, cantidad de movimiento en bioprocesos. Importancia de la difusión en el bioprocesado. Consumo de oxígeno en cultivos celulares. Transferencia de masa y respiración microbiana.
UNIDAD 10: PROCESOS BIOTECNOLOGICOS
Productos orgánicos producidos por fermentación: etanol. Ácidos orgánicos: ácido cítrico, Ácido acético.
Producción de aminoácidos, nucleótidos y compuestos relacionados. Producción de enzimas y antibióticos.
Tratamiento biológico de residuos y bio-remediación de suelos.

VII - Plan de Trabajos Prácticos
TRABAJOS PRACTICOS DE AULA
Consistirán en la resolución de problemas oportunamente propuestas por el equipo docente que se realizarán durante el desarrollo de cada unidad temática.
La modalidad de trabajo será individual y/o grupal y tienen recuperación de acuerdo al cronograma de actividades previsto por la asignatura.

TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO Y CAMPO (VISITAS A FABRICAS)
Prácticos de laboratorio de cultivo microbiológicos, tinción de Gram, con el objetivo de que el alumno pueda observar las diferentes formas y tipos de bacterias. Realizar recuento.
Práctico de laboratorio en biorreactor para producir hidromiel.
Los trabajos prácticos se complementarán con visitas a establecimientos fabriles del medio y/o de la región donde puedan observarse procesos biotecnológicos a escala de planta piloto y/o industrial.
VIII - Regimen de Aprobación
METODOLOGÍA DE DICTADO Y APROBACIÓN DE LA ASIGNATURA
RÉGIMEN DE REGULARIDAD:

Para acceder a la condición de alumno regular, el alumno deberá cumplir los siguientes requisitos:
1. Acreditar el 80% de asistencia a los trabajos prácticos de aula y realización del 100% de los trabajos prácticos de laboratorio y visitas a plantas fabriles organizados por la cátedra.
2. Deberá aprobar dos exámenes parciales o sus recuperaciones con un mínimo de siete puntos. La recuperación de los exámenes parciales se tomará aproximadamente en el término de una semana. Los alumnos que trabajan y hubieran acreditado esa situación en tiempo y forma, tendrán derecho a otra recuperación, al final del dictado de la asignatura, cualquiera sea su situación con respecto al número de parciales aprobados (Ord. C.S. 32/14)
Régimen para rendir como alumno Regular
El examen final se tomará sobre dos de las bolillas del programa de examen de la asignatura, elegidas al azar por el sistema de bolillero, pero el tribunal podrá efectuar preguntas de relación o integración con las unidades restantes.

Régimen de Promoción sin examen final:
Para alcanzar la promoción de la asignatura el alumno deberá:
- Cumplir con los requisitos exigidos para regularizar la asignatura.
- Aprobar los dos parciales o recuperatorios respectivos con una clasificación mayor o igual al 80%.
Régimen para Alumnos Libres:
Todo alumno que se presenta a rendir la asignatura en condición de libre deberá:
1. Aprobar, previo al examen oral (correspondiente a un alumno regular), una evaluación de carácter práctico y de modalidad escrita. Este examen escrito se considerará aprobado cuando responda satisfactoriamente a un 70% de lo solicitado. La aprobación de esta evaluación práctica sólo tendrá validez para el examen teórico final del turno de exámenes en el cual el alumno se inscribió.
2. Para presentarse a rendir el examen final, el alumno libre deberá aprobar previamente un examen de trabajos prácticos que será tomado por el equipo de cátedra dentro de los nueve días anteriores a la fecha del examen.
3. Para presentarse a realizar los Trabajos Prácticos el alumno deberá acreditar todas las correlatividades exigidas en el pan de estudios para rendir la asignatura.
4. La no aprobación de alguna de estas etapas, implica la reprobación del examen final de la asignatura.


IX - Bibliografía Básica
[1] -Scragg A. "Biotecnología para ingenieros' Editorial Limusa S.A. 1996.
[2] -Pauline M. Doran. 'Principios de Ingeniería de los bioprocesos'. Editorial Acribia S.A. 1998
[3] -Bailey J., Ollis D. "Biochemical Engineering Fundamentals". 2da. Edición. Mc Graw Hill, Ine. 1980.
X - Bibliografia Complementaria
[1] -Crueger W., Crueger A. "Biotecnología: Manual de Microbiología Industrial". Editorial Acribia S.A. 1989
[2] -Brown C. M., Campbell I, Priest F.G. "Introducción a la biotecnología" Editorial Acribia S.A. 1989.
[3] -Aiba S., Humprey A., Millis N. "Biochemical Enginecring" Academic Press, N. Y. (1973)
[4] -Trabajos publicados en revistas especializadas.
XI - Resumen de Objetivos
Lograr que el alumno adquiera los conceptos básicos necesarios para el diseño de bioreactores y para la obtención de productos.
XII - Resumen del Programa
Bioingeniería. El rol del ingeniero químico en el desarrollo de los procesos industriales de base biológica
Cinética de crecimiento, factores que afectan la rapidez de crecimiento. Rendimiento de biomasa y de productos.
Cinética enzimática: simple, compleja. Parámetros cinética de diferentes bioprocesos. Concepto de rendimiento. Inmovilización de enzimas. Vías metabólicas. Vías catabólicas. Vías anabólicas.
Preparación y esterilización de medios. Esterilización continua y discontinua. Medios industriales. Esterilización del aire.
Balances de materia y energía en los procesos biológicos. Estado estacionario y equilibrio. Estado no estacionario. Consumo de oxígeno en cultivos celulares.
Procesos biotecnológicos. Descripción.
XIII - Imprevistos
 
XIV - Otros