PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Biotecnología Vegetal"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Biotecnología Vegetal" Grupo: Grp Clases Teóricas de Biotecnología Vegetal.(972872) Titulacion: Grado en Bioquímica por la Universidad de Sevilla y Universidad de Málaga 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: Grado en Bioquímica por la Universidad de Sevilla y Universidad de Málaga 2011 Facultad de Biología Biotecnología Vegetal Optativa 3º Segundo Cuatrimestre 0º Grp Clases Teóricas de Biotecnología Vegetal. (1) Bioquímica y Biología Molecular (Área principal) Bioquímica Vegetal y Biología Molecular (Departamento responsable) FACULTAD DE BIOLOGÍA, C/ PROFESOR GARCÍA GONZÁLEZ, S/N SEVILLA Dirección electrónica: COORDINADOR DE LA ASIGNATURA PEREZ RUIZ, JUAN MANUEL PROFESORADO 1 PEREZ RUIZ, JUAN MANUEL Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos 1. Comprender la estructura y función del material genético de los vegetales. Conocer los diferentes genomas presentes en las células vegetales y su integración funcional. 2. Conocer la base molecular de las diferentes estrategias para la transformación genética de plantas. 3. Conocer las técnicas de generación de plantas transgénicas. 4. Conceptos básicos de las técnicas de cultivo in vitro de células y tejidos vegetales, en cuanto a requerimientos nutricionales y ambientales y métodos de esterilización. 5. Conocer los métodos de obtención de metabolitos secundarios a partir de suspensiones celulares. 6. Comprender las diferentes rutas de regeneración de plantas. Embriogénesis y organogénesis. 7. Conocer los métodos de variación somaclonal y su aplicación en la mejora vegetal. 8. Comprender a nivel molecular los procesos de desarrollo y reproducción vegetal. 9. Comprender la respuesta de las plantas frente a distintos tipos de estreses. 10. Conocer los hitos más destacados de la manipulación de plantas a nivel biotecnológico. 11. Conocer los principios éticos y la regulación de la experimentación y uso de la biotecnología vegetal. 12. Desarrollar el manejo de las bases de datos informáticas específicas de plantas. Competencias Competencias transversales/genéricas Adquirir la capacidad de razonamiento crítico y autocrítico. Saber trabajar en equipo de forma colaborativa y con responsabilidad compartida. Tener un compromiso ético y preocupación por la deontología profesional. Tener capacidad de aprendizaje y trabajo autónomo. Saber aplicar los principios del método científico. Saber reconocer y analizar un problema, identificando sus componentes esenciales, y planear una estrategia científica para resolverlo. Saber utilizar las herramientas informáticas básicas para la comunicación, la búsqueda de información, y el tratamiento de datos en su actividad profesional. Saber leer textos científicos en inglés. Saber comunicar información científica de manera clara y eficaz, incluyendo la capacidad de presentar un trabajo, de forma oral y escrita, a una audiencia profesional, y la de entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas. Fomentar el espíritu emprendedor. Fomentar y garantizar el respeto a los Derechos Humanos y a los principios de accesibilidad universal, igualdad, no discriminación y los valores democráticos y de la cultura de la paz. Competencias específicas Conocer la estructura y función de las células vegetales, así como la estructura y función de sus orgánulos subcelulares. Tener una visión integrada de los sistemas de comunicación intercelular y de señalización intracelular que regulan la proliferación, diferenciación, desarrollo y función de los tejidos y órganos vegetales. Conocer los principales problemas actuales y los retos futuros de las Biociencias Moleculares, así como las implicaciones éticas y sociales de las aplicaciones prácticas de la Bioquímica y Biología Molecular en el sector biotecnológico. Poseer las habilidades "cuantitativas" para el trabajo en el laboratorio bioquímico, incluyendo la capacidad de preparar reactivos para experimentos de manera exacta y reproducible. Saber trabajar de forma adecuada en un laboratorio bioquímico con material biológico y químico, incluyendo seguridad, manipulación, eliminación de residuos biológicos y químicos, y registro anotado de actividades. Saber aplicar protocolos experimentales de laboratorio dentro del área de la Bioquímica y Biología Molecular de Plantas y sus aplicaciones Biotecnológicas. Utilizar los equipos, instrumentos y técnicas básicas para el cultivo in vitro y la transformación genética de plantas Saber buscar, obtener e