UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA COORDINACIÓN DE FORMACIÓN BÁSICA COORDINACIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONAL Y VINCULACIÓN UNIVERSITARIA PROGRAMA DE UNIDAD DE APRENDIZAJE I. DATOS DE IDENTIFICACIÓN 1. Unidad Académica (s): Facultad de Ciencias Marinas 2. Programa (s) de estudio: Licenciatura (s): Biotecnología en Acuacultura 3. Vigencia del plan: 2007-1 4. Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Genética Acuícola 5. Clave 9090 6. HC 3 HL 4 HT 0 HPC 0 HCL 0 HE 3 CR 10 7. Ciclo Escolar: 2012-1 8. Etapa de formación a la que pertenece: _Disciplinaria_ 9. Carácter de la Unidad de Aprendizaje: Obligatoria XXXX Optativa __________ 10. Requisitos para cursar la Unidad de Aprendizaje: Ninguno Formuló: Dra. Ivone Giffard Mena, Dr. Luis Manuel Enriquez Paredes Fecha: 31 de Enero del 2012 Cargo: Subdirector Vo. Bo. Dr. Juan Guillermo Vaca Rodríguez II. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO Genética Acuícola es una asignatura obligatoria para el estudiante del 5to semestre de la licenciatura de Biotecnología en Acuicultura. Su propósito es que el alumno adquiera los conocimientos básicos de Biología Molecular y Genética, mediante una metodología científica, para estudiar poblaciones animales y familiarizarlo con las estrategias de manejo de los recursos genéticos de los programas de crianza y selección. Para ello se utilizarán métodos de análisis de parámetros fenotípicos y genotípicos, así cómo ejemplos que logren aportar las bases para un buen desempeño profesional en esta disciplina. III. COMPETENCIA (S) DEL CURSO Desarrollar un programa de selección hipotético considerando aspectos fundamentales que permitan la mejora fenotípica de especies acuícolas. Utilizará técnicas básicas de Biología Molecular y Genética (como extracción de material genético; ADN, ARN y Proteínas, y lo amplificará por PCR). Aplicará métodos de análisis de parámetros fenotípicos y genotípicos, manejará algunos de los programas de cómputo más comunes para el análisis de secuencias (búsqueda de recursos y uso de herramientas en la base de datos electrónica GenBank, alineamientos, diseño de cebadores y construcción de árboles filogenéticos). Con estas herramientas el estudiante podrá generar estrategias de manejo de los recursos genéticos de los programas de crianza y selección para estimar los niveles de variabilidad evaluar el grado de salud genética de los organismos en cultivo acuícola a partir de los marcadores moleculares más comunes, con una actitud responsable basada en la ética y el respeto por el medio ambiente. IV. EVIDENCIA (S) DE DESEMPEÑO >Trabajo de investigación sobre el origen de la vida basado en la hipótesis del mundo del RNA y principales teorías evolutivas. >Ejercicios para descifrar el código genético y llevar a cabo reacciones de PCR. >Diseño y presentación oral ante el grupo sobre un proyecto de un programa de selección desarrollado en el Estado de Baja California. >Reportes del laboratorio. UNIDAD 1 PANORAMA HISTÓRICO Contenido V. DESARROLLO POR UNIDADES Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería genética sobre organismos acuáticos con ética y responsabilidad. Duración: 3 hrs de teoría y 4 hrs laboratorio. 1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos. 1.1 Cronología de descubrimientos en el campo de la genética. 1.2 Progreso acuícola. 1.3 Perspectivas biotecnológicas en la acuacultura. UNIDAD 2 EL MATERIAL GENÉTICO Contenido V. DESARROLLO POR UNIDADES Competencia: Detallar las formas de organización y diferenciación celular a nivel molecular, mediante la descripción de las estructuras del ADN, del ARN y de las proteínas para establecer la función de los ácidos nucleicos con disciplina y voluntad. Duración: 7 hrs de teoría y 16 hrs laboratorio. 2. La naturaleza del material genético y el código genético. 2.1 Organización celular. 2.2 División celular. 2.3 Diferenciación celular. 2.4 Acido deoxiribonucleico: ADN 2.5 Acido ribonucleico: ARN 2.6 El código genético. 2.7 Estructura proteica. UNIDAD 3 REPLICACIÓN, TRASCRIPCIÓN, Y TRADUCCIÓN Contenido V. DESARROLLO POR UNIDADES Competencia Entender cómo una célula duplica y repara su material genético a partir del ADN, mediante la lectura y decodificación de código genético, para comprender como la célula utiliza la información contenida en su genoma, con emoción y una actitud positiva. Duración: 3 hrs de teoría y 8 hrs laboratorio. 