P1022102 - Enxeñaría Xenética (Módulo Central Materias Obrigatorias) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 6.00
• Total: 6.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 18.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 12.00
• Clase Interactiva Seminario: 12.00
• Horas de Titorías: 6.00
• Total: 48.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Microbioloxía e Parasitoloxía
• Áreas: Microbioloxía
• Centro: Facultade de Farmacia
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: Primeiro Curso (1º 1ª vez)

Profesores

Nome	Coordinador
VEIGA ANEIROS, MANUEL.	SI

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	NON
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	NON	NON
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	NON	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	SI	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
Introducir ao alumno nas principais técnicas de Enxeñaría Xenética e as súas aplicacións en distintos procesos biotecnolóxicos.
Contidos
Nesta materia faise unha completa revisión das técnicas de clonación molecular tanto de organismos procariotas como eucariotas, incluíndo plantas e animais superiores. Revísanse os principais métodos para o illamento de ADN, a súa restrición e amplificación, uso de distintos vectores, selección de recombinantes, elaboración e rastrexo de xenotecas, enxeñaría de proteínas, etc. En xeral, analízanse en profundidade todos os procedementos para introducir e expresar novos xenes en distintos organismos hospedadores (bacterias, fungos, plantas e eucariotas superiores). Estes procedementos son o fundamento da Biotecnoloxía moderna e son de capital importancia para a obtención de cepas recombinantes que se utilizan hoxe en campos tan importantes como a industria (farmacéutica, alimentaria ou a química), na agricultura e, mesmo, na clonación de animais superiores.
__________________________________

PROGRAMA

Lección 1.- Concepto e desenvolvemento histórico
Concepto de Biotecnoloxía.
Os microorganismos como ferramentas biotecnolóxicas. Vantaxes e posibilidades da súa utilización.
Tipos de procesos biotecnolóxicos industriais.
A enxeñaría xenética e as súas aplicacións en Biotecnoloxía.

Lección 2.- Revisión de conceptos: os ácidos nucleicos
Estrutura e topoloxía do ADN. Aspectos máis relevantes.
Interacción do ADN con proteínas.
Organismos modelo para a clonación molecular: Escherichia coli e Saccharomyces cerevisiae.

Lección 3.- Introdución á Enxeñaría Xenética
Clonación molecular.
Descrición dun proceso xeral de clonación. Fases e estratexias.
Problemas de expresión e solucións.

Lección 4.- Ferramentas para manipular o ADN "in vitro": As enzimas
Nucleasas, Polimerasas e Ligasas. Outras enzimas.
Enzimas de restricción. Sistemas de restricción-modificación. Mecanismo de acción. Detección e illamento. Nomenclatura. Tipos de enzimas de restricción. Mapas de restricción.
Metilasas dam e dcm. Outras metilasas.
REBASE, un banco de datos de enzimas de restricción.

Lección 5.- Técnicas básicas de Enxeñaría Xenética (I)
Illamento de ácidos nucleicos. Técnicas de fraccionamiento. Cuantificación.
Illamento e purificación de plásmidos. Illamento de ARNm.
Electroforesis de ácidos nucleicos. Técnicas básicas e avanzadas. PFGE.
Electroforesis de proteínas.

Lección 6.- Técnicas básicas de Enxeñaría Xenética (II)
Hibridación de ácidos nucleicos. Curvas de desnaturalización. Concepto de Tm.
Técnicas de hibridación. Hibridación en fase líquida. Hibridación sobre soporte sólido. Hibridación "in situ" .
Técnicas de absorción de Southern, Northern e Western.
Biochips de ADN (microarrays). Construcción e aplicacións.

Lección 7.- Técnicas básicas de Enxeñaría Xenética (III)
Introdución á técnica de PCR (Polimerase Chain Reaction). Fundamentos. Metodoloxía. Deseño de "oligonucleótidos iniciadores". Modificacións da técnica de PCR. PCR en tempo real.
Aplicacións.

Lección 8.- ADN recombinante: formación de quimeras
Hibridación directa.
Síntese de colas homopoliméricas.
Unión directa con Ligasa T4. Emprego de oligonucleótidos sintéticos.
Unión de produtos PCR. Clonación TA. Unión sen Ligasa.
Introdución do ADNr na célula hospedadora. Transformación. Electroporación. Infección vírica.

Lección 9.- Selección de clons recombinantes
Selección de organismos recombinantes. Métodos xenéticos.
Métodos inmunoquímicos. Técnicas de marcaxe e detección.
Hibridación de ácidos nucleicos. Deseño e marcaxe de "sondas".
Outros métodos de selección.

