Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Fundamentos moleculares fisiológicos de la biotecnología/Biología y genética molecular

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Descripción/Contenidos

Organización de genes y genomas. Mecanismos de regulación de la expresión génica: control de la transcripción y control postranscripcional. Metodología para el estudio de la expresión génica. Regulación de la actividad y contenido de proteínas. Marcadores moleculares genéticos.

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Descriptores

Genes y regulación de su expresión. Marcadores moleculares.

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Competencias genéricas

• CB1 -  Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
• CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado

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Competencias específicas

• CG3 - Tener las habilidades experimentales y analíticas para trabajar con autonomía en un laboratorio siendo capaz de plantear experimentos y de describir, analizar, evaluar e interpretar la información resultante para proponer soluciones alternativas y novedosas frente a problemas conocidos y/o emergentes.
• CG4 - Conocer los principios fundamentales de las ciencias experimentales para ser capaz de integrarlos en los contenidos propios del grado.
• CE6 - Dominar las bases moleculares, celulares, fisiológicas, genéticas y de herencia génica que determinan la organización, funcionamiento e integración de los seres vivos y su interacción con el medio natural.
• CE8 - Dominar fundamentos moleculares, herramientas, métodos y técnicas instrumentales de purificación, cuantificación y caracterización de las biomoléculas para aislar, diseñar, construir, modificar, clonar, expresar y detectar proteínas y ácidos nucleicos.

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Resultados aprendizaje

• RA2. Entender la expresión y los mecanismos de control de la expresión génica.
• RA3. Entender los mecanismos de síntesis, degradación y regulación proteica.
• RA4. Realizar experimentos y/o diseñar aplicaciones de forma independiente y describir, cuantificar, analizar y evaluar críticamente los resultados obtenidos. Familiarizarse con el trabajo en el laboratorio, la instrumentación y los métodos experimentales.
• RA6. Identificar las propiedades genéticas, fisiológicas y metabólicas de los microorganismos con potencial aplicación en procesos biotecnológicos y las posibilidades de manipulación de microorganismos.

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Metodología

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Idiomas

CASTELLANO

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Evaluación

Al final de cada una de las 6 unidades habrá un control breve de contenidos.

Se realizará evaluación continua de la asignatura. Habrá dos parciales que debarán aprobarse cada uno de ellos con 6 puntos. Aquellos alumnos que suspendan cualquiera de los dos parciales deberán presentarse a la recuperación. Aquéllos que tengan aprobado los dos parciales podrán acogerse a una prueba final para subir nota. Las preguntas  de dicha prueba se extraerán de los cuestionarios que se entregarán al final de cada unidad.

Las pruebas e informes de trabajo experimental consistirán en la presentación de dos  cuadernos. En uno de ellos se incluirán los resultados de las practicas de laboratorio. En el otro, se recogerán los resultados de los problemas, cuestiones y análisis de la bibliografía entregada a los alumnos relacionada con cada uno de los temas de la asignatura. 

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Temario

1. METODOS Y TECNICAS EN GENETICA MOLECULAR.

El método genético para la caracterización de la función génica. Genética clásica vs. Genética reversa. Fundamento de las técnicas básicas utilizadas en genética molecular. Transferencia de ácidos nucleicos y proteínas a membranas. Genotecas, tipos y aplicación. RT-PCR. Proteínas recombinantes. Proyectos genoma. Análisis y Comparación de Genomas. Fundamentos de la secuenciación de genomas. Secuenciación masiva. Características de los genomas eucarióticos secuenciados. Detección de sintenias. Exploración de bases de datos de DNA, RNA (ESTs) y proteínas. Detección de homología y su utilización en la identificación de genes. Modificación de genes mediante CRISP.  Análisis de la expresión génica a gran escala. Técnicas básicas para la caracterización de la expresión génica. Técnicas de cuantificación de mRNA Identificación de genes con expresión génica diferencial: hibridación diferencial y substractiva. Análisis global de transcritos: RNA seq, análisis del perfil de expresión génica, redes de expresión génica, aplicaciones del análisis de expresión génica.

2. ESTRUCTURA, ORGANIZACIÓN Y FUNCION DEL MATERIAL HEREDITARIO.

ESTRUCTURA: Concepto de gen, genes de procariotas y eucariotas. Intrones, exones, genes solapados, colinearidad, sintenia.

ORGANIZACIÓN: Secuencias repetidas, tipos, cambios de tamaño del genoma debidos a la presencia de secuencias repetidas, familias multigénicas, origen, diversificación y función de las mismas como consecuencia de mutaciones puntuales en la secuencia.

FUNCION: Teoría un gen, una enzima. Experimentos de Beadle y Tatum, control genético de las reacciones bioquímicas, un gen un ARNm,  un gen un polipéptido, un gen un antígeno, un cistrón un polipéptido. Análisis de la función génica. Knock-out génico.

