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Ficha de asignatura – Grado en Biología
Datos básicos de la asignatura
AsignaturaFUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y GENÓMICA
TipoOptativa
Créditos ECTS
Créditos Totales6
Teóricos2,7
Prácticos1,8
Seminarios1,2
Tutorías y evaluación0,3
CursoSegundo
SemestreCuarto
Departamentos responsablesBioquímica y Biología Molecular I; Genética
Profesor responsable
Nombre y ApellidosJuana María Navarro Llorens
DepartamentoBioquímica y Biología Molecular I
Teléfono913944145
Correo electrónicojoana@bio.ucm.es
ProfesoresConsultar la agenda docente
Datos específicos de la asignatura
DescriptorEn esta asignatura se estudiarán los conceptos básicos y los procedimientos propios de la Ingeniería Genética y de la Genómica. En primer lugar se tratará el análisis y la manipulación in vitro de los ácidos nucleicos, con especial hincapié en la PCR y sus aplicaciones, para continuar con la tecnología de la clonación del DNA recombinante, la construcción y el análisis de bibliotecas de DNA, el aislamiento de genes y la secuenciación de DNA. Posteriormente se presentarán los procedimientos para el desarrollo de los proyectos genoma, para terminar con el estudio de la genómica estructural, la genómica comparada y la genómica funcional, que permitirá entender la arquitectura y el funcionamiento de los genomas.
RequisitosNinguno
RecomendacionesSe recomienda haber cursado las asignaturas de Química, Métodos en Biología, Bioquímica y Genética. Serán muy convenientes conocimientos informáticos básicos y un conocimiento suficiente de inglés para leer textos relacionados con la asignatura escritos en dicho idioma.
Competencias
Competencias transversales y genéricas










-          Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información (CG8).


-          Trabajar de forma adecuada en un laboratorio, utilizando la instrumentación y los métodos básicos de experimentación (CG16).


-          Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles a través de Internet (CT4).


-          Integrar creativamente conocimientos y aplicarlos a la resolución de problemas biológicos utilizando el método científico (CT10).


-          Desarrollo de la capacidad de trabajo autónomo o en equipo (CT12).



Competencias específicas










-          Conocimiento de los conceptos y las técnicas básicas de la Ingeniería Genética.


-          Capacidad para saber analizar y valorar el diseño y los resultados de los experimentos en los que se utilizan estas herramientas.


-          Conocimiento del estado actual de la Genómica.


-          Conocimiento a nivel de usuario de las bases de datos de secuencias y genomas, y de las herramientas básicas en la búsqueda y caracterización de secuencias.


-          Capacitación para comprender la información emergente en Ingeniería Genética y Genómica.



Objetivos
Objetivos










Objetivos específicos y destrezas:


Conocer las técnicas y métodos preparativos y analíticos de ácidos nucleicos.


Conocer los procedimientos de manipulación in vitro de DNA.


Conocer los métodos de transferencia de DNA a sistemas celulares receptores y de selección de células transformadas por DNA recombinante.


Conocer los sistemas actuales para la gestión in silico de secuencias de DNA.


Conocer las herramientas que nos permiten analizar la estructura y función de los genomas


Conocer los avances más recientes en el campo de la Genómica estructural, funcional y comparativa


Contenido (breve descripción de la asignatura):


Mediante las clases teóricas, prácticas y seminarios se pretende proporcionar a los alumnos una formación básica en Ingeniería Genética y Genómica que resulte de utilidad para el desarrollo profesional del biólogo. En esta asignatura se proporcionarán los conocimientos y las destrezas que capacitarán al biólogo frente a los retos de la nueva Biología.



Metodología
Descripción










Clases teóricas: Los recursos didácticos utilizados son la pizarra y la proyección de presentaciones estáticas y animadas con figuras, esquemas y tablas de apoyo que asimismo figurarán en el Campus Virtual. Las clases se desarrollarán de manera interactiva con los alumnos, discutiendo con ellos los aspectos que resultan más dificultosos o especialmente interesantes de cada tema. Se utilizarán el Campus Virtual y recursos bibliográficos como herramientas de apoyo.


