Tecnología del DNA recombinante
Código: 100934 Créditos ECTS: 3| Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500253 Biotecnología | OB | 2 | 2 |
Contacto
- Nombre:
- Jaume Piñol Ribas
- Correo electrónico:
- jaume.pinyol@uab.cat
Uso de idiomas
- Lengua vehicular mayoritaria:
- catalán (cat)
- Algún grupo íntegramente en inglés:
- No
- Algún grupo íntegramente en catalán:
- Sí
- Algún grupo íntegramente en español:
- No
Prerequisitos
No hay prerequisitos especiales
Objetivos y contextualización
En esta asignatura se introduce todo un conjunto de metodologías y herramientas agrupadas bajo el nombre común de Tecnología del DNA recombinante. Estas metodologías, que se empezaron a desarrollar a finales del siglo pasado, son ahora uno de los pilares de la Biotecnología moderna. El objetivo general de la asignatura es dar una base sólida que permita al alumno aplicar estas metodologías en el diseño de procesos biotecnológicos. Por otra parte, también se introducirán los conceptos y conocimientos necesarios para el seguimiento de asignaturas más especializadas de los últimos cursos del grado de Biotecnología. Los aspectos prácticos de esta asignatura se tratan en el Laboratorio Integrado 5.
Objetivos concretos
- Conocer y saber aplicar las técnicas básicas de DNA recombinante e ingeniería de ácidos nucleícos: herramientas enzimáticas (restrictasas, polimerasas, quinasas, fosfatasas, ligasas, topoisomerasas, recombinansas específicas de sitio y nucleasas no específicas de secuencia), diferentes tipos de reacciones de PCR, construcción de sondas, Southern y Northern blot.
- Describir los principales vectores de clonaje, conocer sus características principales y saber como utilizarlos en las diferentes estrategias para el clonaje de fragmentos de DNA.
- Comprender las estrategias para la construcción de genotecas y su utilización para estudio de genes y genomas.
- Conocer los fundamentos y principales aplicaciones de las nuevas tecnologías para la secuenciación masiva de ácidos nucleicos (Next Generation Sequencing).
- Describir las principales aplicaciones del DNA recombinante para la obtención de mutaciones: mutagénesis dirigida, mutagénesis al azar y métodos de evolución molecular dirigida.
- Conocer la metodología para la expresión de proteínas recombinantes.
Competencias
- Actuar con responsabilidad ética y con respeto por los derechos y deberes fundamentales, la diversidad y los valores democráticos.
- Actuar en el ámbito de conocimiento propio evaluando las desigualdades por razón de sexo/género.
- Actuar en el ámbito de conocimiento propio valorando el impacto social, económico y medioambiental.
- Aplicar las principales técnicas asociadas a la utilización de sistemas biológicos: DNA recombinante y clonación, cultivos celulares, manipulación de virus, bacterias y células animales y vegetales, técnicas inmunológicas, técnicas de microscopía, proteínas recombinantes y métodos de separación y caracterización de biomoléculas.
- Leer textos especializados tanto en lengua inglesa como en las lenguas propias.
- Pensar de una forma integrada y abordar los problemas desde diferentes perspectivas.
- Trabajar de forma individual y en equipo.
Resultados de aprendizaje
- Actuar con responsabilidad ética y con respeto por los derechos y deberes fundamentales, la diversidad y los valores democráticos.
- Actuar en el ámbito de conocimiento propio evaluando las desigualdades por razón de sexo/género.
- Actuar en el ámbito de conocimiento propio valorando el impacto social, económico y medioambiental.
- Describir las estrategias utilizadas para la modificación del genoma de diferentes organismos.
- Describir y aplicar los diferentes métodos para la obtención de mutantes de una proteína recombinante y su purificación.
- Diseñar estrategias para la secuenciación de genomas.
- Diseñar y ejecutar el clonaje de cDNAs para el análisis de la expresión génica y para la expresión de proteínas recombinantes.
- Dominar los métodos básicos de la tecnología del DNA recombinante.
- Leer textos especializados tanto en lengua inglesa como en las lenguas propias.
- Pensar de una forma integrada y abordar los problemas desde diferentes perspectivas.
- Trabajar de forma individual y en equipo.
Contenido
TEORIA
Tema 1. Técnicas básicas de la Tecnología del DNA recombinante.
Objetivos de la Tecnología del DNA recombinante. Enzimas utilizados en DNA recombinante: enzimas de restricción, polimerasas, ligasas. Restricción de DNA. Adaptadores y "linkers-dapatdores". Desnaturalización del ADN e hibridación molecular. Reacción de PCR y diseño de cebadores. Reacción de Sanger, mapas de restricció, Southern blot, Northern blot.
Tema 2. Clonación en Escherichia coli.
Plásmidos y fagos como vectores de clonación en E. coli. Principales métodos de transformación. Fagémidos y principales cepas huésped. Sistemas de integración por recombinación. Clonación de productos de PCR.
Tema 3. Clonación de cDNAs.
Síntesis de cDNA. Estrategias para la construcción de bancos de cDNA. Representatividad. Principales vectores utilizados en la construcción de bancos de cDNA. Sistema de excisión in vivo en fago lambda. Rastreo de bancos de cDNA. PCR de transcripción reversa como alternativa a los bancos de cDNA. Amplificación rápida de los extremos del cDNA. Arrays: clases y cuantificación de los resultados.
Tema 4. Bancos de DNA genómico.