Lección 10.- Estratexias de obtención de xenes
Síntese química directa. Método de Khorana.
Obtención por PCR: "Clone by phone".
Obtención de ADNc.
Clonación ao azar ou por perdigonada. Construcción de xenotecas: aspectos teóricos para a súa elaboración. Clonación de xenes intactos.

Lección 11.- Vectores de clonación en Escherichia coli
Definición e tipos de vectores.
Propiedades dos plásmidos como vehículos de clonación: o plásmido ideal.
O plásmido pBR322 e os seus derivados. Vectores pUC e derivados.

Lección 12.- Vectores de clonación derivados do fago Lambda
Fago Lambda. Características xerais e ciclo lítico.
Vectores derivados do fago Lambda. Elección do vector e selección de recombinantes. Empaquetamiento "in vitro".
Cósmidos e vectores relacionados.

Lección 13.- Vectores de ADN monocatenario. Fagómidos
O fago M13. Ciclo biolóxico e utilización como vector de clonación.
Desenvolvemento de vectores a partir do fago M13.
Fagómidos e outros vectores especiais.

Lección 14.- Vectores evolucionados
Cromosomas artificiais de bacterias: vectores BAC/PAC.
Vectores de expresión. Optimización da expresión xénica. Etiquetas xénicas ("tags").

Lección 15.- Análise e modificación do ADN clonado. Enxeñaría de proteínas
Secuenciación de ADN pola técnica de Sanger. Fundamento. Técnicas de secuenciación.
Bancos de xenes e análises de datos: estudos de homología e identificación de secuencias. Dot-plots, Clustal, Blast.
Modificacións "in vitro": mutagénesis in vitro; recombinación xénica in vitro; fusións xénicas. Técnicas empregadas.
Modificacións "in vivo": KO xénico; substitución alélica; silenciamiento xénico (RNAi); eliminación xénica.

Lección 16.- Clonación en levaduras e fungos filamentosos
Transformación de levaduras.
Plásmidos endóxenos e outros factores xenéticos extracromosómicos: Círculo de 2-mm; Factor "killer".
Marcadores de selección en organismos eucariotas.
Vectores de clonación: plásmidos YEp, plásmidos Ylp, plásmidos YRp e plásmidos YCp.
Cromosomas artificiais: vectores YAC. Clonación en vectores YAC. Aplicacións.
Clonación TAR en levaduras. Aplicacións.

Lección 17.- Clonación en plantas.
Agrobacterium tumefaciens. O plásmido Ti. Deseño de vectores baseados no plásmido Ti.
Sistemas de transformación de plantas.
Sistemas de clonación alternativos.

Lección 18.- Clonación en eucariotas superiores
Retrovirus: estrutura viral e ciclo infectivo. Construción de vectores retrovíricos e liñas celulares para o empaquetamiento de virus recombinantes.
Adenovirus: estrutura viral e ciclo infectivo. Construción de vectores adenovíricos e liñas celulares para o empaquetamiento de virus recombinantes.
Virus adeno-asociados e Herpes virus.
Vectores non virales.

Lección 19.- Aplicacións básicas da tecnoloxía do ADNr (I)
Aplicacións na industria farmacéutica.
Medicamentos transxénicos.
Deseño e obtención de novas vacinas.
Anticorpos recombinantes.

Lección 20.- Aplicacións básicas da tecnoloxía do ADNr (II)
Obtención de medicamentos por enxeñaría de proteínas. Obtención de medicamentos por enxeñaría metabólica ou xenética combinatoria.
Aplicacións na agricultura: plantas transxénicas.
Animais transxénicos. Terapia xénica.


PROGRAMA DE PRÁCTICAS

1.- Minipreparacions de plásmidos (pGEM3Z e plásmidos recombinantes).
2.- Transformación de Escherichia coli con distintos plásmidos.
3.- Rescate de plásmidos de levaduras. Retrotransformación de E. coli.
4.- Análise de recombinantes mediante enzimas de restrición. Determinación da orientación dun inserto.
5.- PCR. Amplificación e análise de xenes microbianos.

Bibliografía básica e complementaria
Libros recomendados (español)

IZQUIERDO ROJO, M. (1999). Ingeniería Genética y Transferencia Génica. Ed. Pirámide. Madrid.
LUQUE CABRERA, J. y A. HERRÁEZ SÁNCHEZ (2006). Texto Ilustrado de Biología Molecular e Ingeniería Genética. Conceptos, Técnicas y Aplicaciones en Ciencias de la Salud. Ed. Elsevier. Madrid.
PERERA, J., A. TORMO y J. L. GARCÍA (2002). Ingeniería Genética. 2 volúmenes. Ed. Síntesis. Madrid.
SUDBERY, P. (2004). Genética Molecular Humana. Ed. Pearson Prentice-Hall. Madrid.

