Principios básicos de Ingeniería Genética

Nombre de la asignatura: Principios básicos de Ingeniería
Genética
Carrera: Ingeniería Bioquímica
Clave de la asignatura: BTF-1004
Horas teoría-horas práctica-créditos 2- 4- 8
2.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
ITLP octubre de 2008
ITLP noviembre de
2008
Agosto de 2009
Participantes
Academia de
Bioquímica e
investigadores de
CIBNOR
Academia de
Bioquímica e
investigadores invitados
de CICIMAR, CIBNOR y
UABCS
Academia de
Bioquímica.
M.C. Reyna de Jesús
Romero Geraldo, M.C.
Jesús Ignacio González
García, M.C. Mauricio
S. Rodríguez Ojeda
Observaciones
(cambios y justificación)
Análisis de la pertinencia
Desarrollo del contenido de
la especialidad. Y
elaboración de contenidos
sintéticos de los programas
de estudio.
Desarrollo del programa por
unidades de aprendizaje,
para el registro de la
especialidad, según retícula
2005.
3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA
a) Relación con otras asignaturas del plan de estudio
b)
Aport
ación
de la
asign
atura
al
perfil
del
egres
ado
Anteriores
Posteriores
Asignaturas
Temas
Biología
Todos
Bioquímica II
Todos
Microbiología
Asignaturas
Temas
Ninguno
Todos
Proporciona al alumno los conocimientos y habilidades necesarias (teóricos y prácticos) que le
permitan, mediante el uso de técnicas básicas la manipulación de organismos modelo para
problemas científicos.
4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO
El alumno conozca, comprenda y aplique las bases teóricas de los métodos utilizados en la
tecnología del DNA recombinante, así como sus aplicaciones a las áreas de la Biología
animal, vegetal y humana.
5.- TEMARIO
Unidad
Temas
Subtemas
1
Introducción a la Ingeniería 1.1. Objetivos y alcance de la Ing.
Genética
Genética
1.2. Desarrollo de la tecnología del DNA
recombinante
1.3. Debate inicial y estado actual.
1.4. Aplicaciones: aislamiento de genes;
caracterización molecular de genes;
Proyecto genoma.
2
Manipulación del DNA
2.1. Métodos de purificación de ácidos
nucleicos.
2.2. Preparación de DNA genómico
Procariota e Eucariota.
2.3. Preparación de DNA plasmidico y
fagos.
2.4. Purificación de RNA.
3
Enzimas de restricción
3.1. Tipos y utilización.
3.2. Mapas de Restricción.
3.3. Otras enzimas: DNA polimerasas,
transcriptasa
inversa,
transferasa
Terminal, ligasas.
4
Obtención
de
DNA 4.1. Esquema general.
recombinante.
4.2. Métodos básicos de clonación.
4.3. Vectores de clonación.
4.4. Tipos de vectores: Plásmidos, fagos
y cósmicos. YACs.
4.5. Vectores de expresión.
5
Clonación
5.1. Transformación y transfección.
5.2. Eficacia y eficiencia de los sistemas
más usuales.
5.3. Selección de clones recombinantes.
6
Técnicas básicas de biologías 6.1. Amplificación por PCR: Esquema
molecular
general del método. Parámetros.
Posibilidades
y
restricciones.
Aplicaciones.
6.2. Hibridación de ácidos nucleicos.
Fundamentos
teóricos.
Sondas
moleculares. Métodos de marcaje y
detección. Métodos de transferencia.
6.3.
Secuenciación
de
DNA.
Fundamentos teóricos, Metodología
básica.
Secuenciación
automática.
Nuevas tecnologías.
7
Genotecas
7.1. Tipos, ventajas y restricciones.
7.2. Rastreo de genotecas
7.3. Sondas a utilizar.
7.4. Paseo cromosómico
6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS



Preparación de soluciones.
Manejo de microorganismos y su metabolismo.
Conceptos del metabolismo estructural de ácidos nucleicos.
