Universidad Interamericana de Puerto Rico Recinto Metropolitano Departamento de Ciencias Naturales Programa de BS en Química PRONTUARIO

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1 Universidad Interamericana de Puerto Rico Recinto Metropolitano Departamento de Ciencias Naturales Programa de BS en Química PRONTUARIO I. INFORMACIÓN GENERAL Título del Curso : Introducción a la Biotecnología Código y Número : CHEM 3390 Créditos : 3 créditos Término Académico : Profesor : Horas de Oficina : Teléfono de la Oficina : Correo Electrónico : II. DESCRIPCIÓN Análisis de los conceptos fundamentales y principios básicos sobre la manipulación química de ácidos nucleicos con énfasis en las técnicas de ADN recombinante. Discusión de las aplicaciones biotecnológicas a sistemas de expresión genética, modificación de proteínas, procesos industriales, biorremediación, diagnósticos y tratamientos médicos de enfermedades de origen genético. Requisitos: CHEM 2222, CHEM 3320 y BIOL III. OBJETIVOS Se espera que al finalizar el curso, el estudiante pueda: 1. Definiciones fundamentales en Biotecnología a. Presentar bases fundamentales en el desarrollo de la biotecnología b. Definiciones fundamentales en biotecnología. c. Definiciones del proceso biotecnológico 2. Organismos en Biotecnología d. Comparar los sistemas biológicos de organismos procariotas y eucariotas utilizados en biotecnología. e. Enumerar diferencias entre hongos, bacterias, algas y protozoos. f. Enumerar características de los microorganismos industrialmente importantes g. Identificar condiciones necesarias para crecimiento óptimo de microorganismos, células animales y vegetales. h. Enumerar métodos de mejoramiento de cepas de interés industrial 3. Biotecnología molecular: i. Explicar los conceptos relacionados a la molécula de DNA y RNA j. Explicar su control sobre la síntesis de proteínas. 3. Tecnología DNA recombinante k. Describir las diferentes técnicas de DNA recombinante. 1

2 l. Familiarizarse con los procedimientos actuales en la tecnología del DNA recombinante y cómo son utilizados para crear productos de utilidad. m. Enumerar las diferentes enzimas de restricción. n. Describir las características y fuentes de las enzimas de restricción. o. Describir la estructura y aplicación de los plasmidios. p. Explicar los elementos necesarios para la creación de una biblioteca genómica 4. Pruebas requeridas para aprobación del producto final q. Enumerar las principales pruebas de calidad utilizadas actualmente. r. Discutir calidad de los productos utilizando pruebas de calidad s. Comparar métodos de purificación, separación y análisis t. Discutir la composición de la matriz, el proceso de empaque de las diversas columnas de cromatografía. u. Discutir los criterios de selección de los distintos tipos de columnas de acuerdo a la naturaleza del producto biológico. v. Discutir limitaciones de métodos tradicionales de purificación w. Comparar métodos de análisis cuantitativo para determinación de productos biotecnológicos. x. Comparar métodos para detección de impurezas y. Discutir métodos de análisis de DNA en ciencias forenses 5. Productos biotecnológicos z. Discutir las aplicaciones de la biotecnología para la producción de medicamentos, vacunas recombinantes y síntesis de productos comerciales. aa. Enumerar los diferentes tipos de productos que se pueden obtener utilizando técnicas de ingeniería genética. bb. Explicar el desarrollo de los productos obtenidos por recombinación genética. 6. Aspectos éticos y legales de la Biotecnología cc. Entender la influencia de los métodos de manipulación genética en diversas áreas de investigación científica. dd. Comprender el efecto de la ingeniería genética en los sistemas biológicos. ee. Discutir los aspectos éticos-legales relacionados a la recombinación del material genético. ff. Discutir los aspectos éticos/legales relacionados a la recombinación del material genético. IV. CONTENIDO 1. Principios fundamentales en Biotecnología a. Biotecnología. Definición Historia b. El proceso biotecnológico. 2. Los organismos de la biotecnología: a. Hongos, bacterias, algas, protozoos, b. Células animales y vegetales: Composición química de la célula. Macronutrientes. Micronutrientes u oligoelementos. c. Características de los microorganismos industriales. d. Fuentes de microorganismos industrialmente importantes e. Factores de crecimiento. Factores de producción. f. Cultivo de células animales y vegetales 2

