Guía docente de Formación de Minerales por Microorganismos y Aplicaciones (M38/56/1/52)

El curso se centrará principalmente en el estudio de los procesos de biomineralización microbiana, estudiando los aspectos microbiológicos y geoquímicos que culminan en la formación de un biomineral.

Se usarán técnicas fundamentales para la caracterización del biomineral.

El curso se enfoca desde la perspectiva de la aplicación tecnológica y nano tecnológica de los biominerales formados por microorganismos, destacando, entre otras, la aplicación como nanopartículas, como indicadores de vida en ambientes naturales, y en la consolidación de material pétreo ornamental.

Los propios del Máster

El estudiante sabrá/comprenderá:

• Definir los procesos de biomineralización bacteriana, detallando el papel del microorganismo en cada caso.
• El papel del microorganismo en la geoquímica del sistema.
• Los parámetros que pueden ayudar a reconocer el origen biogénico de muestras minerales naturales.
• Aplicar los procesos de biomineralización bacteriana a diferentes campos como Nanotecnología, Astrobiología y Conservación del patrimonio artístico.

El alumno será capaz de:
- Diseñar un experimento de biomineralización.
- Preparar medios de cultivo adecuados para la producción de biominerales.
- Realizar un seguimiento de la geoquímica del sistema
- Recoger el biomineral y caracterizarlo por técnicas de microscopía electrónica, difracción de rayos x, espectroscopía y técnicas de caracterización química.
- Conocer los procesos de biomineralización, el papel de los microorganismos en la formación de minerales, su aplicación tecnológica y las principales
técnicas de caracterización del biomineral.
- Capacidad de reconocer los mecanismos de biomineralización, caracterizar biominerales y entender su uso biotecnológico

TEMARIO TEÓRICO:

Tema 1.  Introducción a la biomineralización: biomineralización inducida y controlada.

Tema 2. Biomineralización bacteriana.

Tema 3. Aplicación de la carbonatogénesis bacteriana en la conservación del Patrimonio artístico.

Tema 4. Aplicación de biomagnetitas en Astrobiología

Tema 5. Aplicaciones biotecnológicas de biomagnetitas naturales y magnetitas biomiméticas.

Tema 6. Biomineralización por organismos superiores.

Tema 7. Técnicas de caracterización mineral.

TEMARIO PRÁCTICO:

Seminarios/Talleres

• Seminarios sobre la biomineralización bacteriana de sulfatos, fosfatos, carbonatos, silicatos
• Seminarios sobre aplicaciones nanotecnológicas de los biominerales
• Seminarios sobre factores físico-químicos que afectan a la formación de biominerales.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

Práctica 1. Preparación de medios de cultivo adecuados para la precipitación de carbonatos

Práctica 2. Cultivo de bacterias implicadas en la precipitación de dichos minerales

Práctica 3. Observación microscópica de los minerales precipitados y reconocimiento orientativo de los mismos

Práctica 4. Recuperación y purificación de los cristales precipitados para su posterior identificación

Práctica 5. Caracterización de los biominerales mediante: Microscopía electrónica. Difracción de rayos x. Espectroscopía de IR

• Erlich, H.L. and Newman, D.K. (2009). Geomicrobiology, 5th Ed.CRC Press and Taylor & Francis. 606pP.
• Lowenstam HA, Weiner S (1989) On Biomineralization. Oxford University Press. 324 ppBazylinski D.A. Controlled biomineralization of magnetic minerals by magnetostatic bacteria. (1996) Chemical Geology 132, 191-198.

• Bazylinski D.A.  Frankel R.B. y Konhauser K.O (2007) Modes of Biomineralization of Magnetite by MicrobesGeomicrobiology Journal, 24:465–475,
• Jiménez-López C., Rodriguez-Navarro C., Piñar G., Carrillo-Rosúa F.J., Rodriguez-Gallego M. and Gonzalez-Muñoz M.T (2007) Consolidation of degraded ornamental porous limestone stone by calcium carbonate precipitation induced by the microbiota inhabiting the stone. Chemosphere 68(10), 1929-1936.
• Lowenstan H.A. y Weiner S. (1989) EnviromentaL Influences on Biomineralization. En : On biomineralization. Oxford University Press. New York, 207-226.
• Lowenstan H.A. y Weiner S.  (1989) Evolution of Biomineralization. En : On biomineralization. Oxford University Press. New York, 207-226.
• Lowenstan H.A. 1981. Minerals formed by organism. Science 211, 1126-1131.
• Mann S., Sparks N.H.C., Frankel R.B., BazylinskyD.A..yJannash H.W.. (1990) Biomineralization of ferrimagneticgreigite (Fe3S4) and iron pirite (FeS2) in a magnetostatic bacterium. Nature 343, 258-261
• Mann. S. (2001) Principles and Concepts in Bioinorganic Materials Chemistry  Oxford University Press,
• Rodríguez-Navarro C., Rodríguez-Gallego M., Ben Chekroun K., Gonzalez-Muñoz M. T. (2003).Conservation of ornamental stone by Myxococcusxanthus-induced carbonate biomineralization. Applied and Environmental Microbiology  69, 2182-2193.
• Rodriguez-Navarro C., Jimenez-Lopez C., Rodriguez-Navarro A., Gonzalez-Muñoz M.T. and Rodriguez-Gallego M. (2007) Complex biomineralizedvaterite structures encapsulating bacterial cells. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, 1197-1213
• Jabalera, Y., Sola-Leyva, A., Carrasco-Jiménez, M.P., Iglesias, G.R., Jimenez-Lopez, C. Synergistic Photothermal-Chemotherapy based on the use of Biomimetic Magnetic Nanoparticles. Pharmaceutics 2021, 13, 625. 
• Salem, K., Jabalera, Y., Puentes-Pardo, J.D., Vilchez-Garcia, J., Sayari, A., Hmida-Sayari, A., Jimenez-Lopez, C.,* Perduca, M. Enzyme Storage and Recycling: Nanoassemblies of α-Amylase and Xylanase Immobilized on Biomimetic Magnetic Nanoparticles (2021) ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 
• Oltolina, F., Peigneux, A., Colangelo, D., Clemente, N., D’urso, A., Valente, G., Iglesias, G.R., Jiménez-Lopez, C., Prat, M. Biomimetic magnetite nanoparticles as targeted drug nanocarriers and mediators of hyperthermia in an experimental cancer model (2020) Cancers, 12 (9), art. no. 2564, pp. 1-25. 
• Jabalera, Y., Oltolina, F., Peigneux, A., Sola-Leyva, A., Carrasco-Jiménez, M.P., Prat, M., Jimenez-Lopez, C., Iglesias, G.R. Nanoformulation design including MamC-mediated biomimetic nanoparticles allows the simultaneous application of targeted drug delivery and magnetic hyperthermia (2020) Polymers, 12 (8), art. no. 1832.
• Peigneux, A., Jabalera, Y., Vivas, M.A.F., Casares, S., Azuaga, A.I., Jimenez-Lopez, C. Tuning properties of biomimetic magnetic nanoparticles by combining magnetosome associated proteins (2019) Scientific Reports, 9 (1), art. no. 8804.