Seminarios: Se tratarán temas o aspectos no comentados en las clases teóricas y se resolverán problemas y cuestiones resaltando su relación con aplicaciones prácticas.


Clases prácticas: El profesor planteará de forma inicial el contenido de la actividad, resolverá dudas, dirigirá la realización de las prácticas y la discusión de los resultados obtenidos.


Tutorías colectivas: Se tratarán aspectos de los temas no comentados en las clases teóricas y se orientará a los alumnos para la elaboración de las exposiciones.



Distribución de actividades docentesHoras% respecto del total
Clases teóricas 2745
Clases prácticas 1830
Exposiciones y/o seminarios 1220
Tutoria 35
Evaluación
  
Trabajo presencial 6040
Trabajo autónomo 9060
Total 150
Bloques temáticos










I.-Preparación, análisis y manipulación in vitro de ácidos nucleicos.


II.-Tecnología de la clonación de DNA recombinante.


III.-Bibliotecas de DNA y aislamiento de genes y regiones génicas. 


IV.-Secuenciación de DNA.


V.-Genómica estructural.


VI.-Genómica comparada.


VII.-Genómica funcional.



Evaluación
Criterios aplicables










La evaluación de la adquisición de competencias tendrá cuatro componentes: 




- Se valorará la aportación del alumno en todas las actividades presenciales en términos de cualquier intervención que demuestre su interés (5%) 


- Se medirá la capacidad de análisis y de síntesis del alumno así como la claridad en la exposición de su trabajo en los seminarios y se tendrá en cuenta el trabajo realizado por el alumno de forma no presencial (10%). 


- Se valorará la destreza técnica desarrollada en el laboratorio (30%). La asistencia y realización de las prácticas es necesaria para superar la asignatura.


- Se realizarán pruebas escritas para evaluar el conocimiento de los contenidos teóricos y prácticos de la asignatura adquiridos por el alumno (55%). Para aprobar la asignatura será necesario obtener una calificación mínima de 4.0 puntos en el examen de teoría. Una nota inferior no podrá ser compensada con las obtenidas en el resto de actividades.


 








 
Organización semestral
Organización semestralConsultar la agenda docente
Temario
Programa teórico










Bloque I.-Preparación, análisis y manipulación in vitro de ácidos nucleicos.


 


TEMA 1.- Métodos de aislamiento y purificación de DNA y de RNA. Análisis de ácidos nucleicos. Valoración y Caracterización física y química.


TEMA 2.- Electroforesis de ácidos nucleicos. Técnicas de hibridación en el trabajo con ácidos nucleicos. Sondas. Transferencia a soportes sólidos. Aplicaciones. 


TEMA 3.- Fragmentación de ácidos nucleicos. Endonucleasas de restricción.  Análisis de restricción. Aplicaciones. Mapas de restricción. RFLPs y huella genética.


TEMA 4.- Modificación in vitro de DNA y de RNA. Actividades enzimáticas. Marcaje de sondas. Síntesis de cDNA. Amplificación de DNA mediante PCR. Aplicaciones.


 


Bloque II.-Tecnología de clonación de DNA recombinante.


 


TEMA 5.- Unión de fragmentos de DNA. DNA-ligasa. Tipos de extremos: compatibles e incompatibles. Linkers y adaptadores. Tecnología del clonaje de DNA. Elementos centrales y etapas. Vectores. Transformación. Selección.


TEMA 6.- Vectores derivados de plásmidos. Marcadores de selección. Identificación de clones. Vectores derivados de fagos. Vectores de inserción y de remplazamiento. Cósmidos. Fagómidos. YACs. BACs.


 


Bloque III.-Bibliotecas de DNA y aislamiento de genes y regiones génicas.


 


TEMA 7.- Bibliotecas de DNA. Características de una genoteca. Construcción y análisis. Aislamiento de genes. Bibliotecas genómicas. Vectores y estrategias. Análisis de genomas. Bibliotecas de cDNA.


 


Bloque IV.-Secuenciación de DNA.


