PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Genética Molecular e Ingeniería Genética"

Transcripción

1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Genética Molecular e Ingeniería Genética" Grupo: Grupo de CLASES TEORICAS de GENETICA MOLECULAR E.(871996) Titulacion: LICENCIADO EN BIOQUÍMICA (Plan 99) Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: LICENCIADO EN BIOQUÍMICA (Plan 99) 1999 Facultad de Biología Genética Molecular e Ingeniería Genética Troncal/Formación básica 2º Primer Cuatrimestre 2º Grupo de CLASES TEORICAS de GENETICA MOLECULAR E. (1) 6 60 Genética (Area principal), Biología Celular, Inmunología, Producción Vegetal Genética (Departamento responsable) Facultad de Biología, Avda. Reina Mercedes nº 6. PROFESORADO 1 CORROCHANO PELAEZ, LUIS MARIA (COORDINADOR/A) Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos El alumno debe aprender las técnicas necesarias para la manipulación de genes y genomas y para la expresión de proteínas. El alumno debe aprender las técnicas que se utilizan para secuenciar y caracterizar genes y genomas. Además, el alumno debe aprender a diseñar experimentos de manipulación genética, y a buscar bibliografía especializada que ayude a entender los contenidos de la asignatura. El alumno debe aprender a manejar las bases de datos de ácidos nucléicos y proteínas, y de genomas. Competencias Competencias transversales/genéricas Capacidad de análisis y síntesis (Se entrena de forma intensa) Capacidad de organizar y planificar (Se entrena de forma intensa) Conocimientos generales básicos (Se entrena de forma intensa) Solidez en los conocimientos básicos de la profesión (Se entrena de forma intensa) Comunicación oral en la lengua nativa (Se entrena de forma intensa) Comunicación escrita en la lengua nativa (Se entrena débilmente) Conocimiento de una segunda lengua (Se entrena de forma intensa) Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes (Se entrena de forma intensa) Resolución de problemas (Se entrena de forma intensa) Toma de decisiones (Se entrena débilmente) Capacidad de crítica y autocrítica (Se entrena débilmente) Trabajo en equipo (Se entrena de forma intensa) Habilidades en las relaciones interpersonales (Se entrena débilmente) Habilidades para trabajar en grupo (Se entrena débilmente) Capacidad para aplicar la teoría a la práctica (Se entrena de forma intensa) Habilidades de investigación (Se entrena de forma intensa) Capacidad de aprender (Se entrena de forma intensa) Habilidad para trabajar de forma autónoma (Se entrena de forma intensa) Planificar y dirigir (Se entrena de forma intensa) Inquietud por la calidad (Se entrena de forma intensa) CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) TEMARIO Tema 1. Introducción a la genética molecular y la ingeniería genética. Tema 2. Clonación en E. coli: manipulación enzimática del ADN Tema 3. Clonación en E. coli: vectores de clonación Tema 4. Clonación en E. coli: estrategias de clonación Tema 5. Clonación en E. coli: identificación del ADN clonado Tema 6. Genómica Tema 7. Aplicaciones de la clonación: expresión génica y mutagénesis Tema 8. Ingeniería genética de levaduras y hongos filamentosos Tema 9. Ingeniería genética de plantas Tema 10. Ingeniería genética de animales Tema 11. Repercusiones sociales de la ingeniería genética BIBLIOGRAFIA Libros de Genética general en español Pierce Genética. Un enfoque conceptual 3 edición. Ed. Médica Panamericana Brown, Genomas 3ª edición. Ed. Panamericana, Klug, Cummings y Spencer 8ª edición "Conceptos de genética" Prentice Hall, Griffiths y otros Genética 7ª edición Mc Graw Hill Interamericana Griffiths y otros "Genética moderna" Mc Graw Hill Interamericana Puertas, Genética, fundamentos y perspectivas (segunda edición). Ed. Interamericana Lacadena "Genética general. Conceptos fundamentales" Síntesis Gardner, Simmons y Snustad Principios de genética Limusa /Wiley Jiménez y Jiménez, "Genética microbiana Síntesis, Tamarin "Principios de Genética" Editorial Reverté Libros de Genética molecular e ingeniería genética en español Izquierdo Rojo. Ingeniería genética y transferencia génica Pirámide Alberts y otros "Biología molecular de la célula" Omega Strachan y Read Genética molecular humana Omega Singer y Berg "Genes y Genomas" Omega Lewin "Genes" Reverté Watson y otros ADN recombinante Labor Old y Primrose "Principios de manipulación genética", Acribia Libros de Genética molecular e ingeniería genética en inglés Hartwell y otros Genetics. From genes to genomes. McGraw-Hill, Primrose y otros Principles of gene manipulation, 7a. edición. Blackwell Scientific Publ Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

