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2022/2023

Ingeniería genética de microorganismos

Código: 100981 Créditos ECTS: 6
Titulación Tipo Curso Semestre
2500502 Microbiología OB 3 2

Contacto

Nombre:
Susana Campoy Sanchez
Correo electrónico:
susana.campoy@uab.cat

Uso de idiomas

Lengua vehicular mayoritaria:
español (spa)
Algún grupo íntegramente en inglés:
No
Algún grupo íntegramente en catalán:
No
Algún grupo íntegramente en español:

Equipo docente

Maria Pilar Cortes Garmendia
Jesús Aranda Rodriguez

Prerequisitos

Es recomendable haber cursado o estar cursando las asignaturas Microbiología, Genética, Biología Molecular de Eucariotas, Virología y Biología Molecular de Procariotas.

Objetivos y contextualización

El objetivo principal de esta asignatura es que el estudiante sea capaz de diseñar procedimientos para la manipulación genética de microorganismos.


Por eso durante el desarrollo de la asignatura, el estudiante deberá alcanzar las capacidades siguientes:
• Saber identificar los diferentes tipos de vectores microbianos, de reconocer sus aplicaciones y de diseñar otros nuevos
• Saber aplicar metodologías y estrategias de clonación
• Reconocer la implicación de las características propias de cada microorganismo (sistemas inmunidad, capacidad recombinación, uso de codón, etc) en el diseño experimental propuesto
• Saber escoger la técnica de transferencia genética más adecuada en cada caso propuesto
• Poder diseñar estrategias eficientes para la obtención, enriquecimiento y selección de mutantes
• Saber construir fusiones génicas y reconocer sus posibles aplicaciones
• Reconocer las características principales de las posibles dianas bacterianas para el desarrollo de fármacos, vacunas y reactivos de diagnóstico

Competencias

  • Desarrollar el razonamiento crítico en el ámbito de estudio y en relación al entorno social.
  • Diseñar experimentos e interpretar los resultados.
  • Diseñar y aplicar métodos y estrategias de aislamiento y selección de nuevos microorganismos y de manipulación genética de microorganismos de interés.
  • Diseñar y obtener vectores microbianos y microorganismos útiles para la producción de productos de interés y para su utilización en la modificación genética de otros seres vivos.
  • Identificar los mecanismos moleculares de la patogenia y relacionarlos con la respuesta frente a la infección para diseñar y desarrollar estrategias de diagnosis y de lucha contra las enfermedades causadas por microorganismos.
  • Obtener, seleccionar y gestionar la información.
  • Reconocer la necesidad de disponer y cumplir principios de bioética y códigos profesionales de conducta.
  • Saber comunicar oralmente y por escrito.
  • Utilizar bibliografía o herramientas de Internet, específicas de Microbiología y de otras ciencias afines, tanto en lengua inglesa como en la lengua propia.

Resultados de aprendizaje

  1. Comprender el significado de las fusiones génicas y sus aplicaciones.
  2. Comprender las aplicaciones de los mecanismos de transferencia genética, de los sistemas de restricción y modificación y de los elementos genéticos de los microorganismos.
  3. Comprender los mecanismos de replicación de los distintos tipos de vectores microbianos.
  4. Comprender los procedimientos de expresión y purificación de proteínas recombinantes.
  5. Conocer las metodologías de clonación y caracterización de ácidos nucleicos.
  6. Conocer los diversos tipos de vectores microbianos.
  7. Desarrollar el razonamiento crítico en el ámbito de estudio y en relación al entorno social.
  8. Diseñar estrategias de obtención, enriquecimiento y selección de mutantes.
  9. Diseñar estrategias para la obtención de vectores microbianos.
  10. Diseñar experimentos e interpretar los resultados.
  11. Distinguir la importancia de los diferentes componentes de los vectores microbianos.
  12. Distinguir los métodos de selección y detección de los vectores.
  13. Identificar los componentes de las células microbianas útiles para desarrollar estrategias para el diseño de fármacos, vacunas y reactivos de diagnóstico.
  14. Obtener, seleccionar y gestionar la información.
  15. Plantear estrategias globales de mejora genética de cepas microbianas así como de clonación de genes de interés.
  16. Reconocer la necesidad de disponer y cumplir principios de bioética y códigos profesionales de conducta.
  17. Saber comunicar oralmente y por escrito.
  18. Utilizar bibliografía o herramientas de Internet, específicas de Microbiología y de otras ciencias afines, tanto en lengua inglesa como en la lengua propia.

