Ingeniería genética molecular

Ingeniería genética molecular - Curso 3º - Grado de Biotecnología (2011/12)
Guía de la asignatura
Créditos: 6 ECTS (150 horas - Teóricas: 30 - Prácticas: 20 - Trabajo personal: 100)
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO
..Is a new scientific revolution that could change the lives and
futures of citizens as dramatically as did the Industrial
Revolution two centuries ago and the computer revolution today.
The ability to manipulate genetic material to achieve specified
outcomes in living organism... promises major changes in many
aspects of modern life.. (U.S. Office of Technology Assessment,
1987; citado en el capítulo 1º del texto de Glick y Pasternak)
La Ingeniería genética molecular hace referencia al conjunto de estrategias, métodos y
herramientas que permiten manipular directamente el material genético (y el RNA) con objetivos
precisos, bien sean relacionados con una investigación básica, comprensión de las bases
moleculares de un fenómeno biológico, o aplicada, obtención de un servicio o producto útil
(incluido un ser vivo) y, por tanto, de interés comercial. Esta nueva forma de ingeniería biológica,
iniciada hace pocas décadas y de desarrollo explosivo, tiene su base en los crecientes avances
conceptuales y técnicos en distintos campos de investigación, en particular de la Genética, la
Bioquímica, la Microbiología, la Biología celular y la Inmunología.
La habilidad más sobresaliente y reconocida que brinda la Ingeniería genética molecular es la de
transferir unidades genéticas específicas de unos organismos a otros, casi sin limitación, salvando
así las barreras naturales de intercambio genético (transgénesis). Tal habilidad ofrece innumerables
aplicaciones que van desde la producción masiva y rentable de proteínas de interés (insulina,
factores de coagulación, hormona del crecimiento, etc.), mediante la transferencia efectiva de los
genes correspondientes a organismos de crecimiento fácil y barato, hasta la “creación” de
variedades vegetales o razas animales con nuevas capacidades genéticas útiles (mayor producción
y/o superior calidad, resistencia a condiciones desfavorables o plagas, etc.). Pero no es ésta, ni
mucho menos, la única habilidad destacable que proporciona la Ingeniería genética molecular. A
modo de ejemplo, puede citarse la alteración específica in vitro de una secuencia de nucleótidos
(mutagénesis dirigida) para la posterior modificación in vivo de la estructura o modo de expresión
de unidades genéticas concretas, la amplificación a voluntad de un tramo predeterminado de DNA
(reacción en cadena de la polimerasa o PCR), o la activación/desactivación in vivo de la expresión
de genes concretos sin modificar su secuencia (RNAs de interferencia), habilidades todas ellas con
innumerables aplicaciones en investigación básica o aplicada, incluidos el diagnóstico clínico o la
terapia génica.
El objetivo de esta asignatura es introducir al alumno en el conjunto de las estrategias, métodos y
herramientas de la Ingeniería genética molecular. Se hará énfasis, por tanto, en los aspectos
metodológicos, con independencia de posibles finalidades concretas, pero se aprovechará la
presentación de las distintas técnicas para ofrecer ejemplos significativos de sus aplicaciones.
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE
Los resultados de aprendizaje esperados están recogidos en la “Memoria del Grado de
Biotecnología” que puede consultarse en la siguiente página web:
http://www.um.es/web/biologia/contenido/estudios/grados/biotecnologia/documentacion
DESARROLLO DEL CURSO
Clases de teoría:
Exposición por el profesor de los temas del programa que se incluye más adelante. El alumno
recibirá una hoja resumen de cada tema, con referencias a los textos que se citan en esta guía,
direcciones de interés en “Internet”, etc. Las ilustraciones empleadas por el profesor estarán
disponibles para el alumno a través del sistema informático que ofrece la Universidad de Murcia.
Prácticas de laboratorio
El trabajo práctico consistirá en la ejecución, por parejas de alumnos, de todos los pasos
posibles de un experimento de clonación de un gen en un vector bacteriano, su introducción en la
bacteria hospedadora y el análisis del resultado obtenido. Se establecerán dos grupos de prácticas,
cada uno de los cuales trabajará durante media jornada de cinco días consecutivos.
Nota: esta actividad es obligatoria para aprobar la asignatura.
Seminarios
Impartidos por grupos de un máximo de tres alumnos (cuatro sólo si es necesario para
completar la lista). Consistirá en la exposición durante un máximo de 20 minutos de una
publicación científica original relacionada con algún tema del curso, seguida de un debate de 5
minutos. Serán publicaciones que hoy consideramos históricas o pioneras en el campo de la
Ingeniería genética molecular, o publicaciones recientes especialmente novedosas. En principio,
el profesor ofrecerá una lista de publicaciones a distribuir al azar entre los distintos grupos. No
obstante, los grupos que estuvieran interesados en alguna publicación no incluida en la lista
pueden utilizarla para su seminario, previa consulta con el profesor.
