IIc- Los mecanismos del cambio evolutivo

Cursos del primer trimestre - Programas
A) Bioquímica y Biología Molecular
B) Genética y Evolución
C) Programación, Estructuras de Datos y Algoritmos
D) Sistemas de Información, Bases de Datos y Web
E) Probabilidad y Estadística
Fundamentos de Bioquímica y Biología Molecular (40 horas presenciales)
Teórico-Práctico (ejercicios)
Objetivos: Introducir al estudiante en los conceptos básicos en bioquímica y
biología molecular que le permitirán comprender la organización básica de los
seres vivos. Conocer el vocabulario usual en biología molecular así como los
conceptos asociados. Desarrollar posibles analogías con sistemas mejor
conocidos por los estudiantes.
Conocimientos previos exigidos: Ninguno. Sin embargo el curso asume
conocimientos básicos de química orgánica e inorgánica (los correspondientes a
bachillerato de orientaciones científicas).
Metodología de enseñanza: El curso consistirá de clases teóricas y prácticas;
estas últimas implican la resolución regular de ejercicios. Se realizarán también
prácticas de laboratorio en forma grupal.
Forma de evaluación: El curso se aprueba con la entrega de los ejercicios y
con pruebas parciales.
Temario:
I: ORGANIZACION CELULAR
Bases estructurales de la célula: citoesqueleto, membrana plasmática y
sistemas endomembranosos, compartimentos celulares y sus funciones. Teoría
endosimbiótica.
II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE BIOMOLECULAS
Biomoléculas: composición química; estructura tridimensional; interacciones
covalentes y no covalentes; macromoléculas. Interacciones débiles en el medio
acuoso.
CARBOHIDRATOS Definición, composición, estructura e importancia biológica.
Clasificación. Oligómeros y polímeros.
LIPIDOS Definición, composición, estructura e importancia biológica. Lípidos de
almacenamiento: ácidos grasos. Membranas biológicas: estructura y
composición.
PROTEINAS Y SU ORGANIZACIÓN Aminoácidos y Péptidos. Aminoácidos:
Definición, composición elemental, estructura, isomería, clasificación. Enlace
peptídico, propiedades y su importancia biológica. Proteínas. Introducción:
importancia biológica, funciones. Estructura primaria, secundaria, terciaria y
cuaternaria.
ACIDOS NUCLEICOS Nucleótidos y ácidos nucleicos. Definición. Importancia
biológica. Composición: bases purinas y pirimidinas. Acidos desoxiribonucleicos:
estructura y, propiedades, localización y funciones. Formas A, B y Z. Acidos
ribonucleicos: composición estructura y propiedades; tipos principales;
localización y funciones.
III: BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO
BIOENERGETICA Generalidades. Las leyes de la termodinámica en los seres
vivos. Reacciones redox y oxidaciones biológicas.
METABOLISMO. Generalidades del metabolismo. Catabolismo y anabolismo.
Concepto de metabolismo intermediario. Producción y utilización de energía.
ENZIMAS Las enzimas como catalizadores de procesos químicos de relevancia
en las células. Ejemplos representativos de procesos catalíticos en vías
catabolicas (Glucólisis) y vías anabólicas (Gluconeogénesis).
INTEGRACIÓN DEL METABOLISMO Fases principales en la producción de
energía. Interrelaciones entre vías degradativas y biosintéticas. Metabolitos
comunes como encrucijadas metabólicas.
IV: BIOLOGÍA MOLECULAR
REPLICACIÓN enzimas de replicación, horquilla, sistemas procarióticos y
eucarióticos. Constitución de la cromatina. Reparación del ADN, rotura de
cadena doble (reparación) y recombinación homóloga; Recombinación
específica de sitio y meiótica. Transposición.
TRANSCRIPCIÓN maquinaria y promotores en procariotas y eucariotas.
Regulación. Procesamiento del ARN: ARNs estables y edición del ARN;
importancia, localización y mecanismos.
TRADUCCIÓN maquinaria. Regulación. Regulación postraduccional.
Evolución y Genética (40 horas presenciales)
Teórico-Práctico (ejercicios/laboratorio informático)
Objetivos: Introducir al estudiante en los conceptos básicos de genética y
evolución que le permitirán comprender la transmisión de la información en los
seres vivos así como los mecanismos evolutivos asociados. Conocer el
vocabulario usual en ambas disciplinas. Comprender las bases de la formulación
matemática de algunos de los problemas que atañen a las disciplinas
involucradas.
Conocimientos previos exigidos: Ninguno. Sin embargo el curso asume
conocimientos básicos de cálculo y álgebra.
Metodología de enseñanza: El curso consistirá de clases teóricas y prácticas;
estas últimas implican la resolución regular de ejercicios. Se realizarán también
prácticas de laboratorio informático.
