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UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

“MAESTRÍA EN CURRÍCULO CON ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO CURRICULAR Y EN EVALUACIÓN CURRICULAR”.

MÓDULO:  Diseño y Desarrollo Curricular

UNIDAD # 2

TEMA: Meso y Microcurriculo

INTEGRANTES
Lcda. Angélica Vásquez Briones
Lcda. Patricia Flores Ramos
Lcda. María Gómez Peralta

Lcdo. Romel Gualpa Almeida

TUTORA: Dra. Britania Montenegro Bonilla

FECHA: Lunes, 01 de mayo del 2023

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Un bioproceso involucra la transformación de un sustrato determinado en productos mediante microorganismos, cultivos de células animales o vegetales o por materiales derivados de estos como las enzimas. Los bioprocesos son una parte esencial de muchas industrias como de alimentos, químicas, farmacéuticas. Utilizando estos procesos se pueden obtener productos comerciales que abarcan desde materiales relativamente baratos, como el alcohol y otros disolventes orgánicos, hasta compuestos químicos especiales muy caros como antibióticos, proteínas terapéuticas y vacunas. Aunque disímiles en escala de producción, precio de los productos y complejidad de los métodos de separación y purificación, los bioprocesos pueden estudiarse de una forma general. Esta asignatura pretende brindar un enfoque fundamentalmente informativo-descriptivo de los bioprocesos para que los alumnos de grado de Licenciatura en Biotecnología tengan un conocimiento general de diferentes bioprocesos industriales que los instruya y motive a profundizar su formación en el tema.

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La Biotecnología se ocupa de la utilización de los seres vivos o sus derivados en la producción de bienes y servicios. Esta actividad, conocida y utilizada por el hombre desde sus orígenes, posibilita la obtención de una variada gama de productos de utilización diaria. Sin embargo, en los últimos años se ha producido una verdadera revolución en la Biología, que ha llevado a un desarrollo explosivo de nuevas aplicaciones biotecnológicas. El desarrollo de métodos para la manipulación de ácidos nucleicos (Ingeniería Genética), la posibilidad de producir anticuerpos monoclonales y la posibilidad de obtener organismos transgénicos (plantas, animales, bacterias), entre otros, ha permitido desde el desarrollo de bacterias productoras de proteínas humanas, hasta plantas capaces de resistir los más variados agentes patógenos.

Esta revolución tecnológica ha modificado los alcances de las Ciencias Biológicas y ha posibilitado a los científicos una activa interacción con empresas e industrias en áreas tan variadas como la medicina, farmacología, agricultura, ganadería, industrias química y alimentaria, medio ambiente, etc.

La velocidad con que estos nuevos desarrollos se generan, y la necesidad de contar con recursos humanos altamente calificados, entrenados específicamente para la implementación, el mejoramiento y el desarrollo de nuevos emprendimientos y tecnologías, motivó la creación la Licenciatura en Biotecnología.

La característica principal de la Licenciatura en Biotecnología es la formación básica multidisciplinaria, con un gran énfasis en el manejo experimental de las técnicas y modalidades que hacen que sus egresados sean reconocidos ampliamente en el ambiente científico, académico y de producción de bienes y servicios.

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OBJETIVOS GENERALES

Conocer diferentes bioprocesos

Conocer las diferentes etapas de un Bioproceso: operaciones previas (upstream), instalación y funcionamiento de la planta de producción y operaciones posteriores (downstream) de recuperación y purificación de un producto biotecnológico.

Análisis y comparación de diferentes tecnologías para cada operación unitaria.

Introducción a la problemática de la escala industrial y nociones de diseño general de bioprocesos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar y clasificar los bioprocesos destacando las diferencias entre ellos de acuerdo al volumen de producción del bioproducto

Conocer los componentes de un medio de cultivo, su función y los productos usualmente utilizados en la formulación de medios industriales

Analizar diferentes métodos utilizados en las etapas upstream (particularmente esterilización).

Conocer el equipamiento general mínimo para la instalación de una planta de bioprocesos.

Analizar los métodos de ruptura celular, recuperación y purificación de productos biotecnológicos (downstream processing) utilizados en escala industrial y descripción de los equipos usados.

Comparación de diferentes procesos para una misma operación unitaria

Incorporar nociones de diseño de general de bioprocesos, particularmente criterios para la organización de la secuencia de las diferentes etapas de separación y purificación de acuerdo a conceptos básicos generales.

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Objetivo General

Formar graduados universitarios con sólida base en ciencias biológicas y con un fuerte conocimiento en técnicas de biología molecular y ADN recombinante con el fin de llevar a cabo proyectos biotecnológicos con aplicaciones empleadas a base de la tecnología.