3 g. Métodos generales de aislamiento y conservación de microorganismos industriales. Mejoramiento de cepas de interés industrial. 3. Biotecnología molecular h. Recuento Histórico de Biotecnología Molecular i. Organismos procariotas y eucariotas j. Estructura de DNA k. Replicación l. RNA y proteínas m. Traducción n. Síntesis química del DNA y automatización 4. Tecnología DNA recombinante o. Bases fundamentales p. Técnicas de secuenciación y amplificación de DNA q. Estrategias de clonación del DNA 5. Pruebas requeridas para la aprobación del producto final r. Pruebas de Calidad: apariencia/ color/claridad / Análisis de particulados / Determinación de ph / Contenido de humedad s. Pruebas de Identidad t. Mapa peptídico u. Principios operacionales y limitaciones de los métodos de purificación, separación y análisis i. Electroforesis en gel ii. Electroforesis capilar iii. HPLC iv. Cromatografía de intercambio iónico v. Cromatografía de Exclusión por Tamaño vi. ELISA vii. Western Blot viii. Análisis de aminoácidos ix. Análisis composición de carbohidratos (glicosilación) v. Métodos de determinación de cconcentración i. Método directo por UV ii. Método de Lowry iii. Método de Bradford iv. Método de Biuret w. Análisis de pureza y detección de impurezas i. HPLC (proteínas mutantes, impurezas proteicas, deamidación) ii. Mapa peptídico (proteínas mutantes, sustitución de aminoácidos, formil-metionina) iii. SDS-PAGE (proteínas célula hospedera, impurezas proteicas) iv. Análisis de aminoácidos (proteínas mutantes, deamidación, sustitución de aminoácidos) v. Espectrofotometría de masa (proteínas mutantes, formil-metionina, deamidación, sustitución de aminoácidos) vi. ELISA (proteínas célula hospedera, impurezas proteicas, afinidad) x. Análisis forense del DNA i. RFLP, AFLP, VNTR, RAPD ii. STRs iii. Microsatélites iv. Análisis del DNA mitocondrial y. Bioinformática i. NCBI, BLAST Tools, MFold, DNAStar, SciTool ii. Alineamiento de genes iii. Diseño de primers y probes iv. Análisis genómico 3

4 6. Productos biotecnológicos z. Interferón humano aa. Hormona de crecimiento humano bb. Factor de necrosis tumoral cc. DNasa I dd. Antitripsina ee. Anticuerpos monoclonales ff. Ribozomas gg. Terapia genética 7. Aspectos éticos legales hh. Regulaciones en investigación en recombinación de DNA ii. Regulaciones para productos de consumo manipulados genéticamente V. ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA SUGERIDAS a. Exámenes cortos b. Trabajo en grupo c. Preguntas al grupo d. Discusión de grupo e. Exámenes con selección múltiple y resolución de problemas. f. Lectura de trabajos científicos y artículos relacionados VI. EVALUACIÓN GENERAL DEL CURSO (Sugerida): La evaluación contará de: 3 Exámenes 60% Discusión de artículos 20% Examen Final 10% Asistencia y participación 10% VII. NOTAS ESPECIALES 1) Servicios auxiliares o necesidades especiales. Todo estudiante que requiera servicios auxiliares o asistencia especial deberá solicitar los mismos al inicio del curso o tan pronto como adquiera conocimiento de que los necesita, a través del registro correspondiente, en. 2) Honradez, fraude y plagio La falta de honradez, el fraude, el plagio y cualquier otro comportamiento inadecuado con relación a la labor académica constituyen infracciones mayores sancionadas por el Reglamento General de Estudiantes. Las infracciones mayores, según dispone el Reglamento General de Estudiantes, pueden tener como consecuencia la suspensión de la Universidad por un tiempo definido mayor de un año o la expulsión permanente de la Universidad, entre otras sanciones. 3) Uso de dispositivos electrónicos Se desactivarán los teléfonos celulares y cualquier otro dispositivo electrónico que pudiese interrumpir los procesos de enseñanza y aprendizaje o alterar el ambiente conducente a la excelencia académica. Las situaciones apremiantes serán atendidas, según corresponda. 4

5 Se prohíbe el manejo de dispositivos electrónicos que permitan acceder, almacenar o enviar datos durante evaluaciones o exámenes. VIII. RECURSOS EDUCATIVOS Cada Profesor ajustará esta lista de acuerdo a los recursos disponibles en el Recinto y a su utilización): Libro(s) de Texto: Lecturas Suplementarias Recursos Audiovisuales Recursos Electrónicos (incluir título o nombre y dirección URL) BIBLIOGRAFÍA (Cada Profesor ajustará esta lista de acuerdo a los recursos disponibles en el Recinto y a su utilización): Libros: 1. Introduction to Biotechnology, Benjamin Cummings: 2. Biotechnology for Beginners, Academic Press: 3. The Expanding Role of MS in Biotechnology, 2 nd Ed., MCC Press: Basic Biotechnology, 3 rd Ed., Cambridge: Lehninger, Principles of Biochemistry, 5 th Ed., W.H. Freeman: 2008 Revistas: 1. Nature 2. Science Recursos Electrónicos (incluir título o nombre y dirección) 1. (Información reciente sobre investigaciones y aplicaciones biotecnológicas) 2. (Protein Data Bank) 3. (Nature Biotechnology) 13/oct/2009 5