3. Replicación, trascripción, y traducción del material genético. 3.1 Replicación y reparación del ADN. 3.2 Mecanismos de trascripción. 3.3 Síntesis de proteínas. UNIDAD 4 REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN Contenido V. DESARROLLO POR UNIDADES Competencia: Señalar los principios y mecanismos que permiten la expresión selectiva de genes, mediante la comparación del procesado de la información genética en diferentes tipos de células (eucariotas y procariotas), para poder controlar los niveles de expresión, con ética y proposición. Duración: 2 hrs de teoría. 4. Regulación de la expresión genética 4.1 Control trasncripcional: Operon. 4.2 Proteínas reguladoras: Riboswitch. 4.3 Control post-transcripcional: ARN de interferencia. 4.4 Epigenética. V. DESARROLLO POR UNIDADES UNIDAD 5 GENÉTICA MENDELIANA. Contenido Competencia: Precisar cómo se heredan las características biológicas, mediante deducción mendeliana, para poder obtener rasgos deseados en las líneas seleccionadas con rigor, disciplina y organización. Duración: 6 hrs de teoría. 5. Genética mendeliana. 5.1 Dominancia y recesividad. 5.2 Segregación. 5.3 Cromosomas, genes y alelos. 5.4 Genotipo y fenotipo. 5.5 Bases cromosómicas de la herencia y heredabilidad. V. DESARROLLO POR UNIDADES UNIDAD 6 GENÉTICA POBLACIONAL Contenido Competencia: Constatar las leyes que gobiernan la transmisión de la información genética hereditaria de una generación a la siguiente en una población, mediante la comprensión de las técnicas base de Biología Molecular, para poder evaluar los cambios de variabilidad genética con certeza y precisión. Duración: 6 hrs de teoría y 8 hrs de laboratorio. 6. Genética poblacional. 6.1 Genética de poblaciones. 6.2 Técnicas para medir la variación genética (RFLP, VNTR, RAPD, AFLP, Clonación, Secuenciación, SNP, QTL). 6.3 Polimorfismo y heterocigosidad. V. DESARROLLO POR UNIDADES UNIDAD 7 CAMBIO EVOLUTIVO Contenido Competencia: Especificar cómo ha ocurrido la evolución, mediante el entendimiento de los procesos de mutación, deriva génica, selección natural y migración, para descifrar las formas de recombinación del material genético y poder obtener organismos transgénicos con ética, sabiduría e integridad. Duración: 3 hrs de teoría. 7. Procesos del cambio evolutivo 7.1 Teorías evolutivas de las poblaciones: Selección natural y deriva génica. 7.2 Evolución del material genético y organismos genéticamente modificados. V. DESARROLLO POR UNIDADES UNIDAD 8 VARIABILIDAD GENÉTICA EN POBLACIONES NATURALES Contenido Competencia: Explicar los efectos de la localización geográfica, de las condiciones medioambientales y de las fuerzas selectivas sobre la variación genética y la estructura de una población, mediante el análisis de los resultados del confinamiento de las especies domesticadas sobre poblaciones silvestres, para valorar el impacto potencial de un programa de selección genética con seriedad y respeto. Duración: 3 hrs de teoría y 8 de laboratorio. 8. Variabilidad genética en poblaciones naturales. 8.1 Consanguinidad. 8.2 Coadaptación, especiación y filogenia. 8.3 Variabilidad y estructura genética en las poblaciones naturales. V. DESARROLLO POR UNIDADES UNIDAD 9 CARACTERES CUANTITATIVOS Contenido Competencia: Referir los factores clave que determinan el desarrollo de los organismos y que son deseables en un programa de selección, mediante observaciones en campo, para dar propuestas de manejo con convicción y confianza. Duración: 5 hrs de teoría y 8 hrs laboratorio. 9. Caracteres cuantitativos en organismos acuáticos 9.1 Tasa de crecimiento. 9.2 Eficiencia de conversión alimenticia. 9.3 Sobrevivencia. 9.4 Reproductivos. 9.5 Resistencia a enfermedades. V. DESARROLLO POR UNIDADES UNIDAD 10 MODELOS NUMERICOS Contenido Competencia: Aplicar métodos matemáticos, mediante el uso de programas computacionales específicos, para estimar componentes de similitud o varianza genética entre individuos de una población con compromiso y cooperación. Duración: 7 hrs de teoría y 8 hrs laboratorio. 10. Métodos para estimar parámetros fenotípicos y genéticos de la descendencia 10.1 Genética cuantitativa. 10.2 Diversidad genética. 