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Universidad Pública de Navarra
| Código: 506207 | Asignatura: GENÉTICA MOLECULAR | ||||
| Créditos: 6 | Tipo: Obligatoria | Curso: 2 | Periodo: 2º S | ||
| Departamento: Agronomía, Biotecnología y Alimentación | |||||
| Profesorado: | |||||
| RAMIREZ NASTO, CARMEN LUCIA (Resp) [Tutorías ] | PEREZ GARRIDO, MARÍA GUMERSINDA [Tutorías ] | ||||
Módulo/Materia
Fundamentos moleculares fisiológicos de la biotecnología/Biología y genética molecular
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.
Competencias genéricas
- CB2 - 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
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.
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.
Metodología
| Metodología - Actividad | Horas Presenciales | Horas no presenciales |
| A-1 Clases expositivas/participativas | 26 | |
| A-2 Prácticas | 30 | |
| A-3 Actividades de aprendizaje cooperativo | ||
| A-4 Realización de trabajos/proyectos en grupo | 25 | |
| A-5 Estudio y trabajo autónomo del estudiante | 60 | |
| A-6 Tutorías | 5 | |
| A-7 Pruebas de evaluación | 4 | |
| Total | 60 | 90 |
Evaluación
|
Resultado de |
Sistema de evaluación |
Peso (%) |
Carácter |
|
RA2, RA3, RA6 |
Pruebas escritas |
40 |
sí |
|
RA2, RA4, RA5 |
Presentaciones orales |
20 |
no |
|
RA3, RA4, RA5 |
Trabajos e informes. Informe de trabajo grupal |
20 |
no |
|
RA3, RA4, RA6 |
Pruebas e informes de trabajo experimental* |
20 |
sí |
*Recuperable mediante un examen de prácticas el mismo día del examen de teoría. El alumno deberá aprobar este examen con un 5 para poder promediar con la prueba escrita de teoría.
Prueba escrita 40%:
Dos parciales. Los parciales serán liberatorios para todo aquél /aquélla que obtenga una nota igual o superior a 6. Dado que se trata de una asignatura con Evaluación continua, la no aprobación del Primer Parcial impide la realización del segundo. Por lo tanto la persona deberá presentarse al examen de Recuperación.
Presentaciones orales 20%:
Se utilizarán revisiones y artículos publicados en revistas de impacto del tema en cuestión (SCIENCE, Nature, Nature Communication, EMBO Journal, Cell, DNA research, PLOS GENETICS, Genes and Development, Development, Epigenetics, Plant Cell, The Plant Journal, entre otras). La búsqueda se podrá realizar a través de PUBMED (NCBI) o utilizando otro tipo de buscadores. Se deberán estudiar al menos DOS artículos del tema elegido que se expondrán de forma presencial o a través de videoconferencia en no más de 10 minutos mediante una presentación de power point (de no más de 8 diapositivas). Las presentaciones se enviarán a las profesoras de la asignatura con 48 horas de anticipación. Se evaluará la capacidad de elección de artículos científicos, la claridad y capacidad de síntesis en la exposición de los contenidos y la precisión en la utilización del lenguaje de la asignatura entre otros. Se evaluará positivamente el análisis crítico que se haga de los artículos en aspectos relacionados con la metodología y las técnicas utilizadas y los resultados obtenidos prestando especial atención a la discusión que se hace de los mismos a la luz de los conocimientos que se tenían cuando se publicó el artículo. Se considerará un mérito positivo del trabajo la opinión del alumno acerca de los avances hechos sobre el tema en cuestión a la luz de las tecnologías que se disponen actualmente.
Trabajo individual 20%:
Como Trabajo Individual, se considerará la nota obtenida en dos apartados: Cuestionarios y Foros.
CUESTIONARIOS 5 %. Se realizarán al principio de cada una de las clases y su dura-ción será no mayor a 10 minutos. El tema de teoría correspondiente a cada uno de los cuestionarios se les facilitará al menos con una semana de antelación.
FOROS 15 %. En los foros los alumnos deberán contestar a preguntas relacionadas con los temas impartidos y que serán realizadas y subidas a la plataforma por el profesorado. La contestación de las preguntas será INDIVIDUAL y el foro estará CERRADO a los alumnos hasta que las profesoras indiquen su apertura y el modo de corrección de las preguntas.
Los contenidos de los temas que se tratarán en el FORO serán proporcionados por las profesoras de la asignatura.
En los Foros se evaluará la participación en los mismos, el orden, rigor y capacidad de síntesis en la exposición de los contenidos de los temas del debate, así como la claridad y precisión en la utilización del lenguaje de la asignatura.
Pruebas e informes de trabajo experimental 20%:
En este apartado se valorará: la realización de las prácticas de laboratorio y los problemas que se deberán entregar como un informe que se realizará en grupos de dos alumnos. Los informes de prácticas consistirán en contestar a todos los puntos de RESULTA-DOS y CUESTIONARIOS incluidos en los manuales de las prácticas que se entregarán al principio del curso. La resolución de problemas se incluirán también dentro del informe de prácticas.
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.
Programa de prácticas experimentales
PRACTICA 1. Aislamiento de RNA de Pleurotus ostreatus
PRACTICA 2. Análisis de la secuencia del gen vmh2 de P. ostreatus y diseño de los oligonucleótidos necesarios para su manipulación. Se utilizarán diferentes programas informáticos para buscar, analizar diferentes genes de esta familia multigénica. Anotación manual mediante la utilización de un programa informático. (EN AULA DE INFORMÁTICA) (2 días)
PRACTICA 3. Cuantificación y análisis de integridad del RNA obtenido. Síntesis cDNA para utilizarlo como molde en las reacciones de PCR de la práctica 4.
PRACTICA 4. Amplificación del gen vmh2 de P. ostreatus mediante PCR.
PRACTICA 5. Clonación del gen vmh2 en E. coli. Purificación del fragmento de PCR obtenido y ligación al plásmido pGEMT-easy.
PRACTICA 6. Clonación del gen vmh2 en E. coli. Electroporación y/o Heat schock de la ligación en células competentes de E. coli.
PRACTICA 7. Purificación de DNA plasmídico de un clon recombinante que contiene el gen vmh2 de P. ostreatus. Se realizará una minipreparación (lisis alcalina) para aislar y purificar el DNA plásmidico del gen clonado.
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
LEWIN . GENE. XII, 2019. Edición digital. El profesorado facilitará al alumnado todo el material de estudio necesario
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.