7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
1. Realizar investigación sobre los principios básicos de métodos de purificación de
ácidos nucleicos.
2. Realizar discusión sobre la transmisión de la información genética en células
eucariotas y procariotas.
3. Realizar discusión sobre la organización del genoma eucariótico y procariótico.
4. Realizar investigaciones bibliográficas o documentales sobre la preparación de
muestras, extracción y análisis de ácidos nucleicos.
5. Realizar búsquedas de información sobre laboratorios que se dedican a investigar y
preparar sondas y secuenciación de ácidos nucleicos.
6. Realizar investigaciones de los criterios de selección de organismos modelo para
investigación científica.
7. Discusiones grupales de los diversos métodos para técnicas de Hibridación de ácidos
nucleicos. Preparación y marcaje de sondas para hibridación.
8. Visitas a centros de investigación CIBNOR y CICIMAR (laboratorios de genética
molecular).
9. Realización de proyectos de temas específicos.
10. Asistencia a conferencias y congresos de temática relacionada con la especialidad.
8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
1. Presentación de seminarios de discusión de resultados.
2. Asistencia, participación y reporte de prácticas, experimentos y visitas.
3. Entrega de ensayos sobre lecturas de artículos científicos y de divulgación.
9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE
UNIDAD 1.- Introducción a la Ingeniería Genética
Objetivo
Educacional
El alumno conocerá
los criterios para
combinar y manipular
moléculas de DNA de
distinta procedencia.
Actividades de Aprendizaje
Con el fin de verificar si se logró el
contenido educacional es necesario que el
alumno:
Elabore una investigación documental sobre
genómica.
Prepare tablas cronológicas sobre la
evolución de la tecnología de DNA
Fuentes de
Información
Todos
recombinante desde 1970 a la fecha.
Elabore un reporte sobre el empleo de la
diversidad genética para la mejora genética.
Investigue técnicas moleculares para
comparación e identidad de ARN/ADN.
UNIDAD 2.- Manipulación de DNA
Objetivo
Educacional
El alumno conocerá
las técnicas básicas
para la manipulación
del DNA.
Fuentes de
Información
Elabore diagramas de flujo sobre métodos Todos
de purificación de DNA/RNA.
Elabore un esquema sobre la estructura de
DNA genómico y RNAs y DNA plasmidico.
Elabore material didáctico sobre la
transmisión de la información genética.
Realice investigación documental sobre
Magnitud y características del genoma
nuclear eucariota vs. mitocondrial.
Actividades de Aprendizaje
UNIDAD 3.- Enzimas de Restricción
Objetivo
Educacional
El alumno conocerá y
empleará las
herramientas de las
tecnologías basadas
en el DNA
Fuentes de
Información
Realice
investigación
documental Todos
relacionada a cómo los organismos vivos
emplean DNA y RNA para almacenar y
transferir información genética.
Identificar las formas en que es manipulado
constantemente en la naturaleza el DNA.
Realice investigación bibliográfica sobre
métodos de purificación e identificación de
enzimas
celulares
empleadas
en
manipulación de DNA.
Actividades de Aprendizaje
UNIDAD 4.- Obtención de DNA recombinante.
Objetivo
Educacional
El alumno aprenderá
a combinar
moléculas de DNA de
distinta procedencia.
Fuentes de
Información
Realice una investigación bibliográfica y Todos
elabore una tabla sobre sitios de restricción.
Construir moléculas recombinantes de
papel.
Elabore una tabla informativa sobre tipos de
vectores de clonación y los criterios de
clasificación.
Elabore un esquema de un plasmado
artificial identificando toda su estructura.
Elabore un resumen comparativo entre
vector de clonación vs. Vector de expresión
Actividades de Aprendizaje
UNIDAD 5.- Clonación.
Objetivo
Fuentes de
Actividades de Aprendizaje
Educacional
Información
El alumno conocerá Conocer la genética a través de Gregor Todos
las
técnicas
de Mendel y algunos de los problemas de
clonación.
genética.