3 Glick y Pasternak Molecular Biotechnology (3ª edición). ASM Press, Watson y otros "Molecular Biology of the Gene" Benjamin Cumming Publ. Co Lewin "Genes VIII" Oxford University Press Primrose y Twyman Principles of genome analysis. Blackwell Publ Brown Genomes 2. Wiley Griffith et al. Modern Genetic Analysis. 2 edición. WH Freeman Watson y otros Recombinant DNA (2ª ed.). Scientific American Books, Libros de problemas La mayoría de los libros de teoría incluyen problemas al final de cada tema, muchos de ellos resueltos. Además, los siguientes libros están dedicados a problemas: Mensua Genética. Problemas y ejercicios resueltos. Ed. Pearson/Prentice Hall Tormo Garrido "Problemas de genética Molecular" Ed. Síntesis, 1998 Viseras Alarcón, Cuestiones y problemas resueltos de genética. Ed. Universidad de Granada Jiménez Sánchez, Problemas de genética para un Curso General, Ed. U. de Extremadura Jiménez, 360 Problemas de genética resueltos paso a paso, Ed. Síntesis Lacadena y otros "Problemas de genética para un curso general" Ed.Alhambra Jiménez Problemas de genética. Ed. Universidad de Extremadura Viseras Alarcon "Problemas resueltos de genética general" Univ. Granada Stanfield Genética (2a. edición) Ed. Schaum McGraw-Hill Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Tema 1. Introducción a la genética molecular y la ingeniería genética. Recombinación del ADN e ingeniería genética. Definición y aplicaciones Visión general de la obtención de ADN recombinante y la clonación. Desarrollo de la Ingeniería genética. Organismos y método experimental. Selección de mutantes y clones Tema 2. Clonación en E. coli: manipulación enzimática del ADN Purificación del ADN Corte del ADN: enzimas de restricción. Tipos de enzimas de restricción. Especificidad de reconocimiento. Compatibilidad de extremos. Familias de enzimas. Isosquizómeros Tratamiento del ADN con enzimas de restricción. Condiciones de la reacción. Actividad estrella Manipulación de los extremos del ADN Tratamiento con exonucleasas y polimerasas Añadir cola de homopolímeros y adaptadores sintéticos Ligación. Tipos de ligasa. Condiciones de la reacción y optimización. Defosforilación del ADN Tema 3. Clonación en E. coli: vectores de clonación Plásmidos Estructura y replicación de plásmidos PBR322 y puc19. Selección y detección de plásmidos recombinantes Vectores derivados del bacteriófago lambda Ciclo de vida de lambda. Secuencias cos Clonación en lambda. Empaquetamiento in vitro de ADN de lambda Otros vectores: Cósmidos y cromosomas artificiales (BAC) Transformación. Electroporación. Selección de transformantes Purificación de ADN plasmídico Tema 4. Clonación en E. coli: genotecas. La reacción de la polimerasa en cadena (PCR) Genotecas genómicas. Genotecas parciales y cromosómicas. Electroforesis de ADN. Purificación de ADN cromosómico Genotecas de ADNc. Purificación de ARNm. Síntesis de ADNc. Transcriptasa inversa Una alternativa a la clonación: la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) Descripción de la PCR. Componentes de la reacción. Polimerasa Taq y otras polimerasas termoestables Condiciones de la PCR. Fases de cada ciclo Problemas de la PCR: contaminación y ADN inespecífico. Aplicaciones de la PCR: Modificación de los extremos del ADN, inserción de dianas de restricción Clonación de genes. PCR inversa Detección de enfermedades genéticas. Identidad molecular. Tema 5. Clonación en E. coli: identificación del ADN clonado Método genético. Complementación funcional Métodos bioquímicos. Hibridación con sondas Escrutinio de genotecas. Sondas. Marcado de sondas Hibridación diferencial y genotecas de substracción Genotecas de expresión Subclonación. Mapa de restricción Hibridación con ADN (Southern) y ARN (Northern) Identificación por la posición genética. Paseo cromosómico. Identificación por la utilización de etiquetas genéticas Secuenciación. Estrategias de secuenciación. Tema 6. Genómica Genómica estructural Mapas genéticos y mapas físicos. Métodos para la ordenación de clones y la creación de mapas físicos Métodos de secuenciación: secuenciación de clones ordenados y secuenciación aleatoria Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