Libros recomendados (inglés)

BROWN, T. A. (2001). Gene Cloning and DNA Analysis. Ed. Blackwell Science. Oxford.
CARSON, S. y D. ROBERTSON (2006). Manipulation and Expression of Recombinant DNA. A Laboratory Manual. Ed. Elsevier. Amsterdam.
DALE, J. y M. von SCHANTZ, M. (2007). From Genes to Genomes. Concepts and Applications of DNA Technology (2nd ed.). Ed. John Wiley & Sons, Ltd. Chichester (UK).
GLICK, B. R. y J. J. PASTERNAK (2003). Molecular Biotechnology. Principles & Applications of Recombinant DNA. Ed. ASM Press. Washington.
MUROOKA, Y. y T. IMANAKA (Ed.) (1994). Recombinant Microbes for Industrial and Agricultural Applications. Ed. M. Dekker Inc. New York.
PRIMROSE, S.B. y R.M. TWYMAN (2006). Principles of Gene Manipulation and Genomics (7th Ed). Ed. Blackwell Publishing. Oxford.
REAM, W. (2003). Molecular Microbiology Laboratory: a Writing-intensive Course. Ed. Academic Press. London.
Competencias
Manexo de información en bases de datos de Bioloxía Molecular
Manexo de programas informáticos para o estudio e a manipulación do DNA.
Aprendizaxe das técnicas básicas de clonación molecular.

Outros:
Presentacions orais.
Traballo en equipo.
Metodoloxía da ensinanza
1. Clases maxistrais. Leccións maxistrais de teoría impartidas polo profesor apoiadas con técnicas audiovisuais modernas, combinadas con presentacións orais dos alumnos.

2. Seminarios. Ao longo do curso fornecerase un mínimo de 3 boletíns con cuestións e problemas que o alumno debe responder individualmente ou en equipo. Corrixiranse en senllas clases seminario.

3. Prácticas de Laboratorio. Prácticas de laboratorio obrigatorias que se desenvolven durante unha semana/3-4 horas día. Cada alumno debe preparar o seu propio material de traballo e debe realizar os ensaios experimentais propostos de forma individual. Os protocolos e ferramentas informáticas necesarias fornécense a través do curso virtual. Os alumnos deben presentar un boletín cos resultados obtidos.

4. Proxecto en equipo. Os alumnos deben presentar obrigatoriamente un proxecto de clonación dun xene de interese. O proxecto deberá ser unha creación orixinal, ou unha variante dun proceso xa coñecido, e deberá ir acompañado das construcións xenéticas precisas. Para a súa elaboración os alumnos deberán facer uso de programas informáticos fornecidos no departamento. Para a súa avaliación, o traballo deberá ser entregado na segunda semana de Xaneiro.

5. Curso virtual. Disponse dun curso virtual para facilitar todas as actividades do curso. Devandito curso contén toda a información da materia (programa, bibliografía, titoriais, etc.), programas informáticos, ligazóns a bases de datos e websites de interese biotecnolóxico, e un foro de discusión. Serve de soporte ao curso presencial e, a través do mesmo, fornécese todo o material de traballo. Todos os estudantes matriculados nesta materia teñen libre acceso ao curso virtual.
Sistema de evaluación
Dos tipos de avaluación son posibles:

1. Si o estudiante asiste con regularidade as clases e participa nas actividades de aprendizaxe propostas, equipos de traballo e seminarios, se lle realizará una avaliación continua. O proxecto, valorarase atendendo a originalidade, metodoloxía e, especialmente, a correcta construcción dos xenes/productos que se requiran.

Presentacions: 20%
Boletins: 20%
Participación en clase: 10% . Asistencia obrigatoria. Más de 5 faltas supone avaliación alternativa
Prácticas: 10% . Asistencia obrigatoria. Entrega de boletín de resultados.
Proxecto: 40%

2. Si o estudiante no puede asistir as clases ou participar nas actividades propostas.

Prácticas: 10% . Asistencia obrigatoria. Entrega de boletín de resultados.
Exame final: 90% (contidos do programa)
Tempo de estudo e traballo persoal
Horas presenciais:
Teóricas: 35
Seminarios: 10
Prácticas: 15
Horas no presenciais:
Estudio: 60
Boletins: 15
Proxecto 30
Total: 165 horas

Recomendacións para o estudo da materia
Asistencia a clase e seguimiento continuado da materia.