3. MECANISMOS DE REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENICA:

3.1.-EN PROCARIOTAS.

Genes de expresión constitutiva y regulada. Coordinación de la expresión génica en procariotas: Los operones bacterianos. Control de la iniciación de la transcripción: Operones de control positivo y negativo, inducibles y reprimibles. El operón lac de Escherichia coli y el modelo de Jacob y Monod. Terminación de la transcripción en procariotas: terminadores intrínsecos y dependientes de rho. Control de la terminación de la transcripción: atenuación y antiterminación. El operón del triptófano y otros operones de genes implicados en rutas biosintéticas. La regulación génica mediada por ARN no codificantes.

3.2.-EN EUCARIOTAS.

Regulación del inicio de la transcripción mediante factores de transcripción y secuencias que actúan en cis. Tipos de factores de transcripción .Regulación del ciclo celular, regulación por metales y regulación hormonal. Regulación del procesamiento, estabilidad y traducción del ARNm eucariótico.  Maduración de los pre-ARNm. La regulación del splicing y el splicing alternativo. Poliadenilación alternativa. Editado del ARN. Regulación de la longevidad de los ARNm. Degradación de los ARNm eucariotas. Mecanismos de control de la calidad de los ARNm. El ARN interferente y los microARN. Caenorhabditis elegans y el descubrimiento de los micro ARN.

4. EPIGENETICA.

Concepto. Sistemas de metilación en bacterias. Metilación del ADN. Metilación de citosina en vertebrados y plantas. Metilación y silenciamiento de genes. Defensas contra elementos transponibles. Regulación por mecanismos epigenéticos. Tipos de cromatina: heterocromatina constitutiva, facultativa y eucromatina. Regulación epigenética. Regulación de la transcripción mediante metilación del ADN. Regulación mediante variaciones en el empaquetamiento de la cromatina. Complejos remodeladores de la cromatina. El desplazamiento de los nucleosomas. Modificaciones químicas de las histonas: el código de las histonas. Establecimiento y mantenimiento de las marcas epigenéticas. Herencia de patrones de metilación. Relación metilación versus transcripción. Metilación del ARN.

5. REGULACION GENETICA DEL DESARROLLO EN ANIMALES Y PLANTAS.

Genes homeóticos en plantas. Factores de transcripción, promotores y secuencias reguladoras miRNA y siRNA. Arabidopsis thaliana y Antirrhinum majus como sistemas modelos.

Genes involucrados en procesos de desarrollo en animales: D.melanogaster como modelo.

6. MARCADORES MOLECULARES.

Concepto. Tipos (morfológicos, proteicos, moleculares).

Marcadores moleculares de primera generación: RFLP y VNTR. Análisis y obtención. De segunda generación: RAPDS y AFLPs (dominantes) y CAPS, SCARS, y microsatélites (codominantes) y de tercera generación (derivados de secuenciación masiva) SNPS, INDELS. Análisis y obtención.

Aplicación de marcadores moleculares. Biodiversidad, construcción de mapas.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Avise J. 2004. Molecular markers, natural history, and evolution. Sinauer Associates Inc. Publishers.

Brown: GENOMAS (tercera edición). Ed. Médica Panamericana. (2008)

Glick y Pasternak: MOLECULAR BIOTECHNOLOGY (Principles and Aplications of Recombinant
DNA) (3ª edición) ASM Press (2003)

Griffiths, A.J.F., Miller, J.H, Suzuki D.T., Lewontin, R.C., y Gelbart, W.M. (2008). Genética. Ed. McGraw Hill. Interamericana.

Izquierdo, Marta: INGENIERÍA GENÉTICA Y TRANSFERENCIA GÉNICA. Ed. Pirámide (2001)

Lewin: GENES IX. Ed. McGraw-Hill (2008)

Meneely, P. (2009) Advanced Genetic Analyses. Oxford Univ. Press

Migliani GS. 2015. Essentials of molecular genetics. Alpha Science. 

Perera, J., Tormo A., y García J.L.  Ingeniería Genética. Vols 1 y 2. Editorial Síntesis (2003)

Strachan y Read: HUMAN MOLECULAR GENETICS. Ed. Garland Science (2004)

Watson, Baker, Bell, Gann, Levine y Losick: BIOLOGÍA MOLECULAR DEL GEN (5ª edición, en
castellano) (2006). Ed. Médica Panamericana. (texto actualizado y muy completo).

Watson, J.D., Caudy, A.A., Myers, R.M., Witkowski, J.A. (2007).  Recombinant DNA. Genes and Genomes. A Short Course. (3ª edición). Editorial Freeman

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Lugar de impartición

Aulario y laboratorios e instalaciones de la ETSIA (edificios Los Olivos y El Sario). Campus Arrosadía.

Los lugares concretos donde se desarrollan cada una de las actividades se publicarán al dar comienzo la asignatura.

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