Investigar el concepto de DNA, así como
mutaciones y alteraciones del código
genético.
Investigan el concepto de clonación, sus
etapas y algunas biografías de científicos
que han realizado experimentos de
clonación.
Elabore un análisis ético, legal, social y
humano que ha ido mas allá de la
investigación científica propiamente dicha
en el tema de la clonación.
UNIDAD 6.- Técnicas básicas de biología molecular.
Objetivo
Educacional
El alumno conocerá
las técnicas básicas
para la amplificación
y transferencia del
DNA.
Fuentes de
Información
Elabore una presentación didáctica sobre Todos
los
fundamentos
de
los
métodos
moleculares:
PCR,
Hibridación
y
Secuenciación.
Realice investigación documental de las
aplicaciones de la PCR: diagnostico de
enfermedades, medicina forense y estudios
evolutivos.
Realice la detección de secuencias
específicas de DNA. Hibridación Southern.
Actividades de Aprendizaje
UNIDAD 7.- Genotecas
Objetivo
Educacional
El alumno conocerá
los
métodos
de
detección y selección
para describir el clon
que contiene el DNA
buscado.
Fuentes de
Información
Describa las características diferenciales Todos
entre tipos de genotecas.
Elabore un esquema sobre la estructura de
DNA genómico y RNAs y DNA plasmidico.
Realizar una Detección de una secuencia
específica de DNA: Análisis de hibridación.
Actividades de Aprendizaje
10. FUENTES DE INFORMACIÓN
Libros:
1. Aussubel, F., Brent, R., Kingston, R.E., Moore, D.D., Seidman, J.G., Smith, J.A. y Struhl,
K. (Eds.). 2000. Short protocols in molecular biology. 4th Edition. John Wiley and Sons,
Inc.U.S.A.
2. Hames, B.D. y Rickwood, R. (Eds). 1990. Gel electrophoresis of proteins: a practical
approach. Second Edition. Second edition. IRL Press at Oxford University Press, Oxford
England. 383 p.p.
3. McPherson MJ, Quirke P and Taylor GR. 1996. PCR1. A practical
approach. Oxfor
University Press. 251 pp.
4. Rickwood, R. y Hames, B.D. (Eds).1990. Gel electrophoresis of nucleic acids: a practical
approach. Second edition. IRL Press at Oxford University Press, Oxford England. 311
p.p.
5. Ross J. 1998. Nucleic acid hybridization. Essential Techniques. John Wiley & Sons,
England. 154 pp.
6. Sambrook J and Russell D. 2001. Molecular Cloning: A laboratory manual. Third Edition.
CSHL Press, N.Y. (three-book set) 2,344 pp.
7. Sambrook J and Russell D. 2006. The condensed protocols. From Molecular Cloning: A
laboratory manual. CSHL Press, N.Y. 800 pp.
8. Watson, J.D., Hopkins, N.H., Roberts, J.W., Steitz, J.A. y Weiner, A.M. (Eds.).1987.
Molecular Biology of the Gene. 4th Edition. Vol. 1 y 2. Benjamin/Cummings, Menlo
Park, CA.1189 p.p.
Revistas:
1. BioTechniques
2. Methods in Molecular Biology
11. PRÁCTICAS
1. Vectores de clonación: técnicas básicas de manipulación.
2. Extracción y purificación de DNA de fagos y plasmados
3. Digestión con enzimas de restricción.
4. Electroforesis en geles de agarosa.
5. Obtención de clones recombinantes: Métodos de ligación.
6. Transformación y transfección.
7. Selección e identificación de clones recombinantes.
8. Expresión en E. coli de moléculas de DNA clonadas.
9. Elaboración de mapas de restricción.
10. Hibridación de ácidos nucleicos: Southern blot
11. Amplificación de DNA por PCR.
12. Detección y caracterización de los productos de PCR.
13. Análisis de secuencias.