Contenido

En esta asignatura se tratan los siguientes temas:

Unidad 1. Sistemas de introducción de DNA en bacterias. Transformación natural en bacterias gramnegativas y grampositivas. Estado de competencia. Mecanismos moleculares asociados a la transformación natural. Transformación inducida. Electrotransformación. Diseño y optimización de sistemas de transformación en bacterias carentes de transformación natural. Otros sistemas de transferencia de DNA.

Unidad 2. Vectores de DNA y estrategias de clonación en bacterias. Requerimientos de los vectores de clonación. Vectores de expresión. Vectores tipo T. Vectores movilizables. Vectores suicidas. Vectores shuttle. Vectores integracionales. Características genéticas de las células receptoras de vectores. Construcción de genotecas de DNA in vitro e in vivo. Clonación por complementación: genes anabólicos o catabólicos. Métodos de aislamiento de genes reguladores. Obtención de genes de virulencia.Clonación de genes tóxicos.

Unidad 3. Fusiones génicas en bacterias. Fusiones transcripcionales y traduccionales. Fusiones en unidades policistrónicas. Vectores de fusión: características generales. Fusiones al azar. Métodos de construcción de fusiones. Construcciones de fusiones mediante PCR, OE-PCR y Gibson assembly. Aplicaciones y ejemplos de fusiones génicas.

Unidad 4. Mutagénesis en bacterias. Mutagénesis al azar in vivo. Uso de métodos químicos o físicos. Criterios y métodos para la selección y enriquecimiento de mutantes. Transposones. Minitransposons. Plasposons. Transposomas. Métodos para la identificación y confirmación de mutantes. Mutagénesis in vitro de genes clonados.

Unidad 5. Sustitución de genes en bacterias y generación de knockouts. Obtención de mutantes por disrupción génica y por sustitución génica. Sistema Lambda Red. Obtención de mutantes scarless. Sistemas de contraselección. Sistema I-SceI. Uso de la tecnología CRISPR/Cas9 para la obtención de mutantes. Métodos para la identificación y confirmación de mutantes. Sistemas de reintroducción de genes alterados en la bacteria de origen. Inserción en el cromosoma de nuevos genes o construcciones.

Unidad 6. Aplicación de las ómicas a la ingeniería genética de microorganismos. Pirosecuenciación. Tecnología SMRT. Transcriptómica. Proteómica. Las "metaòmiques": metagenómica, metatranscriptòmica, metabolómica.

Metodología

La asignatura consta de dos módulos:

Módulo de seminarios: en las que mediante aprendizaje colaborativo, se trabajan diferentes aspectos de diseños experimentales reales presentes en artículos científicos actuales. Al inicio del curso el alumnado, siguiendo las pautas marcadas por el profesorado, escoge un artículo científico relacionado con el ámbito de la ingeniería genética de microorganismos del que elaboran un póster. El calendario de actividades donde se definirán las sesiones de trabajo de aula, de exposición y debate del trabajo realizado así como las fechas de entrega de las actividades propuestas se entrega al inicio del curso por el profesorado.

Módulo teórico: donde se combinan clases magistrales participativas con sesiones de aprendizaje basado en problemas donde se trabajan los conceptos teóricos a través de la resolución de casos prácticos.