interpretar la información de las principales bases de datos biológicos (genómicos, transcriptómicos, proteómicos, metabolómicos y similares derivados de otros análisis masivos) y de datos bibliográficos, y usar las herramientas bioinformáticas básicas. Comprender los aspectos básicos del diseño de experimentos en el área de la Bioquímica y Biología Molecular de Plantas, entendiendo las limitaciones de las aproximaciones experimentales. Tener capacidad para transmitir información dentro del área de la Biotecnología Vegetal, incluyendo la elaboración, redacción y presentación oral de un informe científico. Conocimiento de las posibilidades de aplicación de la biotecnología en diferentes campos asociados a las necesidades de la sociedad Adquirir la formación básica para el desarrollo de proyectos, incluyendo la capacidad de realizar un estudio en el área de la Bioquímica y Biología Molecular de Plantas, de interpretar críticamente los resultados obtenidos y de evaluar las conclusiones alcanzadas. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) I. Introducción a la Biotecnología Vegetal. II. El material genético de los vegetales. III. Técnicas de cultivo de células y tejidos vegetales. Embriogénesis y organogénesis. Variación somaclonal. Aplicaciones del cultivo in vitro. IV. Marcadores moleculares y mejora genética. Plantas transgénicas. Seguridad y Control de los OGM. V. Aplicaciones de la Biotecnología en la mejora vegetal. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

3 I. Introducción a la Biotecnología Vegetal Tema 1. Introducción al Desarrollo Vegetal. Crecimiento, diferenciación y morfogénesis de plantas. Tejidos vegetativos y órganos de la planta. Diferencias entre el desarrollo animal y vegetal. Interacción Planta-Medio Ambiente. Microalgas. Tema 2. Introducción a la Biotecnología Vegetal. Aspectos históricos. Mejora genética clásica. Aspectos históricos de los cultivos in vitro de tejidos vegetales. II. El material genético de los vegetales Tema 3. La Célula Vegetal. Organización de la información genética en plantas. Integración funcional de los genomas de células vegetales. Genoma nuclear: Estructura y expresión de genes nucleares. Tema 4. Genoma del Cloroplasto. Estructura, evolución, organización e información genética. Diferenciación del plastidio. Expresión de genes del plastoma. Modificaciones post-transcripcionales del mrna. Transporte de proteínas al cloroplasto. Tema 5. Genoma de la Mitocondria. Estructura, evolución, organización e información genética. Recombinación mitocondrial. Aberraciones del condrioma. Transporte de proteínas a la mitocondria. III. Técnicas de cultivo de células y tejidos vegetales. Embriogénesis y organogénesis. Variación somaclonal. Aplicaciones del cultivo in vitro Tema 6: Establecimiento de cultivos in vitro de tejidos vegetales. Definición de cultivo in vitro. Organización del laboratorio. Explante. Técnicas de esterilización. Medios de cultivo. Condiciones ambientales. Tipos de cultivo. Tema 7. Micropropagación. Introducción. Etapas de la micropropagación. Ventajas y problemas asociados a la micropropagación. Vias de regeneración: Organogénesis y Embriogénesis somática. Aplicaciones. Tema 8. Otros procedimientos somáticos. Producción in vitro de haploides: Androgénesis y Ginogénesis. Aplicaciones. Regeneración de plantas a partir de protoplastos e hibridación somática. Tema 9. Variación somaclonal. Introducción. Factores asociados con la frecuencia de variación somaclonal. Cambios genómicos. Mecanismos de detección. Estrategias de selección de variantes útiles. Tema 10. Conservación de germoplasma. Estrategias para conservar la biodiversidad vegetal. Aplicaciones biotecnológicas. IV. Marcadores moleculares y mejora genética. Plantas transgénicas. Seguridad y Control de los OGM Tema 11. Marcadores Moleculares. Selección asistida por marcadores. Marcadores moleculares y su aplicación a la mejora. QTLs y genes candidatos. Búsqueda de alelos. Tema 12. Plantas Transgénicas. Definición. Construcción de transgenes. Sistemas de clonación de genes. Tipos de promotores, vectores y genes de selección. Expresión constitutiva/transitoria del transgén. Silenciamiento de genes. Selección de plantas transgénicas. Bioseguridad y control de los organismos genéticamente modificados. Tema 13. Agrobacterium tumefaciens como herramienta de transformación de plantas. Interacción planta-agrobacterium. Formación de tumores. El plásmido Ti. Bases moleculares de la transferencia del T-DNA al genoma de la planta. Aplicaciones del T-DNA en proyectos de mutagénesis. Otros sistemas