4 Bioinformática: identificación de la información genética. Secuencias repetidas Predicción de genes y secuencias reguladoras. El programa BLAST Genómica comparada Genomas de bacterias, hongos, levaduras, plantas y animales. El genoma humano Genómica funcional. Análisis de la expresión génica mediante chips de ADN (microarrays) Tema 7. Aplicaciones de la clonación: Expresión génica y mutagénesis Expresión de genes. Transcripción in vitro Expresión de genes y proteínas. Problemas y soluciones Vectores de expresión. Promotores regulables. Sistemas de expresión Fusiones de genes. Purificación de proteínas Detección de proteínas. Beta-galactosidasa. Luciferasa. GFP Mutagénesis Inactivación génica Mutagénesis al azar. Mutagénesis con bisulfito. Mutagénesis por PCR. Mezcla de oligonucleótidos mutantes Deleciones Selección de proteínas mutantes. Phage display Mutagénesis dirigida Método con oligonucleótidos. Detección y selección de plásmidos mutantes. Mutagénesis por PCR Síntesis de genes Tema 8. Ingeniería genética de levaduras y hongos filamentosos Levaduras y hongos. Biología y manipulación genética. Transformación. Protoplastos y electroporación Clonación en levaduras Vectores de clonación en Saccharomyces. Plásmidos integrativos Plásmidos replicativos Cromosomas artificiales de levaduras (YAC) Clonación por complementación en E. coli o en levaduras Ingeniería genética en levaduras Clonación direccional e inactivación génica Expresión de proteínas en levaduras: producción de vacunas El sistema de los dos híbridos para detectar interacción de proteínas Clonación en hongos filamentosos Vectores para la construcción de genotecas en cósmidos Clonación por selección de grupos (sib selection) Ingeniería genética en hongos filamentosos Destino del ADN en el genoma de los hongos Integración homóloga y ectópica. Duplicación génica y reemplazamiento génico Inactivación génica Promotores regulables Tema 9. Ingeniería genética de plantas Transgénesis y mejora genética de plantas Sistemas de transformación en plantas Transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens El plásmido Ti. Vectores derivados de Ti Transferencia de genes a plantas mediante vectores Ti Transferencia de ADN con microbolas Otros procedimientos de transferencia genética a plantas: electroporación y vectores virales Aplicaciones de la ingeniería genética en plantas Genes informadores en plantas transformadas: GUS, luciferasa, GFP Mutagénesis por inserción de Ti Plantas modificadas genéticamente Plantas resistentes a virus, herbicidas e insectos. Plantas con el gen de la toxina Bt Adaptación a condiciones extremas. Expresión de proteínas. Vacunas Mejora de la producción. Adquisición de nuevas rutas metabólicas Inconvenientes de la ingeniería genética molecular. Tema 10. Ingeniería genética de animales Ingeniería genética en células animales Métodos de transformación Marcadores seleccionables Vectores de clonación Inactivación génica Animales transgénicos Ingeniería genética en Drosophila y C. elegans: vectores y estrategias de transformación Obtención de ratones transgénicos Método basado en vectores retrovirales Método de microinyección de ADN Método de transformación de células troncales embrionarias Aplicaciones de los ratones transgénicos: inactivación génica y expresión de proteínas Transferencia nuclear: métodos y aplicaciones Aplicaciones de la transgénesis en ganadería Terapia génica Terapia génica en ratones Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