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      
Clases magistrales participativas 30 1,2 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 12, 11, 13, 15, 16
Seminarios 14 0,56 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18
Tipo: Supervisadas      
Tutorias 1 0,04 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 11, 13, 14, 15, 16, 18
Tipo: Autónomas      
Estudio 50 2 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18
Lectura de textos recomendados 15 0,6 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 12, 11, 13, 14, 15, 16, 18
Preparación de pósters y cuestionarios 38 1,52 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 11, 13, 14, 15, 16, 18

Evaluación

Evaluación del módulo de seminarios
La evaluación de los seminarios se realiza mediante la evaluación de diferentes actividades relacionadas con un artículo científico, se valora:
a) Las entregas autónomas que se entregarán a través del aula moodle y las entregas en las sesiones de trabajo en el aula. Con una calificación máxima de 2 puntos sobre 10.

b) El póster y el cuestionario asociados al artículo científico elegido. Con una calificación máxima de 5 puntos sobre 10.

c) La defensa del póster durante la exposición en el aula. Con una calificación máxima de 1 punto sobre 10.

d) La resolución de los cuestionarios relativos a los seminarios expuestos. Con una calificación máxima de 1,5 puntos sobre 10.

e) La autoevaluación individual y del grupo de trabajo. Con una calificación máxima de 0.5 puntos sobre 10.

Para superar este módulo de evaluación del estudiante debe obtener una nota igual o superior a 5.

Evaluación del módulo teórico
La evaluación de esta actividad se realiza mediante una prueba individual escrita. La calificación máxima de este apartado es de 10 puntos sobre 10.
Para superar este módulo es necesario obtener una puntuación igual o superior a 5 puntos.

Si la nota obtenida en el módulo teórico es inferior a 5, se podrá realizar una prueba de recuperación.

Para participar en la recuperación el alumno debe haber sido previamente evaluado en un conjunto de actividades el peso de las cuales equivalga a unmínimo de dos terceras partes de la cualificación total de la asignatura

El alumnado que ha superado el módulo puede presentarse a una pruebade mejora de nota que se realiza en la fecha programada para la prueba de recuperación. La presentación a esta prueba implica la renuncia a la calificación obtenida previamente en este módulo. Para superar esta prueba es necesaria una puntuación igual o superior a 5. Si se desea realizar la prueba de mejora de nota se debe comunicar por escrito al profesorado como mínimo 72 h antes del día programado para la evaluación de recuperación.

La calificación final de la asignatura será el promedio de las calificaciones obtenidas en los dos módulos, siendo necesario haber superado, por separado, cada uno de ellos.

Se 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
Debate y participación en el aula 5% 0 0 7, 17
Entregas en el aula y el aula virtual 10% 0 0 7, 9, 10, 14, 17, 18
Prueba escrita (resolución de casos prácticos) 50% 2 0,08 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 11, 13, 15, 16, 17
Póster 25% 0 0 1, 3, 4, 2, 6, 5, 12, 11, 13, 14, 16, 18
Resolución de cuestionarios en el aula 7.5% 0 0 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 12, 11, 13, 15, 17
auto-evaluación individual o de grupo 2.5% 0 0 1, 3, 4, 2, 6, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18

Bibliografía

Como bibliografía de referencia de conceptos básicos se recomienda:

Larry Snyder y Wendy Champness. Molecular Genetics of Bacteria (3rd oro 4th Edition). ASM press (ISBN: 978-1-55581-399-4 and ISBN: 978-1-55581-627-8).

Versión digital disponible en el repositorio de la biblioteca de la UAB:

http://resolver.ebscohost.com.are.uab.cat/openurl?sid=EBSCO:nlebk&genre=book&issn=&ISBN=9781555816278&volume=&issue=&date=20130101&spage=&pages=&title=Molecular%20Genetics%20of%20Bacteria&atitle=Molecular%20Genetics%20of%20Bacteria&aulast=Snyder,%20Larry&id=DOI:&site=ftf-live&direct=true

Jeremy W. Dale y Simon F. Park. Molecular Genetics of Bacteria, (5th Edition) Wiley- Blackwell (ISBN: 978-0-470-74184-9)
 
Otros textos recomendados así como enlaces de interés se encontrarán a disponibilidad del alumno en el aula moodle de la asignatura.

Software

No existe ningún programario específico para esta asignatura