GUÍA DOCENTE 1. DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Genética y Evolución CÓDIGO: 13305 CENTRO: FACULTAD DE CIENCIAS DEL MEDIO AMBIENTE GRADO: BIOQUÍMICA TIPOLOGÍA: SEMESTRAL CRÉDITOS ECTS: 6 CURSO: PRIMERO LENGUA EN QUE SE IMPARTIRÁ: ESPAÑOL SEMESTRE: SEGUNDO USO DOCENTE DE OTRAS LENGUAS: Sí; inglés PROFESORADO QUE LA IMPARTE NOMBRE/S: Araceli del Arco Martínez DEPARTAMENTO: Química Inorgánica, Orgánica y Bioquímica e-mail: Araceli.Arco@uclm.es DESPACHO:0.26 HORARIO DE TUTORÍA: Martes y Miércoles 14-16 h 2. REQUISITOS PREVIOS Para poder cursar con garantías de éxito esta asignatura los alumnos deberán tener conocimientos previos básicos sobre las materias de Biología Celular y Microbiología, asignaturas cursadas en el primer cuatrimestre. Asimismo, los alumnos necesitarán conocimientos básicos de Genética, la falta de estos conocimientos no implica que no se pueda cursar la asignatura con garantías de éxito pero podría requerir un esfuerzo adicional. 1
3. JUSTIFICACIÓN EN EL PLAN DE ESTUDIOS, RELACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS Y CON LA PROFESIÓN La asignatura Genética y Evolución aporta los conocimientos básicos de Genética necesarios para la Titulación. Desde las últimas décadas del siglo XX los enormes avances en el conocimiento de los procesos moleculares así como en el diagnóstico molecular de enfermedades, hacen imprescindible el estudio y compresión de los mecanismos básicos que operan en la transmisión de los caracteres genéticos, así como en la modificación del material genético. Esta asignatura es fundamental para la comprensión de los conceptos que se impartirán en otras asignaturas del Grado, como: Expresión Génica y su regulación (2º Curso), Ingeniería Genética y Biotecnología (3º Curso), Patología Molecular (3º curso). Los conocimientos en Genética son imprescindibles en áreas profesionales como son la investigación básica y el diagnóstico molecular de enfermedades ligadas a alteraciones genéticas. 4. COMPETENCIAS DE LA TITULACIÓN QUE LA ASIGNATURA CONTRIBUYE A ALCANZAR 5. OBJETIVOS O RESULTADOS ESPERADOS Competencias transversales T1. Dominio de una segunda lengua extranjera T3. Una correcta comunicación oral y escrita. T5. Capacidad de organización y planificación. T6. Capacidad de diseño, análisis y síntesis. T8. Capacidad para trabajar en equipo y, en su caso, ejercer funciones de liderazgo, fomentando el carácter emprendedor. Competencias generales G1. Poseer y comprender los conocimientos en el área de Bioquímica y Biología Molecular a un nivel que, apoyándose en los libros de texto avanzados, incluya también aspectos de vanguardia de relevancia en la disciplina. G2. Saber aplicarlos conocimientos de Bioquímica y Biología Molecular a la práctica profesional y poseer las competencias y habilidades intelectuales necesarias para dicha práctica, incluyendo capacidad de gestión de la información, análisis y síntesis, resolución de problemas, organización y planificación y generación de nuevas ideas. G3. Ser capaces de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en temas relevantes de índole social, científica o ética en conexión con los avances en El alumno que haya superado esta asignatura habrá demostrado ser capaz de ; - Trabajar en grupo de manera adecuada, gestionando el tiempo disponible y asumiendo los roles correspondientes. (T5, T6, T8, G1, G3) - Trabajar de manera autónoma, responsable y creativa. (T5, T6) - Describir y explicar de manera correcta y utilizando términos genéticos, trabajos científicos en castellano y en lengua inglesa. (T1, T3, T6, G1, G3) - Describir e interpretar las bases que regulan la transmisión de la información genética. (E7,E8) - Describir e interpretar los mecanismos de modificación y reparación del material genético. (E1, E7, E9) - Demostrar que sabe realizar e interpretar correctamente un análisis genético. (E8, E12) - Aplicar las bases genéticas adquiridas a la biología humana, en concreto a 2