de transformación de plantas. Transformación de orgánulos. V. Aplicaciones de la Biotecnología en la mejora vegetal Tema 14. Regulación hormonal en la mejora vegetal (I): Auxinas y Citoquininas. Procesos controlados por auxinas y citoquininas. Síntesis y catabolismo. Transporte polar de auxinas. Transducción de la señal y receptores. Aplicaciones biotecnológicas derivadas de la manipulación de los niveles o señalización por auxinas y citoquininas. Tema 15. Regulación hormonal en la mejora vegetal (II): Etileno. Procesos controlados por etileno. La triple respuesta. Síntesis de etileno. Transducción de la señal y receptores de etileno. Aplicaciones biotecnológicas derivadas de la manipulación los niveles o señalización por etileno. Tema 16. Regulación hormonal en la mejora vegetal (III): Ácido Abscísico y Giberelinas. Procesos controlados ácido abscísico y giberelinas. Síntesis y catabolismo. Transducción de la señal y receptores. Aplicaciones biotecnológicas derivadas de la manipulación de los niveles o señalización por ácido abscísico y giberelinas. Tema 17. Regulación hormonal en la mejora vegetal (IV): Otras Hormonas Vegetales. Brasinosteroides, Poliaminas, Acido Jasmónico, Acido Salicílico, Estringolactonas y Óxido Nítrico. Procesos controlados, biosíntesis, transducción de la señal y receptores. Aplicaciones biotecnológicas. Tema 18. Biotecnología aplicada a la mejora de los cultivos (I): Resistencia a estreses abióticos. Tolerancia a estrés hídrico, salino, dependiente de luz, temperatura y disponibilidad de nutrientes. Tema 19. Biotecnología aplicada a la mejora de los cultivos (II): Resistencia a estreses bióticos. Resistencia frente a hongos, bacterias, virus e invertebrados. Tema 20. Metabolitos secundarios. Tipos. Producción de metabolitos secundarios en plantas y en cultivos en suspensión. Aplicaciones. Tema 21. Biotecnologia de microalgas. Compuestos de interés. Factores limitantes. Tipos de cultivo. Aplicaciones. PRÁCTICAS: Prácticas de Laboratorio: Expresión diferencial de genes en respuesta a luz en plántulas de Arabidopsis thaliana. - Preparación de medios y cultivo de Arabidopsis thaliana. - Estudio de la expresión diferencial de genes en respuesta a luz en plántulas etioladas y de-etioladas mediante RT-PCR. Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

4 - Análisis de la acumulación de proteínas fotosintéticas en respuesta a luz mediante Western blot. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Exposiciones y seminarios Metodología de enseñanza-aprendizaje: De realización voluntaria. Los alumnos eligirán un artículo científico entre los propuestos por el profesor, relacionado con la Biotecnología Vegetal, y deberán elaborar una presentación por ordenador y exponerla durante un tiempo aproximado de 15 minutos. A la exposición oral le seguirá una discusión con el Profesor y el resto del grupo sobre las técnicas, resultados y conclusiones del artículo expuesto. Competencias que desarrolla: Capacidad de análisis, síntesis y planificación. Capacidad crítica y de autocrítica. Habilidad de manejo de información. Capacidad de exposición pública de trabajos. Prácticas de Laboratorio Metodología de enseñanza-aprendizaje: La asistencia a las prácticas es obligatoria e indispensable para aprobar la asignatura. Se realizarán en sesiones de 4 horas (3 días) en los laboratorios del edificio verde de la Facultad de Biología, según el calendario aprobado por la Junta de Centro (habitualmente en el mes de Mayo). La evaluación de las prácticas se realizará en base a un trabajo presentado por los alumnos que incluya los resultados obtenidos, una discusión crítica y conclusiones. Competencias que desarrolla: Capacidad de análisis, síntesis y planificación. Capacidad de crítica y autocrítica. Habilidades de trabajo en el laboratorio. Trabajo en equipo. Exámenes Clases teóricas Metodología de enseñanza-aprendizaje: De asistencia voluntaria. Duración de una hora y se impartirán tres días a la semana en aula del edificio rojo de la Facultad de Biología, según el calendario aprobado por la Junta de Centro (lunes, martes y miércoles de 11:00 a 12:00 Horas). Antes de iniciar cada tema se les suministrará a los alumnos una copia del material audiovisual que se vaya a emplear, que será distribuido a través de la plataforma WebCT. Este material incluirá datos sobre la bibliografía básica y complementaria. Aunque se utilizará como método la clase magistral, se fomentará la interacción con los alumnos y su participación y discusión sobre temas de la asignatura. Las dudas se resolverán a través de la plataforma WebCT de forma individual o colectiva, según las necesidades de los alumnos. Competencias que desarrolla: Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