Objetivos Específicos

Formar profesionales con una sólida base en las ciencias exactas y naturales, con particular énfasis en la necesaria integración de estas disciplinas para comprender todos los aspectos de la biotecnología, y con capacitación adecuada en los métodos y tecnologías involucradas, posibilitando a los científicos una activa interacción con empresas e industrias en áreas tan variadas como la medicina, farmacología, agricultura, ganadería, industrias química y alimentaria, medio ambiente, etc.

Facilitar el desarrollo de líneas de investigación y desarrollo, diseño y transferencia de tecnología en el ámbito universitario, acerca de los diversos problemas relativos al quehacer profesional, con instituciones científicas, académicas, industrias u organismos públicos comprometidos con el desarrollo biotecnológico.

Formar profesionales que sean reconocidos por su calidad académica, por su compromiso con la sociedad, capaces de brindar servicios de extensión y cooperación con la comunidad.

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Podrán ingresar a la Licenciatura en Biotecnología aquellos aspirantes que:

Posean título de nivel secundario otorgados por instituciones educativas que cuenten con reconocimiento oficial y legalizado por el Ministerio de Educación y el Ministerio de Relaciones Exteriores en caso de títulos extranjeros.

Presenten la documentación requerida por la normativa vigente.

Realicen el Curso de Preparación Universitaria (CPU) previsto por la Escuela de Ciencia y Tecnología

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Duración y carga horaria Once cuatrimestres, con un régimen de materias cuatrimestrales de 16 semanas por cuatrimestre (salvo indicación expresa en contrario) y un total de 4520 horas.

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El Licenciado en Biotecnología es un graduado universitario que posee un conocimiento profundo de las materias de formación básica, a saber: Química, Física, Matemática, Computación y Biología, y en particular las directamente aplicables a Biotecnología, como: Química Biológica, Biología Molecular, Biología Celular, Genética y Microbiología. Además posee una buena formación teórico-práctica en Biotecnología Médica, Biotecnología Animal, Vegetal y de Medicamentos y Alimentos, y una sólida formación en la investigación científica, adquirida a través de un año de trabajo de investigación a tiempo completo en algún área de la Biotecnología, que resultará en la presentación de su Tesis de Licenciatura.

Posee capacidad para interpretar, ejecutar, modificar y/o desarrollar metodologías de trabajo en el Área Biotecnológica, incluyendo la extracción, purificación, modificación y conservación de macromoléculas de importancia biológica, como proteínas y ácidos nucleicos; métodos generales de microbiología, incluyendo cultivo y modificación genética de microorganismos; cultivos de células animales y vegetales; manipulación de genes y obtención de organismos transgénicos.

Posee destrezas para el manejo de materiales, instrumental y equipos adecuados para lograr una base técnica acorde con el estado actual de la especialidad y conforme a las normas de seguridad biológica y físico-química.

Es capaz de organizar, dirigir y ejecutar las tareas del laboratorio biotecnológico, y de diseñar la metodología de trabajo a utilizar.

Posee formación para la búsqueda bibliográfica de técnicas, procedimientos, patentes, etc., que lo habilitan para evaluar la prefactibilidad de proyectos.

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1. Realizar estudios e investigaciones referidas a: Biología, Bioquímica, Biología Celular, Biología Molecular y Microbiología.

2. Desarrollar productos generados por manipulación genética de células procarióticas y eucarióticas y por fermentación industrial.

3. Planificar, desarrollar y controlar procesos biotecnológicos en escala de laboratorio, planta piloto e industrial.

4. Realizar y supervisar el control de calidad de insumos y productos en industrias biotecnológicas.

5. Desarrollar sistemas de diagnóstico de laboratorio en el ámbito de la Salud Humana y de la sanidad animal y vegetal, basados en aplicaciones biotecnológicas de la Inmunología y de la Genética Molecular, y de las metodologías de DNA recombinante.

6. Realizar tareas de asesoramiento y peritaje en aspectos de la Biología Molecular, la Biología Celular, la Microbiología, la Genética y la Bioquímica, en relación con sus aplicaciones biotecnológicas.