Bioquímica y Biología Molecular. G4. Saber transmitir información, ideas, problemas y soluciones en el ámbito de la Bioquímica y Biología Molecular y otras áreas afines con un alto grado de autonomía. Competencias específicas; E1. Expresarse correctamente con términos biológicos, físicos, químicos matemáticos e informáticos básicos. E2. Trabajar de forma adecuada y motivado por la calidad en un laboratorio químico, biológico y bioquímico, incluyendo, seguridad, manipulación y eliminación de residuos y llevando registro anotado de actividades. E5. Adquirir, desarrollar y aplicar las principales técnicas de preparación y observación de muestras biológicas e identificar y describir los distintos órganos, tejidos y células animales y vegetales en los distintos tipos de preparaciones. E7.Conocer la estructura de los genes y los mecanismos de replicación, recombinación y reparación del ADN en el contexto del funcionamiento de las células y los organismos, así como las bases de la herencia y la variación genética y epigenética entre individuos E8. Analizar e interpretar resultados derivados de la realización de cariotipos animales y/o vegetales, bandeos cromosómicos y problemas prácticos de genética. E9. Estar familiarizado con los distintos tipos celulares (procariotas y eucariotas) a nivel de estructura, fisiología y bioquímica y ser capaz de explicar de manera crítica cómo sus propiedades se adecuan a su función biológica. E12. Poseer las habilidades numéricas y de cálculo que permitan aplicar procedimientos matemáticos para el análisis de datos. la patología de enfermedades. (E7, E8) - Reconocer el papel fundamental de la genética en la evolución de los seres vivos. (E1, E7) - Identificar las bases genéticas de la biodiversidad y reconocer los mecanismos por los que se realiza. (E7, E9) - Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos a la realidad experimental, a través de las prácticas en el laboratorio y de la resolución de problemas prácticos. (G2, G3, T3, T5, T6, E1, E2, E5, E8, E9, E12) 3
6. TEMARIO / CONTENIDOS I. Introducción Tema 1. Introducción: Concepto de Genética. Evolución histórica. Perspectivas actuales del análisis genético. II. Naturaleza, estructura y organización del material genético Tema 2. Naturaleza y estructura del material genético: Demostración de la naturaleza del material genético en bacterias y virus. La estructura del material genético. Secuencias de ADN en los genomas de procariotas y eucariotas. Tema 3. Organización del material genético: Organización del material genético en virus y bacterias. Organización de la cromatina en organismos eucarióticos. Material genético de los orgánulos celulares; mitocondrial y cloroplastos. Elementos diferenciados en la estructura cromosómica y técnicas de bandeado. Cromosomas especiales. Número de cromosomas y la cantidad de DNA. Tema 4. El gen como una entidad codificante: La acción génica primaria: Hipótesis un gen-una enzima. Relación entre genes y proteínas. Colinealidad. El gen eucariota. Evolución del concepto de gen. III. Transmisión de los caracteres hereditarios Tema 5. Principios básicos de la herencia: Las leyes de Mendel. Teoría cromosómica de la herencia. Las leyes de Mendel en organismos haploides. Herencia ligada al sexo. Ejemplos de caracteres mendelianos en la especie humana. Tema 6. Interacciones génicas: Relación entre genotipo y fenotipo. Prueba de alelismo: análisis de complementación. Alelismo múltiple y polimorfismos genéticos. Interacciones entre los alelos de un