10.3 Programas de análisis de datos genéticos. UNIDAD 11 PROGRAMA DE SELECCIÓN Contenido V. DESARROLLO POR UNIDADES Competencia: Establecer procedimientos para obtener rasgos deseables en una población (heredados de una generación a la siguiente), mediante la predicción numérica de la eficacia de los métodos elegidos con base en base en la respuesta genética esperada para un determinado set de parámetros. Esto con la finalidad de diseñar programas que salvaguarden los recursos genéticos en producción con optimismo, valoración y seguridad. Duración: 3 hrs de teoría y 4 hrs laboratorio. 11. Aplicabilidad de la genética en la granja acuícola. 11.1 Estrategias de crianza. 11.2 Métodos de selección. 11.3 Diseño de programas de crianza. 11.4 Evaluación del cambio genético. VI. ESTRUCTURA DE LAS PRÁCTICAS No. de Práctica Competencia Descripción Material de Apoyo Duración 1 Percibir el funcionamiento de los laboratorios de Ecología Molecular y Genética, mediante una visita guiada, para que el estudiante conozca el equipo y se familiarice con los proyectos y cuidados básicos con respeto y atención. FUNCIONAMIENTO DE LOS LABORATORIOS DE ECOLOGÍA MOLECULAR Y GENÉTICA Redactar informe de laboratorio. Reglas de los Laboratorios del cuérpo Académico de Ecología Molecular (CAEM). 1 sesión (4 horas) 2 Planificar propuesta de programa de selección, mediante la visita a una granja de cultivo acuícola en el Estado de BC, para proponer un programa de mejora genética con entusiasmo, dedicación y cooperación. VISITA A UNA GRANJA DE CULTIVO ACUÍCOLA Anotar observaciones realizadas en campo y sobre las necesidades de los productores. Libreta del laboratorio. 2 sesiones (8 horas) 3 Extraer acido deoxiribonucleico (ADN) en el laboratorio para evaluar su cantidad por espectrofotometría y su calidad con gel de agarosa con higiene y orden. ACIDO DEOXIRIBONUCLEICO (ADN) Redactar reporte de laboratorio con método científico. Manual del laboratorio con 2 sesiones procedimiento de (8 horas) extracción, libreta de laboratorio, pipeteadores automáticos, puntas, tubos eppendorf, soluciones de extracción, espectrofotómetro, cámara de electroforesis horizontal, lámpara uv. 4 Extraer acido ribonucleico total (ARNt) en el laboratorio para evaluar su cantidad por espectrofotometría y su calidad con gel de agarosa con higiene y orden. ACIDO RIBONUCLEICO (ARN) Redactar reporte de laboratorio con método científico. Manual del laboratorio con 2 sesiones procedimiento de (8 horas) extracción, libreta de laboratorio, pipeteadores automáticos, puntas, tubos eppendorf, soluciones de extracción, espectrofotómetro, cámara de electroforesis horizontal, lámpara uv. 5 Extraer Proteínas en el laboratorio para evaluar su calidad y cantidad con gel de acrilamida con higiene y orden. PROTEÍNAS Redactar reporte de laboratorio con método científico. Manual del laboratorio con procedimiento de extracción, libreta de laboratorio, pipeteadores automáticos, puntas, tubos eppendorf, soluciones de extracción, cámara de electroforesis vertical. 2 sesiones (8 horas) 6 Realizar un PCR en el laboratorio, verificar la amplificación en gel e interpretar resultados, esto a partir de las extracciones del ADN, para evaluar la presencia/ausencia de cierto gen en una muestra biológica, con cooperación y organización. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR) Redactar reporte de laboratorio con método científico. Manual del laboratorio con procedimiento para preparar la reacción, libreta del laboratorio, pipeteadores automáticos, puntas, tubos eppendorf, mix de reacción, 2 sesiones (8 horas) termociclador, cámara de electroforesis, lámpara uv. 7 Obtener secuencias de ácidos nucleicos y proteínas, mediante acceso a bancos de información genética disponibles en Internet para alinear secuencias, construir de árboles filogenéticos y diseñar cebadores/primers para PCR con atención y curiosidad. ANÁLISIS DE SECUENCIAS DE ÁCIDOS NUCLEICOS Y DISEÑO DE PRIMERS. Entregar archivo con procedimiento realizado en el taller. Manual del laboratorio con guía para el uso de los programas, computadora, Internet. 2 sesiones (8 horas) 8 Obtener valores de H, FST y Ne mediante el uso de programas de análisis de datos disponibles en Internet para estimar los niveles de variabilidad y salud genética de una población con atención y curiosidad. ANÁLISIS NUMÉRICO DE DATOS Entregar archivo con procedimiento realizado en el taller. Manual del laboratorio con guía para el uso de los programas, computadora, Internet. 