5 Terapia génica en humanos: utilización de células somáticas ex vivo e in vivo Tema 11. Repercusiones sociales de la ingeniería genética Regulación de la tecnología de manipulación del ADN Regulación de los productos farmacéuticos y los alimentos obtenidos por ingeniería genética Liberación de microorganismos modificados genéticamente Marcado de los alimentos producidos mediante ingeniería genética molecular Terapia génica humana Clonación terapéutica y reproductora ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del primer semestre Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: El profesor imparte una clase magistral donde se resume en contenido teórico de la asignatura con participación de los alumnos en la discusión del contenido de la clase. Competencias que desarrolla: Aprendizaje en grupo y discusión colectiva y crítica de los contenidos teóricos de la asignatura. Exposiciones y seminarios Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Esta actividad es obligatoria para todos los alumnos. Los alumnos elegirán un artículo de investigación que tenga que ver con los temas tratados en la asignatura de entre los propuestos por el profesor. Alternativamente los alumnos pueden elegir un artículo siempre que el profesor de la asignatura haya dado su aprobación. En la presentación los alumnos realizarán una introducción que muestre el estado del problema, resumirán los materiales y métodos utilizados y expondrán los resultados y conclusiones alcanzadas con los experimentos descritos. Posteriormente se realizará una discusión sobre la presentación. Los dos alumnos se repartirán equitativamente el tiempo disponible que no debe superar los 45 minutos. Los dos alumnos deben participar en la exposición de las secciones del seminario (introducción, métodos experimentales, resultados y discusión). Los alumnos darán al profesor de la asignatura un resumen del artículo que se va a discutir que debe incluir los puntos más relevantes de la presentación y la bibliografía necesaria para entender el artículo objeto de discusión. La longitud del resumen no debe superar dos páginas A4. El resumen se entregará la semana anterior a la presentación para que el profesor lo reparta entre los alumnos. Competencias que desarrolla: Lectura crítica y discusión de resultados experimentales publicados en revistas de primer orden en inglés. Preparación de una presentación de los resultados del artículo. Capacidad de análisis crítico, presentación en público y discusión pública. Resolución de problemas y trabajo práctico Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Problemas Durante el curso se repartirán problemas y cuestiones para su resolución pública. Las parejas entregarán una hoja con las soluciones al comienzo de la clase de problemas y el profesor elegirá una pareja para que resuelva el problema en público. Cada problema resuelto correctamente aportará un punto a cada alumno y cada alumno puede acumular hasta 10 puntos por esta actividad. Diseño experimental Las parejas de alumnos prepararán un protocolo detallado para preparar una fusión traduccional y obtener un organismo modificado genéticamente con esta fusión génica. El profesor aportará los detalles necesarios para la realización de este protocolo y supervisará su diseño mediante reuniones en clase y tutorías. El protocolo deber tener los detalles necesarios y todo el material suplementario que se requiera para realizar los experimentos. Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

6 Competencias que desarrolla: Capacidad de resolver problemas utilizando los conocimientos adquiridos en la asignatura. Capacidad de trabajo en equipo. Capacidad para utilizar los conocimientos adquiridos y la bibliografía sugerida para preparar un protocolo experimental detallado. BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Genética. Un enfoque conceptual Pierce 2009 Genomas Brown 2008 Conceptos de Genética Griffiths y otros 2008 Genes IX/Benjamin Lewin. Lewin, Benjamin M Conceptos de genética /William S. Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A. Spencer ; traducción y revisión técnica José Luis Ménsua, David Bueno i Torrens ; con la contribución de Sarah M. Ward. Klug, William S. 8ç ed Genética /Anthony J.F. Griffiths... [et al.] 7ç ed Genética moderna /Anthony J. F. Griffiths...[et al.] An introduction to genetic analysis /Anthony J. F. Griffiths... [et al.] 8çed Modern genetics analysis :integrating genes and genomes /Anthony J. F. Griffiths... [et al.] 2ç ed Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