mismo gen. Interacciones entre genes no alélicos. Penetrancia y expresividad. Patrones de herencia extranuclear. Tema 7. La herencia de los caracteres complejos: Caracteres mendelianos versus complejos o multifactoriales. Caracteres cuantitativos: genotipos y distribuciones fenotípicas. Heredabilidad y norma de reacción. Tema 8. Ligamiento y recombinación: Los fenómenos del ligamiento y la recombinación genética Recombinación en hongos. Ligamiento absoluto. Recombinación y segregación somáticas. Tema 9. Mapas genéticos de ligamiento. Fundamentos del cartografiado genético. Mapas de tres puntos: interferencia y coincidencia. Mapas genéticos en hongos. Mapa de ligamiento en la especie humana. Identificación de genes. Tema 10. Mapas físicos. Mapas citogenéticos. Mapas por hibridación celular somática. Genotecas. Secuenciación. Tema 11. Transferencia de genes en bacterias y bacteriófagos: Conjugación bacteriana. Transformación bacteriana. Transducción. Complementación. 4
IV. Mutación Tema 12. La mutación génica: Tipos de mutaciones génicas. Mutaciones germinales y somáticas Sistemas de detección y selección en procariotas y eucariotas. Carácter preadaptativo de la mutación. Tema 13. Mutaciones cromosómicas: Origen de los cambios estructurales. Deleciones. Duplicaciones. Inversiones. Translocaciones. Tema 14. Mutaciones cromosómicas numéricas: Euploidía: monoploidía y poliploidía. Aneuploidía: nulisómicos, monosómicos y trisómicos. V. Recombinación y transposición Tema 15. Mecanismos de recombinación: Los mecanismos de recombinación y la conversión génica. Rotura y reunión de las moléculas de ADN. Mecanismos moleculares de la recombinación general homóloga: Modelo de Holliday. Modelo de Meselson-Radding. Mecanismo de recombinación específica de sitio. Tema 16. Elementos genéticos transponibles: Transposones procarióticos. Transposones simples: Secuencias de inserción en bacterias. Transposones compuestos. Mecanismos de transposición en procariotas. Transposones eucariotas: Elementos controladores en el maíz. Otros elementos transponibles en eucariotas. Efectos de los elementos genéticos transponibles. VI. Genética de poblaciones y evolución Tema 17. Genética de poblaciones: La variación genética. Estimaciones de la variación genética. Conservación de las frecuencias génicas: El equilibrio Hardy- Weinberg. Tema 18. Procesos sistemáticos como fuentes de variación genética: Mutación. Recombinación. Migración. Tema 19. Fuentes de variación genética debidas a selección: Selección contra el alelo dominante. Selección contra el alelo recesivo. Selección en contra y a favor de los heterocigotos. Selección dependiente de la frecuencia. Cambios de naturaleza aleatoria: Deriva genética Programa de clases Prácticas de la asignatura Práctica 1: Manejo e identificación fenotípica de mutaciones en D. melanogaster Práctica 2: Determinación del patrón de herencia de caracteres mediante cruces dirigidos en Drosophila. Diseño y aplicación de cruzamientos dirigidos en Drosophila melanogaster. Práctica 3: Obtención y análisis de cromosomas politénicos de Drosophila. Identificación del sexo de la larva. Reconocimiento de puffs. Visualización de reordenaciones cromosómicas. 5