 


TEMA 8.- Determinación de la secuencia de DNA. Métodos. Automatismo. Estrategias de secuenciación. Análisis de grandes fragmentos genómicos. Integración de datos parciales. Gestión de datos. Bancos de secuencias. Comparación y análisis de datos. Interpretación de la secuencias de bases.


 


Bloque V.-Genómica estructural.


 


TEMA 9.- Información genética y genoma. Genes, tamaño del genoma y complejidad de los organismos. Tipos de secuencias: características estructurales y contenido informacional. Predicción de funciones. Variabilidad y detección de polimorfismos. Introducción al manejo de las bases de datos. Mapas genéticos y físicos. Estudios globales de asociación.


 


Bloque VI.-Genómica comparada.


 


TEMA 10.- Arquitectura de genomas eucariotas, procariotas y de orgánulos. Organismos modelo. El Proyecto Genoma Humano. Proyectos genoma de procariotas y eucariotas


 


TEMA 11.- Comparación de secuencias. Sintenias. Similitud e identidad. Homología. Filogenias.


 


Bloque VII.-Genómica funcional.


 


TEMA 12.- El transcriptoma. Análisis de transcritos. Bancos de EST (Expressed sequence tags). Microarrays. Genética directa e inversa. Epigenómica. El proteoma. Aplicaciones.



Programa práctico










Se desarrollarán 5 sesiones continuadas de 3 horas cada una


-          Aislamiento y análisis electroforético de DNA plasmídico.


-          Clonaje DNA: construcción de un rDNA, transformación de hospedador y selección y análisis de transformantes.


-          Estudio in silico de la secuencia de un fragmento de DNA.


-          Introducción al manejo de las bases de datos y herramientas de análisis.


-          Análisis estructural y funcional de una secuencia problema utilizando herramientas bioinformáticas.



Seminarios










-          Técnicas analíticas de ácidos nucleicos.


-          Aplicaciones del análisis de restricción.


-          Aplicaciones de la PCR.


-          Vectores de clonaje en E. coli.


-          Ingeniería genética en células distintas a E. coli.


-          Aplicaciones de la Ingeniería Genética.  


-          El proyecto Genoma en un organismo modelo


-          Aplicaciones de la epigenómica


-          Metagenómica y sus aplicaciones


-          Tecnología de microarrays.



Bibliografía










Ingeniería Genética


 


-Ingeniería Genética. Volumen 1: Preparación, análisis, manipulación y clonaje de DNA.


J. Perera, A. Tormo, J. L. García. Editorial Síntesis. 2002.


-Recombinant DNA: Genes and Genomes. A Short Course. 3rd edition.


J. D. Watson, A. A. Caudy, R. M. Myers, J. A. Witkowski. CSHL Press/W. H. Freeman. 2007.


-Principles of Gene Manipulation and Genomics. 8th edition.


S. B. Primrose, R. M. Twyman. Blackwell Publishing, Oxford. 2008.


-An Introduction to Genetic Engineering. 3rd edition.


D. S. T. Nicholl. Cambridge University Press. 2008.


-The Condensed Protocols From Molecular Cloning: A Laboratory Manual.


J. Sambrook, D. Russell. CSHL Press. 2006.


-DNA Sequencing: Optimizing the Process and Analysis.


J. Kieleczawa. Jones and Bartlett. 2005.


-Biología Molecular e Ingeniería Genética. 2ª Edición


Ángel Herraéz. Editorial Elsevier España 2012


 


Genómica


 


-Brown, TA. Genomas 3ed. 2008.  Ed. Panamericana (Genomes 3ed. 2006  Garland Science)


-Pierce, B. Genetics: a conceptual approach 3ed. 2008.Ed. Freeman and Co. (en español: ed. Panamericana, 2010)


-Strachan, T., Read, A. Human Molecular. 2010. Genetics 4ed. Garland Sciences


 -Attwood, TK D. J. ParrySmith, DJ. Introducción a la Bioinformática Pearson Educación S.A. 2002.


- A. M. Campbell, L. J. Heyer. Discovering Genomics, Proteomics, and Bioinformatics, 2ed. 2007.    Addison Wesley – Benjamin Cummings.


- Dale, JW, von Schanz, M. From Genes to Genomes, 2ed. 2007. Wiley.



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