www.bionanomag.ugr.es

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.

• Evaluación de los resultados obtenidos en el laboratorio a través de la actividad diaria y/o elaboración de una memoria (60%). Se valorará la asistencia a las clases teóricas y prácticas, teniendo en cuenta la implicación y el desarrollo correcto de los protocolos experimentales (30%). Asimismo, se evaluará la realización de un texto tipo abstract con los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio (30%). Se evaluarán las competencias CB7, CE2, CE4, CE6, CE7.
• Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo (30%). Se preparará una presentación y discutirá mediante crítica razonada un artículo científico propuesto por el/la profesor(a). Se evaluarán las competencias CB8, CB9, CE3,  CE4, CE7, CE8, CE9.
• Actitud y participación de los estudiantes en clase (10%). Se valorará la participación en la discusión de los artículos científicos propuestos para analizar. Se evaluarán las competencias CB7, CB8, CB10, CE4, CE37.

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.
 

• Realización de un abstract discutiendo resultados experimentales aportados por el profesor (50%).
• Realización de un trabajo complementario con exposición presencial del mismo (50%). Se preparará una presentación y discutirá mediante crítica razonada un artículo científico propuesto por el profesor.

Podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

La evaluación en tal caso consistirá en:

• Realización de un abstract discutiendo resultados experimentales aportados por el profesor (50%).
• Realización de un trabajo complementario con exposición presencial del mismo (50%). Se preparará una presentación y discutirá mediante crítica razonada un artículo científico propuesto por el profesor.

Aforo: La asignatura establece un aforo máximo de 14 estudiantes, atendiendo a las exigencias derivadas de su carácter práctico. Las plazas se adjudicarán conforme al orden de matriculación.

Con el fin de garantizar la originalidad y la autoría de los entregables de evaluación, y en el ejercicio de la discrecionalidad técnica del profesorado, el equipo docente se reserva el derecho de convocar a cualquier estudiante a una prueba oral complementaria de verificación tras la realización de cualquier prueba de evaluación (exámenes oficiales o pruebas de evaluación continua). Esta medida de control se activará siempre que existan indicios fundados (tales como discordancias severas con el rendimiento habitual, sospecha de uso de dispositivos no autorizados, o patrones de redacción y resolución idénticos a los generados por Inteligencia Artificial de forma no permitida) que hagan dudar de la autoría autónoma del entregable por parte del estudiante. En dicha sesión de verificación, el/la estudiante deberá justificar los procesos lógicos, desarrollos teóricos, códigos o argumentos plasmados en su examen. La negativa injustificada a comparecer a dicha citación, o la incapacidad manifiesta para refrendar el contenido de su propio examen ante el profesorado, conllevará la anulación automática del ejercicio y la calificación de Suspenso (0) en la convocatoria oficial correspondiente, sin perjuicio de las responsabilidades disciplinarias en las que se pudiera incurrir de acuerdo con la Normativa de Evaluación de los Estudiantes y el Régimen Disciplinario de la Universidad.

Alumnos con necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE). Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas al alumnado con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de estudiantes de la UGR, publicada en el Boletín Oficial de la UGR nº 112, de 9 de noviembre de 2016. Inclusión y Diversidad de la UGR.  En el caso de estudiantes con discapacidad u otras NEAE, el sistema de tutoría deberá adaptarse a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la UGR, procediendo los Departamentos y Centros a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesorado, se podrá solicitar apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales. Información de interés para alumnado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).

Información para realizar las prácticas de laboratorio: El estudiante recibirá, al inicio del curso, información sobre las Normas de Seguridad y del correcto desarrollo de las prácticas. El documento estará disponible en la plataforma PRADO de la asignatura. Este documento es de obligada lectura y aplicación durante el desarrollo de las prácticas, el no cumplimiento del mismo por parte del estudiante exime de cualquier responsabilidad al profesor que imparte las prácticas y al departamento donde se desarrollen las mismas.

Herramientas IA. En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).