Práctica 4: Observación y análisis del cariotipo humano. 7. ACTIVIDADES O BLOQUES DE ACTIVIDAD Y METODOLOGÍA 8. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 9. VALORACIONES (Sobre el total de la asignatura) - Clase magistral En las clases magistrales (2 ó 3 h por semana) el profesor explicará los contenidos fundamentales de cada tema del programa y señalará las actividades asociadas al mismo. Éstas incluirán la consulta de bibliografía, así como, la entrega de boletines de problemas que el alumno deberá hacer individualmente, acudiendo a tutorías para resolver las dudas o dificultades que se pudieran plantear. Al final del último bloque temático se organizarán seminarios sobre evolución. - Seminarios de Problemas Para cada bloque temático se realizarán varios seminarios de problemas (~ 5 de 1 h de duración). Los bloques de problemas relacionados con las clases magistrales se facilitarán a los alumnos de forma previa y deberán ser entregados al profesor ya resueltos. En los seminarios se realizará la resolución de los mismos, se plantearán posibles alternativas y se discutirán los planteamientos. - Trabajo en grupo Los alumnos en grupo (máximo 4 alumnos), realizarán un seminario sobre algún aspecto del programa. Al inicio del curso el profesor organizará los grupos de trabajo correspondientes y asignará los roles a cada miembro del grupo. Cada grupo se le asignará un tema de trabajo para el que deberán realizar todas - Asistencia a los seminarios - Participación en la resolución de problemas - Ejecución de los ejercicios - Claridad y corrección de las respuestas - Asistencia - Participación - Contribución al buen funcionamiento del grupo - Claridad y corrección de los trabajos escritos - Exposición oral 10% 10% 6
las tareas inherentes a una investigación: búsqueda bibliográfica, consecución de los artículos de investigación o libros, lectura comprensiva y análisis de los textos recopilados, síntesis de toda la información, elaboración de la presentación y exposición oral de la misma. Todas las actividades serán dirigidas por el profesor. El trabajo deberá ser presentado al profesor tanto de forma escrita como en soporte informático. Al final de cada bloque temático, se programarán las exposiciones de los trabajos relacionados de forma oral y para toda la clase. Los alumnos de la clase deberán elaborar un informe de evaluación de los trabajos presentados, donde harán constar su valoración tanto de los contenidos como de la exposición oral. - Trabajo de Laboratorio Todos los alumnos realizarán las prácticas de laboratorio correspondientes a la asignatura. En el trabajo del laboratorio se tendrá en cuenta la realización del trabajo experimental así como la elaboración de un cuaderno de laboratorio individual que será entregado al profesor al terminar el periodo de clases prácticas. - Claridad, síntesis y corrección de las presentaciones informáticas - Bibliografía utilizada - Capacidad de análisis y síntesis - Adquisición de conocimientos teóricos - Capacidad de integración de conocimientos 10% - Evaluación- Examen final - Adecuación de los planteamientos empleados en la resolución de ejercicios - Corrección de las respuestas - Identificación y explicación de los resultados - Claridad y organización en la redacción de las respuestas 70% 7
10. SECUENCIA DE TRABAJO, CALENDARIO, HITOS IMPORTANTES E INVERSIÓN TEMPORAL SECUENCIA TEMÁTICA Y DE ACTIVIDADES (ordinarias y de evaluación) Introducción y Bloque II (Temas 2-4); Clases magistrales, 6h Clase de problemas, 1h PERÍODOS TEMPORALES APROXIMADOS O FECHAS Semanas 1-2 Semana 3 INVERSIÓN APROXIMADA DE TIEMPO DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE Presenciales: 7 h No presenciales: 15 h Bloque III (Temas 5-11); Clases magistrales, 12h Clase de problemas, 2h Exposición de trabajos, 1h Bloque IV y V (Temas 12-16); Clases magistrales, 7h Clase de problemas, 1h Exposición de trabajos, 1h Bloque VI (Temas 17-19); Clases magistrales, 5h Clase de problemas, 1h Exposición de trabajos, 1h Seminarios sobre Evolución, 2h Semanas 3-8 Semana 4 y semana 6 Semana 9 Semanas 9-11 Semana 11 Semana 10 Semanas 12-15 Semana 14 Semana 12 Semana 15 Presenciales: 15 h No presenciales: 38 h Presenciales: 9 h No presenciales: 17 h Presenciales: 9 h No presenciales: 13 h 8