5 Solidez en los conocimientos básicos de la profesión. Habilidad de manejo de información. Capacidad de aplicar la teoría a la práctica. Capacidad crítica y autocrítica. Habilidad de manejo de información. Conocimiento de una segunda lengua. Clases teóricas BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general Introduction to Plant Biotechnology H.S. Chawla Edición: 3ª Publicación: Science Publishers Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century Arie Altman and Paul Michael Hasegawa Edición: 2012 Publicación: Academic Press Biochemistry and Molecular Biology of plants B. Buchanan, Gruissem, Jones Edición: 1ª Publicación: American Society of Plant Biologists Fisiología Vegetal L. Taiz, E. Zeiger Edición: Traducción de la 3ª Edición Publicación: Publicaciones de la Universidad Jaume I Plant Physiology L. Taiz, E. Zeiger Edición: 5ª Publicación: Sinauer The Molecular Life of Plants Russell Jones, Helen Ougham, Howard Edición: Thomas, Susan Waaland 2012 Publicación: Wiley-Blackwell Bibliografía específica Plant Propagation by Tissue Culture 3rd Edition. Edwin F. George, Michael A. Hall and Edición: 3rd Geert-Jan De Klerk Publicación: e-book Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

6 Plant Cell and Tissue Culture - A Tool in Biotechnology Basics and Application Karl-Hermann Neumann, Ashwani Edición: Kumar and Jafargholi Imani Publicación: e-book SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Evaluación del contenido teórico, prácticas y seminarios. Examen del contenido téorico: Tendrá una duración de 3 horas, consistiendo en un examen escrito con una serie de preguntas en las que se evaluará el grado de conocimiento del alumno, así como su capacidad de análisis. El examen corresponderá a un 70% de la nota final del curso. Evaluación de las prácticas de laboratorio: Un 15% de la nota final corresponderá a la evaluación de las prácticas. La evaluación se basará en el seguimiento por parte del profesor del trabajo desarrollado por el alumno en las sesiones prácticas y su participación y grado de aprovechamiento. Además, los alumnos deberán entregar un resumen del trabajo experimental desarrollado y una discusión de los resultados obtenidos, que será también valorada para la evaluación del trabajo de prácticas. Evaluación de los seminarios: El 15% de la nota restante corresponderá a la evaluación de la exposición oral de un artículo de investigación, de entre los propuestos por el profesor, relacionado con la biotecnología vegetal. Se valorará la preparación del mismo (contenidos, bibliografía consultada, etc.), su exposición y las respuestas a las cuestiones o dudas planteadas al final del seminario por el profesor y el resto de alumnos. Criterios de calificación Para aprobar la asignatura será necesario obtener una nota global igual o superior a 5. La nota del examen del contemido teórico contribuye un 70% a la nota global. A dicha nota, siempre que ésta sea igual o superior a 4 (sobre 10), se le sumarán las correspondientes a las restantes actividades, pudiendo contribuir hasta 1,5 puntos el Seminario y hasta 1,5 puntos las prácticas de laboratorio. Las calificaciones obtenidas en las prácticas de laboratorio se conservarán durante dos cursos más, es decir, hasta el Curso inclusive. La calificación obtenida en el seminario se mantendrá hasta la convocatoria de Diciembre de CALENDARIO DE EXÁMENES La información que aparece a continuación es susceptible de cambios por lo que le recomendamos que la confirme con el Centro cuando se aproxime la fecha de los exámenes. CENTRO: Facultad de Biología 1 ª Convocatoria Fecha: Aula: 28/6/2017 Hora: CENTRO: Facultad de Biología 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 8/9/2017 Hora: CENTRO: Facultad de Biología Diciembre Fecha: Aula: 12/12/2016 Hora: Seminario Departamento Bioquímica Vegetal y Biología Molecular. Edificio Verde, 1ª Planta. TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

7 Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: FRANCISCO JAVIER FLORENCIO BELLIDO FRANCISCO FERNANDO DE LA ROSA ACOSTA AGUSTIN VIOQUE PEÑA MIGUEL ANGEL DE LA ROSA ACOSTA MANUEL HERVAS MORON MERCEDES GARCIA GONZALEZ ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grp Clases Teóricas de Biotecnología Vegetal. (972872) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: PEREZ RUIZ, JUAN MANUEL HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7