Concepto general. Representatividad. Estrategias para la obtención de bancos de DNA genómico. Vectores de sustitución. Cósmidos y Fósmids, BACs, PACs y YACs. Rastreo de bancos de ADN genómico. Walking y obtención de sondas. Ordenación de contigs. Tecnologías para la secuenciación masiva de ácidos nucleicos (Next generation sequencing, NGS). Principales aplicaciones de las tecnologías NGS.
Tema 5. Mutagénesis in vitro.
Concepto y usos. Mutaciones silenciosas. Mutagénesis dirigida yprincipales técnicas para su realización: mutagénesis por "cassette", extensión de un cebador o mediante PCR. Mutagénesis al azar. Evolución molecular dirigida: "DNA shuffling" y técnicas relacionadas.
Tema 6. Expresión de proteínas recombinantes.
Factores que afectan a la expresión de los genes clonados en E. coli. Principales vectores de expresión. Optimización de la expresión de proteínas recombinantes. Nada sintéticos. Proteínas de fusión. "Phage display". Sistemas de traducción in vitro.
PROBLEMAS
El contenido de este apartado, que se entregará en forma de dossier al comienzo del semestre, consiste en una cantidad determinada de enunciados de problemas relacionados con los temas desarrollados en Teoría
Metodología
Clases de teoría
El profesor explicará el contenido del temario con el apoyo de material audiovisual que estará a disposición de los estudiantes en el Campus Virtual de la asignatura. Estas sesiones expositivas constituirán la parte más importante del apartado de teoría. Es recomendable que los estudiantes dispongan del material publicado en el CV en forma impresa para poder seguir las clases con más comodidad.
De la mano del profesor, los conocimientos de algunas partes del temario deberán ser objeto de profundización por parte de los estudiantes, mediante aprendizaje autónomo. Para facilitar esta tarea se proporcionará información sobre localizaciones en libros de texto, artículos científicos, páginas web, etc.
Prácticas de aula
Habrá 8 sesiones de prácticas de aula, en las fechas anunciadas en el calendario. Para estas sesiones, el grupo de teoría se dividirá en dos subgrupos del mismo tamaño, las listas de los que se harán públicas a comienzos de curso. Los estudiantes asistirán a las sesiones programadas por su grupo. A comienzos de semestre se entregará a través del Campus Virtual un dossier de enunciados de ejercicios y problemas de la asignatura que se irán resolviendo a lo largo de las sesiones. En estas sesiones el profesor de problemas expondrá los principios experimentales y de cálculo necesarios para trabajar los problemas, explicando las pautas para su resolución y reforzando mismo tiempo los conocimientos de diferentes partes de la materia de las clases de teoría. Para el buen funcionamiento de las pràcticas de aula se requiere la participación activa del alumnado y que este intenente preparar con antelación los problemas de cada sesión.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Actividades
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Classes de teoria | 17 | 0,68 | 5, 4, 7, 8, 9, 10, 11 |
| Prácticas de aula | 8 | 0,32 | 5, 7, 8, 10, 11 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Estudio y trabajo individual para resolución de ejercicios pautados | 44 | 1,76 | 5, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
Evaluación
En caso de que el alumno no supere la asignatura podrá presentarse a las pruebas de recuperación. Sin embargo, para participar en la recuperación, el alumnado debe haber sido previamente evaluado en un conjunto de actividades el peso de las que equivalga a un mínimo de dos terceras partes de la calificación total de la asignatura. La primera prueba de recuperación consistirá en un examen tipo test que también podrá incluir preguntas cortas y que evaluará fundamentalmente los contenidos de las clases de teoría. La segunda prueba de recuperación será un examen de prácticas de aula y el alumno deberá resolver diferentes ejercicios y / o problemas similares a los realizados durante las clases de prácticas de aula. Las pruebas de recuperación estarán abiertas a cualquier estudiante que desee mejorar la nota obtenida. La presentación al examen de recuperación para mejorar nota no supone la renuncia de la nota previa. No se podrá recuperar la nota obtenida en la participación en el foro de la asignatura. No obtante, en el caso de suspender la asignatura, los alumnos repetidores podran conservar la nota obtenida en la participación en foro de la asignatura durante un curso académico, como máximo.
La calificación global de la asignatura se calculará de la siguiente manera:
- 50% del examen de teoría (o de la recuperación del mismo en su caso). Se requiere una puntuación mínima de 3,5.
- 40% del examen de prácticas de aula (o de la recuperación del mismo en su caso). Se requiere una puntuación mímina de 3,5.
- 10% de la participación en el foro de la asignatura. No se requiere puntuación mínima.
Para superar la asignatura, el alumno deberá alcanzar al menos una calificación global de 5,0 y haber obtenido al menos un 3,5 en cada uno de los dos exámenes. El alumno obtendrá la calificación de "No Evaluable" cuando las actividades de evaluación realizadas tengan una ponderación inferior al 67% en la calificación final.
Actividades de evaluación
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Examen de prácticas de aula | 40% | 2,5 | 0,1 | 2, 5, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
| Examen de teoria | 50% | 1 | 0,04 | 5, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
| Participación en el fórum de la asignatura | 10% | 2,5 | 0,1 | 1, 2, 3, 5, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
Bibliografía
Libros de texto generales:
- Molecular Biotechnology. Principles and Applications of Recombinant DNA. 5th Ed. B.R. Glick & C.L. Patten. ASM Press, 2018.
- Gene Cloning & DNA Analysis. An Introduction. 8th Ed. T.A. Brown. Wiley Blackwell, 2020.
En Campus Virtual pueden consultarse referencias bibliogràficas sobre temas específicos la assignatura.
Software
En esta assignatura no se utilitza ningún programa informático específico.