Prácticas; Semanas: 8 (Grupo1), Semana 9 (Grupo 2) Semana 10 (Grupo 3) 15 hrs/ 3hrs/día/5 días por grupo Presenciales: 15 h No presenciales: 7h Tutorías; Preparación de trabajos en grupo; 2h Previa a la entrega de trabajos Presenciales: 15 h Evaluación; Examen final 3 horas 3 horas Presenciales: 3h 11. BIBLIOGRAFÍA, RECURSOS Bibliografía básica Griffiths, A.J.F., Wessler, S.R., Lewontin, R.C. y S. B. Carroll, Genética (9ª Edición). McGraw-Hill. 2008. Klug, W., Cummings, M. y Spencer C.,. Conceptos de Genética (8ª edición). Pearson Educación SA. 2006 Bibliografía complementaria Brown, T.A. Genomes 3 (3ª Ed). Garland Science Publishing 2006. Fontdevila, A. & Moya, A. Evolución: origen, adaptación y divergencia de las especies. Editorial Síntesis. Madrid.2003 Freeman, S. & Herron, J. C. 2002. Análisis Evolutivo (2ª Ed.). Prentice Hall. Griffiths, A.J.F., Gelbart, W.M., Miller, J.H. & Lewontin, R.C., Genética Moderna. Interamericana. McGraw-Hill, Madrid.2000 Lewin, B. 2008. Genes IX. Jones and Bartlett Pub. Pierce, B.A. Genética. Un enfoque conceptual (2ª ed.) Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires. 2006 Ridley, M., Evolution (3rd Ed.). Blackwell Pub 2004 Russell, P.J. Genetics. Benjamin Cummings, San Francisco, USA. 2002 Snustad, D.P. & Simmons, M.J. Principles of Genetics, (4ª Ed.). John Wiley & Sons, Inc. New York,USA. 2006 9
Tamarin, R.H. Principles of Genetics (7th ed.). McGraw-Hill, Boston, USA. 2002 Watson, J.D. Biología Molecular del Gen (5ª ed.). Editorial Médica panamericana. Buenos Aires. 2006. Bibliografía de Prácticas y de Problemas Benito Jiménez, C. 360 Problemas de Genética resueltos paso a paso. Ed. Síntesis, Madrid. 1997 Jiménez Sánchez, A. (Dir), Prácticas de Genética. Editorial PPU, S.A. Barcelona. 1990. Jiménez Sánchez, A. Problemas de Genética para un curso general. Colección de Manuales uex-52. Universidad de Extremadura. Servicio de Publicaciones.2008 Jones, R.N. y Rickards, G.K. Practical Genetics. Open Univ. Press, Philadelphia. 1991 Lacadena, J.R., Benito, C., Díez, M., Espino, F.J., Figueiras, A.M., Ochando, M.D., Rueda, J., Santos, J.L., Sendino, A.M., Vázquez, A.M. & Vega, C., Problemas de Genética para un Curso General. Alhambra, Madrid. 1998. Ménsua, J.L Genética. Problemas y ejercicios resueltos. Pearson Educación/Prentice Hall Madrid. 2003 Ochando, D. Genética poblacional, evolutiva, cuantitativa. Problemas. Eudesa Universidad, Madrid. 1990 Tormo Garrido, A. Problemas de Genética Molecular. Editorial Síntesis, Madrid. 1998. Viseras Alarcón, E. Cuestiones y Problemas Resueltos de Genética (2ª ed). Universidad de Granada, Granada. 1998 Recursos web: Acompañamiento electrónico de libros Http://www.WHFREEMAN.COM/MGA/ Versiones online del texto básico para esta asignatura Modern Genetic Analysis (1ª y 2ª ed). http://www.ultranet.com/~jkimball/biologypages/ Versión online del libro de Biología de JW Kimball. http://www.mhhe.com/tamarin7. Sitio web con problemas, ejercicios y links a otras páginas. Animaciones e ilustraciones http://www.dnaftb.org/dnaftb/ DNA from de beginning. Conceptos básicos de la herencia y biología molecular. Bases de datos y herramientas bioinformáticas http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ National Centre for Biotechnology Information (NCBI) de USA. http://www.ebi.ac.uk. European Bioinformatics Institute (EBI) de Cambridge (UK). Diccionarios, atlas y glosarios King, R.C. y Stansfield, W.D. 1990. A dictionary of genetics (4th ed.) Oxford Unversity Press, New York, USA. Passarge, E. 2001. Color Atlas of Genetics (2nd ed.). Thieme, Stuttgart, Germany. Rieger, R., Michaelis, A. y Green, M.M. 1991. Glossary of genetics. Clasical and Molecular (5th ed.).springer-verlag, Heidelberg, Germany. 10