FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GENÉTICA Y GENÓMICA

- 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).

- 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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

- 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.

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

-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.