Forma de evaluación: El curso se aprueba con la entrega de los ejercicios y
con pruebas parciales.
Temario:
Modulo I: GENÉTICA GENERAL
Ia-Genética mendeliana. Leyes de la segregación y la independencia. Concepto
mendeliano de gen. Teoría cromosómica de la herencia, recombinación y
ligamiento
Ib- La naturaleza del material hereditario y su expresión.
-Organización del material hereditario.
- La replicación del ADN.
- Expresión del material hereditario. Transcripción, traducción y el código
genético.
- El dogma central de la biología molecular.
Id- Evolución del concepto de gen desde la teoría cromosómica de la herencia
al “post-encode”
Modulo II :GENÉTICA EVOLUTIVA
IIa - La variabilidad genética de las poblaciones
IIb- Apareamiento al azar y el equilibrio Hardy-Weinberg (frecuencias génicas y
genotípicas para uno y varios loci). Las propiedades genéticas del equilibrio
Hardy-Weinberg)
IIc- Los mecanismos del cambio evolutivo
-La deriva genética, la mutación, la selección natural
-Endocría, consanguinidad y el coalescente
-La variabilidad genética interpoblacional, Análisis de estructura poblacional y
diversidad genética.IId- Evolución Molecular
Conceptos de evolución molecular. Mutación y sustitución. Las tasas de
sustitución de aminoácidos y nucleótidos.- La teoría neutralista de la evolución
molecular. Aspectos básicos de la inferencia filogenético
IId- Genética de la especiación
Concepto de especie. La evolución y el origen de las especies. Los mecanismos
de la especiación
Programación, Estructuras de Datos y Algoritmos (40 horas presenciales)
Teórico-Práctico (ejercicios/laboratorio informático)
Objetivos: Este curso tiene como objetivo brindar los conocimientos básicos
de programación a profesionales e investigadores del área de biología. El curso
se basa en un lenguaje de programación adecuado para scripting (Perl, Python,
etc). con característica de ser fácil de aprender, portable, y contar con una
amplia biblioteca de módulos disponibles para diferentes áreas de aplicación, y
en particular de biología.
Conocimientos previos exigidos: No hay conocimientos específicos
requeridos. Se supone nivel de grado universitario en una disciplina científica.
Temario:
1. Introducción. Modelo general de computador y programa. El lenguaje Perl.
Otros lenguajes de Programación
2. Conceptos básicos. Identificadores, literales, variables, tipos, operadores y
enunciados.
3. Tipos numéricos. Literales y variables numéricas. Operadores aritméticos.
4. Cadenas de caracteres. Representación de texto y sus operaciones.
Funciones y operadores de cadenas.
5. Entrada y Salida. La entrada y la salida estándar. Procedimientos básicos
para realizar entrada y salida de datos.
6. Enunciados. Enunciados simples. Asignación y llamadas a procedimientos.
Enunciados de control. Secuencia, selección y repetición.
7. Arreglos. Programación con arreglos, operaciones básicas y ejemplos.
Arreglos asociativos.
8. Expresiones regulares. Introducción a las expresiones regulares. Descripción
de los metacaracteres básicos. Procesamiento de información textual utilizando
expresiones regulares.
9. Subrutinas. Creación de subrutinas, pasaje de parámetros. Alcance de
identificadores.
10. Archivos. Conceptos generales de sistemas de archivo. Apertura y cierre de
archivos. Operaciones de Entrada y salida con archivos.
11. Módulos. Introducción al concepto de módulo. Cómo utilizar módulos ya
escritos. Como escribir un módulo.
12. Conceptos avanzados. Orientación a objetos. Referencias y estructuras de
datos complejas.
Sistemas de Información, Bases de Datos y Web (40 horas presenciales)
Teórico-Práctico (ejercicios/laboratorio informático)
Objetivos: Transmitir a los estudiantes, esencialmente provenientes de
Ciencias de la Vida, conocimientos básicos en sistemas de información y
herramientas informáticas usuales. Generar un lenguaje común entre
profesionales de Ciencias de la Vida e informáticos en las áreas de Sistemas de
Información, Bases de Datos y Aplicaciones Web.
Conocimientos previos exigidos: Se parte de la base que el estudiante es
capaz de utilizar computador a nivel de usuario. Esto es, utilizar el ratón,
editores de texto, herramientas básicas de oficina, etc. Asimismo se requieren
conocimientos matemáticos básicos como teoría de conjuntos, las nociones de
función y relación, etc.
Metodología de enseñanza: Clases teóricas de presentación de los
conceptos acompañadas de material de lectura. Análisis de casos de desarrollo
concretos. Taller de explotación Web en donde se complementa el material en
base al uso de recursos en internet relativos a los conceptos que se presentan.