2 sesiones (8 horas) 9 Diseñar un programa de manejo para una especie acuícola de interés local a partir de información obtenida en campo y en bibliografía para poner en práctica los conceptos vistos en clase con compromiso para la solución de una problemática real. PROPUESTA DE PROYECTO DE DISEÑO DE UN PROGRAMA DE MANEJO GENÉTICO EN GRANJA ACUÍCOLA. Presentar por equipos, mediante exposición oral ante el grupo e invitados, los resultados de su investigación. Entregar reporte escrito con todos los procedimientos vistos en clase. Computadora, proyector. 1 sesión (4 horas) VII. METODOLOGÍA DE TRABAJO Técnica Didáctica: En clases teóricas el maestro empleará una presentación oral con apoyo de diapositivas u otros materiales audiovisuales y pizarrón, para explicar al alumno los conceptos de manera clara y breve. Demostrará al estudiante la importancia de los conocimientos mediante la ejemplificación de diversas situaciones. En laboratorio el maestro proporcionará al estudiante los materiales necesarios para realizar la práctica correspondiente a la sesión iniciando la clase con una explicación de las actividades a realizar. Actividades Didácticas: Se sugiere poner énfasis en el empleo de las siguientes herramientas metodológicas: Motivar a los alumnos que desarrollen investigación mediante la búsqueda de conceptos propios del área y cuestionarlos sobre lo estudiado. Estimular su capacidad de síntesis e investigación mediante elaboración de ensayos sobre temas vistos en clase. Proporcionar a los alumnos orientación sobre la toma correcta de muestras de organismos acuáticos para obtener tejidos específicos (disección y procesado) de manera higiénica y sin contaminación y resaltar los cuidados en el laboratorio durante la extracción del material genético (ADN, ARN) y proteínas. Vigilar la aplicación del método científico durante la entrega de cada reporte de laboratorio, proporcionar revisiones. Alentar su capacidad de investigación y de comunicación oral mediante exposición pública. Incentivar el uso de herramientas computacionales en línea mediante el acceso a bancos de genes y programas de genética gratuitos. ASPECTO TEORICO: 55% ASPECTO PRÁCTICO: 45% VIII. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 3 Exámenes parciales 40 % Tareas y exposiciones en clase 10 % Participación en clase 5 % Reportes de Prácticas de Laboratorio 25 % Trabajo final Participación en laboratorio 15 % 5% IX. BIBLIOGRAFÍA Básica Alberts, B. 2008. Molecular biology of the cell. 5ta Ed. Garland Science. New York, USA. 1268 pp. Ayala, F.J. y J.A. Kiger. 1984. Genética Moderna. Fondo Complementaria Conner, J.K. 2004. A primer of Ecological Genetics. Sinauer Associates 304 pp. Falconer, D.S. y T.F.C. Mackay. 1996. Introduction to quantitative Educativo Interamericano. México. 836 pp Beaumont, A.R. y K. Hoare. 2003. Biotechnology and Genetics in Fisheries and Aquaculture. Blackwell Publishing. Oxford, USA. 158 pp. Bert, T.M. 2007. Ecological and genetic implications of aquaculture activities. Springer, 545 pp. Dunham, R.A. 2004. Aquaculture and fisheries biotechnology: genetic approaches. CABI Publishing. Cambridge, USA. 372 pp. Gjedrem, T. 2005.Selection and breeding programs in aquaculture. Springer. New York, USA. 364 pp. Griffiths, A.J.F. 2008. Introduction to genetic analysis. W.H. Freeman and Co., 838 pp. Lutz, Ch.G. 2001. Practical genetics for aquaculture. Fishing News Books. Oxford, USA. 235 pp. Robinson, T. R. 2010. Genetics For Dummies. Wiley publishing. 364 pp. genetics. 4th edition. Longman. London and New York. USA. 562 pp National Center for Biotechnology Information: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ Sambrook, J. 2001. Molecular cloning : a laboratory manual Cold Spring Laboratory, 3 volumenes. Paniagua-Michel, J.J. 2009. Biotecnología Marina. AGT editor. 431 pp. Lewin, B. Genes IX. Jones and Bartlett Publishers. Sudbury, MA. 892 pp. Hartwell L., Hood L., Goldberg M. y Reynolds A. 2010. Genetics: From Genes to Genomes. McGraw-Hill. Hedrick PW. 2009. Genetics of Populations. Jones & Bartlett Learning. Futuyma, D. 2009. Evolution. Sinauer Associates. 633 pp. Coyne J.A. 2004. Speciation. Sinauer Associates. 545 pp.