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Unidad 1 Introducción: Biorreactores, la célula como biorreactor, algunos aspectos bioquímicos, Principios de clasificación de microorganismos, Avances en Biotecnología

Unidad 2 Cinética de Fermentaciones enzimáticas: Enzimas, Modelos de cinética enzimática, Diseño de reactores enzimáticos, Inmovilización de enzimas y reactores con enzimas inmovilizadas

Unidad 3 Cinética de Fermentaciones microbianas: Descripción del crecimiento microbiano, Modelos de Crecimiento, Diseño de fermentadores microbianos, Inmovilización de microorganismos y diseño de biorreactores inmovilizados

Unidad 4 Escalamiento de Biorreactores: Transferencia de momentum, calor y masa en biorreactores, Números adimensionales para escalado, Criterios de escalamiento.

Unidad 5 Esterilización: Cinética de muerte, Esterilización de medios, Esterilización de equipos, Esterilización de aire

Unidad 6 Procesos de separación y purificación: Separación de las células, Ruptura celular, Extracción, Fraccionamiento preliminar, Etapas de alta resolución, Principales procesos de separación no convencionales

Unidad 7 Estudio de Casos: Proteína unicelular, Producción de Antibióticos, Producción de enzimas alimenticias, Producción de etanol carburante, Producción de butanol

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1. Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica-práctica) El desarrollo del dictado de las unidades temáticas se realiza mediante el dictado de clases teórico-prácticas, de asistencia obligatoria. Las unidades temáticas netamente descriptivas comprenden presentaciones de diapositivas en Power Point; mientras que para las unidades temáticas que comprenden diseño y cálculo, se utilizarán guías de problemas. En clase se resolverán problemas tipo para poder verificar de este modo la correcta comprensión del tema abordado. Además se incluyen seminarios de exposición de los estudiantes sobre temas específicos indicados por la cátedra (por ejemplo un análisis profundo de la literatura y elaboración de una exposición grupal -3 o 4 alumnos- sobre la producción industrial de un bioproducto). Esto capacitará al alumno en el análisis e interpretación de resultados publicados y la situación mundial y nacional sobre diversos productos biotecnológicos. Se planificará la visita de docentes o industriales de nuestro país con amplia experiencia de trabajo en alguno de los temas de la asignatura para brindar charlas y discusión con los alumnos y, de ser posible, una visita a alguna industria de índole biotecnológica donde el alumno pueda tener contacto visual con un bioproceso industrial.

2. Recursos didácticos para el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas, lecturas previas, computadoras, software, otros) Elementos de tecnología educativa: A los elementos tradicionales se agrega el empleo de una netbook combinada con un cañón proyector, lo que agiliza el desarrollo de la explicación, optimizando de este modo el tiempo disponible.

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Se propone un plan de evaluación integral contemplando las distintas actividades que se desarrollarán durante el curso lectivo. De esta manera, se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: La evaluación de los conocimientos adquiridos se lleva a cabo a través de un examen parcial teórico- prácticos que integra los temas desarrollados en el período que abarcan. El parcial no aprobado será recuperado según lo establecido en el Reglamento de Estudios de la Universidad. Para la aprobación de los trabajos prácticos y estar habilitado a realizar la evaluación final, los alumnos deberán aprobar el examen parcial y los Seminarios propuestos a cada grupo. El método de evaluación se informa en la presentación de la asignatura. La accesibilidad a los resultados de las evaluaciones, como complemento del proceso de enseñanza aprendizaje está garantizado por las Resoluciones del Consejo de Educación Superior del Ecuador.

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Para la Aprobación Directa de esta materia, Promoción, se deberá simultáneamente cumplir los siguientes requisitos: o Aprobar el parcial con una calificación mínima de 7 (SIETE), con únicamente un recuperatorio permitido en total. o Entregar las actividades complementarias con todos los contenidos solicitados en las fechas de entregas estipuladas. Estas entregas serán condición excluyente para esta modalidad.

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Belter P.A., Cussler E.L. and Hu W.S. (1994) "Bioseparations, Downstream Processing for Biotechnology". J. Wiley&sons.

Díaz, M. (2012). Ingeniería de Bioprocesos. Paraninfo.

Doran, M. (2012). Bioprocess Engineering Principles, Second Edition. Academic Press.

Gòdia F. & J. Santín (s.f.). Ingeniería Bioquímica. Editorial Síntesis

Perry, R.H.; Green, D.W. (1997). Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition).. McGraw-Hill.

Roger G. Harrison, Paul W. Todd, Scott R. Rudge, Demetri Petrides. (2015). BioseparationsScience and Engineering (Topics in ChemicalEngineering). Oxford University Press

Sadana, A.(1997) "Bioseparation of proteins" Editor: Satinder Ahuja

Tejada, A., Montesinos R. M. y Guzman., R. (1995) “Bioseparaciones” Editorial Unison. Mexico.