Nota: Esta actividad no es obligatoria pero la asistencia a los seminarios sí lo es.
Tutorías
Para cualquier consulta individual, los profesores del curso estarán a disposición de los
alumnos en el horario que se indica más adelante. También pueden realizarse consultas mediante
la vía electrónica que ofrece la Universidad de Murcia.
EVALUACIÓN Y CALIFICACIONES
1. Examen de teoría: Habrá un examen final escrito, con una calificación máxima de 60 puntos.
2. Prácticas: Se valorará la asistencia, interés y dedicación al trabajo y la respuesta a un breve
cuestionario individualizado al final del trabajo práctico.
Calificación máxima en este apartado: 20 puntos.
3.- Seminarios: El profesor valorará el grado de comprensión del tema, así como el orden y
claridad de la exposición. A esa valoración se añadirá la de los propios alumnos asistentes y no
implicados en cada exposición.
Calificación máxima en este apartado: 20 puntos (10 del profesor y 10 de los alumnos)
Para aprobar la asignatura es preciso haber obtenido un mínimo de 30 puntos en el examen de
teoría y un mínimo de 50 puntos en el conjunto de las actividades evaluadas.
PROFESORADO
Francisco J. Murillo Araujo ([email protected]).
- Responsable general del curso y de las clases de teoría.
- Horario de tutorías: lunes, martes y miércoles, de 12:00 a 14:00 (salvo horas de clase).
Mª Carmen Polanco de la Puente ([email protected]).
- Responsable de las prácticas.
- Horario de tutorías: martes y miércoles, de 12:00 a 14:00.
BIBLIOGRAFÍA
No existen textos que cubran bien todo el contenido de la asignatura. Se hará referencia a los
siguientes:
Glick, Pasternak y Patten: MOLECULAR BIOTECHNOLOGY: Principles and Aplications of
Recombinant DNA, 4ª edición. ASM Press (2010).
Brown: Genomas 3, Ed. Panamericana (2008).
Watson, Myers, Caudy y Witkowski: Recombinat DNA: genes and genomes, a short course, 3ª
edición. Freeman and Company (2007).
Strachan y Read, Human Molecular Genetics, 4ª edición Garland Science (2011).
En determinados temas se incluirán referencias a otros textos o artículos originales.
WEB
Introduciendo en un buscador términos como genetic engineering o similares aparecen
centenares de páginas webs con información, publicaciones, videos, etc. relacionados con la
Ingeniería genética molecular.
Tres páginas de particular interés
- Genoma España: http://www.gen-es.org/
Fundación del sector público estatal que impulsa el desarrollo tecnológico, la transferencia de
conocimiento y la innovación, principalmente en el sector biotecnológico. La página incluye
noticias, publicaciones, divulgación, etc. En la pestaña “El sector” aparece una bolsa de empleo.
- Asociación española de bioempresas (ASEBIO): http://www.asebio.com/
Novedades sobre actividades de las empresas biotecnológicas españolas y de la propia
asociación. En la pestaña de “Servicios” aparece una bolsa de empleo.
- Genetic engineering & biotechnology news (GEN): http://www.genengnews.com/
Revista gratuita “on line” de gran prestigio que incluye novedades científicas y empresariales, al
nivel internacional, relacionadas con la Biotecnología en general, pero con abundantes referencias
a aspectos de la Ingeniería genética molecular.
PROGRAMA
1.- Introducción a la Ingeniería genética molecular.
2.- Herramientas básicas en ingeniería genética molecular (I): enzimas de restricción y otras
enzimas de acción específica sobre ácidos nucleicos.
3.- Herramientas básicas en ingeniería genética molecular (II): Vectores procarióticos y eucarióticos
(de clonación, de expresión, sonda de promotores y otros).
4.- La técnica de la PCR en ingeniería genética molecular.
5.- Estrategias y métodos para la identificación y clonación de genes específicos
6.- Estrategias y métodos de mutagénesis in vitro de genes
7.- Estrategias para la inactivación in vivo de genes. Los ARN de interferencia
8.- Transferencia de genes a células de mamíferos
9.- Animales transgénicos. Los ratones como modelo en terapia génica
10. - Aplicaciones de la ingeniería genética a la mejora animal
11.- Ingeniería genética en plantas: transformación mediada por Agrobacterium y otros sistemas de
transformación.
13. - Animales y plantas como biorreactores para la producción de compuestos de interés.
14.- Ética e Ingeniería genética.