7 Genética, fundamentos y perspectivas Genetics :a conceptual approach /Benjamin A. Pierce. Pierce, Benjamin A. 1st. printing Genética :fundamentos y perspectivas /M. J. Puertas. Puertas, M. J. 2a ed Molecular Biotechnology: Principles and Applications of Recombinant DNA Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak, Cheryl L. Patten ADN recombinante y biotecnología :guía para estudiantes / Helen Kreuzer, Adrianne Massey ; traducción a cargo de María Isabel Mora, María Jesús Arrizubieta Balardi. 4 Kreuzer, Helen Recombinant DNA: genes and genomes. A short course Watson y otros 2007 ADN recombinante : introducción a la ingeniería genética /James D. Watson, John Tooze, David T. Kurtz. Watson, James D X SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Evaluación de la asignatura La asignatura será evaluada mediante un examen que se calificará sobre 60 puntos. Para aprobar la asignatura será necesario obtener al menos 30 puntos en el examen y obtener una suma final de 50 puntos entre los puntos obtenidos en el examen y los puntos obtenidos en las actividades complementarias. Se usará el siguiente baremo: Aprobado (50-69 puntos), Notable (70-89 puntos) y Sobresaliente (90 puntos o más). Evaluación de las actividades complementarias Para realizar las actividades complementarias los alumnos se agruparán en parejas. Puntuación del seminario: El profesor puntuará la presentación hasta un máximo de 10 puntos. Los alumnos que asistan a la presentación rellenarán una hoja de calificación asignando un máximo de 10 puntos. La media de los puntos asignados por los alumnos se sumará a los puntos asignados por el profesor para obtener la puntuación final. Los alumnos asistentes rellenarán un cuestionario sobre el tema presentado que será calificado hasta un máximo de 0,5 puntos. Puntuación de los problemas: Cada problema resuelto correctamente aportará un punto a cada alumno y cada alumno puede acumular hasta 10 puntos por esta actividad. Puntuación del trabajo sobre diseño experimental: Cada alumno puede recibir hasta 10 puntos por esta actividad. Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

8 Criterios de calificación Se usará el siguiente baremo: Aprobado (50-69 puntos), Notable (70-89 puntos) y Sobresaliente (90 puntos o más). CALENDARIO DE EXÁMENES CENTRO: Facultad de Biología 1 ª Convocatoria 3/2/2011 Hora: 9:0 B.03 CENTRO: Facultad de Biología 2 ª Convocatoria 15/6/2011 Hora: 9:0 B.03 TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: FRANCISCO JAVIER AVALOS CORDERO ISABEL LOPEZ CALDERON JESUS DE LA CRUZ DIAZ FRANCISCO RAMOS MORALES JOSE CASADESUS PURSALS MARIA DE LA CRUZ MUÑOZ CENTENO Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9

9 ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grupo de CLASES TEORICAS de GENETICA MOLECULAR E. (871996) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: CORROCHANO PELAEZ, LUIS MARIA Lunes Del 27/09/10 al 21/01/11 Hora: De 15:30 a 17:00 AULA B.03 EDIFICIO ROJO (BIOLOGIA) Martes Del 27/09/10 al 21/01/11 Hora: De 15:30 a 17:00 AULA B.03 EDIFICIO ROJO (BIOLOGIA) Miércoles Del 27/09/10 al 21/01/11 Hora: De 13:00 a 14:00 AULA 1.02 EDIFICIO ROJO (BIOLOGIA) Curso académico: 2010/2011 Última modificación: de 9