Este taller, además de recuperar contenidos importantes para la temática del
curso, debería permitir desarrollar estrategias de búsqueda efectivas en
internet.
Forma de evaluación: Trabajos de laboratorio regulares. Prueba escrita final.
Temario:
Parte I. La noción de sistema de información y conceptos básicos. La intención
es familiarizar al estudiante con las tareas y los conceptos más generales
involucrados en la definición, implementación, explotación y mantenimiento de
un sistema. Se deben presentar las ideas generales de sistema, componente,
funciones, y las nociones básicas de proceso de desarrollo de software. Se
hablará someramente de las nociones de modelado de los datos y los procesos
involucrados en el ciclo de vida de un sistema de información.
Parte II. Las tecnologías de los Sistemas de Información. La intención es
familiarizar al estudiante con las tecnologías de base que pueden estar
involucradas en un sistema informático que debe soportar la manipulación de
grandes cantidades de datos, posiblemente por varios usuarios en forma
simultánea, posiblemente geográficamente distantes.
Esta parte debería cubrir tres áreas básicas:
•
Las nociones de Base de Datos y Sistema Manejador de Base de Datos
(DBMS) y los beneficios y problemas de aplicar este tipo de sistemas. Deberían
presentarse la complejidad que puede estar involucrada en el diseño de una
base de datos y los mecanismos básicos involucrados en ese proceso de diseño
de una base de datos. A partir de estas ideas se debería hablar de las nociones
de modelado de datos con más profundidad y de los diferentes modelos de
datos que pueden estar involucrados en un desarrollo. Siempre debe
mantenerse la perspectiva de las formas en que el usuario debe involucrarse en
el desarrollo de los sistemas. Se debe incluir las nociones de Modelo
Conceptual y Modelo Lógico.
•
La nociones básicas de infraestructura para los sistemas de información.
Esto incluye nociones de Redes IP, Internet, Intranet, la Web como
mecanismos de intercambio de información, nociones básicas de seguridad en
redes,etc.
•
Nociones sobre arquitectura de los sistemas de información: Standalone,
Cliente-Servido, Sistema Distribuído,etc.
Parte III. Los principos básicos.
Aquí se deben presentar las nociones más formales de modelado conceptual
con algún modelo concreto (MER y/o UML), la noción de Ontología y sus
similitudes y diferencias con los modelos conceptuales.
También deben presentarse las nociones básicas de modelos lógicos con
diferentes orientaciones: Modelo Relacional y
Lenguajes de consulta
relacionales, Data Warehouse y Olap. Todo esto siempre desde la perspectiva
de un usuario inteligente y fomentando la comunicación con el informático,
mostrando los problemas que se presentan al aplicar estos principios y las
tecnologías vistas anteriormente.
Probabilidad y Estadística (60 horas presenciales)
Teórico-Práctico (ejercicios/laboratorio informático)
Objetivos: Introducción a las herramientas básicas para el estudio de
procesos estocásticos, poniendo especial énfasis en la teoría general de las
Cadenas de Markov y en diversas aplicaciones a modelos evolutivos de
secuencias de ADN y de proteínas. Conocimiento de métodos y técnicas
estadísticas de lo que se conoce usualmente como Statistical Learning; estas
técnicas incluyen, entre otras cosas, herramientas del Análisis Multivariado,
Regresión, Clasificación, etc.
Conocimientos previos exigidos: Se requiere tener un buen manejo de
Teoría de Probabilidad y de Estadística básica, a un nivel equivalente a la del
curso “Bioestadística” de Facultad de Ciencias o del curso de “Probabilidad y
Estadística” de Facultad de Ingeniería.
Metodología de enseñanza: El curso consistirá de clases teóricas y prácticas;
estas últimas involucran la resolución de problemas relacionados con Cadenas
de Markov y la realización de un trabajo práctico en la parte dedicada a
Statistical Learning.
Forma de evaluación: El curso se aprueba con una prueba parcial sobre los
temas de la primera parte, y un trabajo (posiblemente grupal) en lo que refiere
a la segunda parte.
Temario:
Introducción a los Procesos aleatorios.
Cadenas de Markov: propiedad de Markov, clasificación de estados,
probabilidades de absorción, distribuciones estacionarias, ergodicidad de una
cadena y convergencia al equilibrio.
Cadenas de Markov en tiempo continuo.
Aplicaciones a modelos evolutivos de secuencias de ADN y de proteínas.
Estimación de distancias evolutivas. Estimación de los parámetros de una
cadena.
Cadenas de Markov escondidas y aplicaciones a la búsqueda de genes en el
Genoma y al estudio de estructuras secundarias de proteínas.
Introducción general a las técnicas de Statistical Learning.
Métodos de Clasificación y Regresión, Análisis de Clusters.
Algoritmos genéticos.