Portada » Estudiar » Grado » Guías docentes

Grado en Biología

Guía docente de la asignatura

FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y GENÓMICA

Curso 2020-2021


Datos básicos de la asignatura
TipoOptativaCursoSegundoSemestreCuarto
Departamento/s responsable/sBioquímica y Biología Molecular; Genética, Fisiología y Microbiología
Créditos ECTSCréditos Totales: 6         Teóricos: 2,7         Prácticos: 1,8         Seminarios: 1,2         Tutorías y evaluación: 0,3         
Profesor/es responsable/sNombre y Apellidos: Juana María Navarro Llorens
Departamento: Bioquímica y Biología Molecular
Teléfono: 913944145;        Correo electrónico: joana@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 docentes
ActividadHoras% respecto presencialidad
Clases teóricas
2745
Clases prácticas
1830
Exposiciones y/o seminarios
Horas)
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

-Gallego, FJ y Fernández-Santander, A. Genómica y proteómica, 1ª ed. 2019. Ed Síntesis.

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

- 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.

- Brown T. A. Genomes 4. (2017). Garland Science.  

- Lesk A. (2017). Introduction to Genomics. (3rd edition). Oxford University Press. 

- Snyder M. (2016) Genomics and Personalized Medicine: What Everyone Needs to Know. Oxford University Press.

 - Lesk A. (2014). Introduction to Bioinformatics. (4th edition). Oxford University Press. 

 

 



Adenda por EMERGENCIA SANITARIA COVID19 a la Guía Docente de la asignatura FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y GENÓMICA (Curso Académico 2020-2021)
Nota aclaratoria: Esta adenda a la Guía docente recoge las adaptaciones necesarias para poder atender la docencia en caso de que las condiciones sanitarias no permitan un escenario totalmente presencial. Como consecuencia de la situación sanitaria provocada por la COVID-19, el marco de docencia para el curso 2020-21 aprobado por el Consejo de Gobierno de la UCM y refrendado por la Facultad de Ciencias Biológicas, establece como planteamiento general un modelo mixto (semipresencial). Se trata de un marco transitorio mientras estén vigentes las condiciones sanitarias excepcionales, que incorpora escenarios de docencia que combina actividades presenciales y a distancia, que incluyen tanto entornos físicos como virtuales que permitan la interacción entre docentes y estudiantes a través de actividades tanto síncronas como asíncronas. No se descarta, no obstante, que ante un agravamiento de las condiciones sanitarias (confinamiento general o de grupos de estudiantes concretos) fuese necesario pasar a un escenario con toda la docencia a distancia.

METODOLOGÍA

Docencia semipresencial:

Clases teóricas: Se impartirán mediante videoconferencia a través del Campus Virtual (Blackboard Collaborate) o plataformas alternativas (Google Meet, Zoom…), de forma tanto síncrona como asíncrona. En el caso de las primeras se respetarán los horarios planificados previamente. Además, el estudiante dispondrá de recursos de apoyo (audiovisuales, artículos de lectura, presentaciones de las clases…) a través del Campus Virtual de la asignatura. También se podrán grabar las clases para ponerlas a disposición de los estudiantes.

Seminarios: Se realizarán de forma síncrona a través de la plataforma Blackboard Collaborate del Campus Virtual (o plataformas alternativas: Google Meet, Zoom…). Se planteará la resolución de ejercicios prácticos, presentación de trabajos… 

Prácticas: Sólo aquellas actividades que requieran equipamiento, materiales y/o contenidos que no puedan ser sustituidos por actividades en remoto, se llevarán a cabo de forma presencial. El resto de prácticas se realizarán en remoto a través del Campus Virtual de la asignatura mediante recursos interactivos, contenidos multimedia, material audiovisual, aplicaciones… Con la experiencia del curso anterior se dispone de videos, actividades online y ejercicios de participación de alumnos en remoto con datos simulados.

 

Docencia a distancia:

En caso de que la situación sanitaria lo requiera, las prácticas presenciales serán sustituidas por actividades en remoto a través del Campus Virtual (plataforma Blackboard Collaborate) o plataformas similares (Google Meet, Zoom…). Esta adaptación se puede realizar de inmediato gracias a la experiencia del semestre anterior en la asignatura que se llevaron a cabo.

Tutorías para los escenarios semipresencial y a distancia: Tendrán lugar preferentemente de forma no presencial. En ambos escenarios la comunicación con los estudiantes tendrá lugar por varias vías: (1) a través del correo electrónico y (2) mediante sesiones síncronas a través de la plataforma existente en el Campus Virtual, previamente acordadas con los estudiantes interesados. El horario de las tutorías será el mismo que el establecido en el escenario presencial.

 

EVALUACIÓN

Docencia semipresencial:

La evaluación se desarrollará de forma preferentemente presencial, siempre y cuando la situación sanitaria lo permita. No obstante lo anterior, se establecerán actividades de evaluación continua (el desarrollo de casos prácticos, supuestos, cuestionarios…) que complementarán la nota y faciliten la evaluación en caso de no poder realizarse la misma de modo presencial.

Los criterios de evaluación serán los mismos que en la docencia presencial pero en las “pruebas escritas” pasará a ser “pruebas teóricas” (tipo tarea, cuestionario) y se tendrá en cuenta la evaluación continua realizada por el alumno, pudiendo ser este 55% el resultado de varias pruebas realizadas a lo largo del curso.

 

Docencia a distancia:

Los criterios de evaluación serán los mismos que en la docencia presencial pero en las “pruebas escritas” pasará a ser “pruebas teóricas” (tipo tarea, cuestionario) y se tendrá en cuenta la evaluación continua realizada por el alumno, pudiendo ser este 55% el resultado de varias pruebas realizadas a lo largo del curso.

La identificación de los estudiantes durante la realización de las pruebas incluye la autenticación mediante el correo electrónico institucional (cuenta de usuario y contraseña) para acceder al Campus Virtual. También se podrá recurrir a la identificación mediante el uso de imágenes (videollamadas de Blackboard Collaborate, Google Meet o similar) o incluso el requerimiento de documento identificativo.

La revisión de exámenes se realizará preferentemente de modo no presencial mediante sesiones sincrónicas previamente acordadas con el interesado (Blackboard Collaborate, Google Meet o similar).