FORMATO INSTITUCIONAL DE CURSOS REGULARES TITULO DEL CURSO: PROGRAMA DE POSTGRADO: CURSO: PROFESOR TITULAR: CLAVE DE PROFESOR COLABORADOR (ES): (ANOTAR NOMBRE Y CLAVE DE CADA PROFESOR CORREO ELECTRÓNICO: TELÉFONO: Evolución Molecular________________________________________ Fitosanidad – Entomología y Acarología Teórico/Practico Obdulia L. Segura León X01910 [email protected] 595 95 20200 Ext: 1622 CLAVE DEL CURSO: ENT 611 EDIFICIO/PLANTA/NÚMERO IFIT 206 PRE-REQUISITOS: Biología Molecular TIPO DE CURSO: PERIODO: [ ] [ ] [ x ] [ ] [ x ] [ ] Teórico Práctico Teórico-Práctico Primavera Verano Otoño SE IMPARTE A : MODALIDAD: [ x ] Maestría en Ciencias [ x ] Doctorado en Ciencias [ ] Maestría Tecnológica [ x ] [ ] [ ] CRÉDITOS: HORAS Presencial No presencial Mixto 3 45 HORAS PRÁCTICA: 28 45 LABORATORIO __28_______________ 146 (2 horas x 1h clase) CAMPO ___________________ 219 INVERNADERO ___________________ TEORÍA: Presenciales Extra clase Total Nota: Un crédito equivale a 64 horas totales (presenciales y extra clases) OBJETIVO GENERAL DEL CURSO El objetivo de este curso es que los alumnos aprendan los principios básicos de la Colegio de Postgraduados/Secretaría Académica/Dirección de Educación/Área de Programas de Postgrado CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD evolución molecular: teorías, hipótesis y métodos de análisis de secuencias de DNA. HORAS ESTIMADAS TEMAS Y SUBTEMAS OBJETIVOS DE LOS TEMAS Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 2 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD 4.5 Capitulo 1. Introducción: que es la evolución molecular 1.1. Teoría de la evolución 1.2. Evolución en acción 1.3. Evolución de la sistemática molecular 1.4. Bioinformática en la evolución Video The Dangerous idea Capitulo 2. Genes organización y función 3.0 2.1. Niveles de organización genética 2.2. Estructura de los genes 2.3. Función de los genes 2.5. Genoma organización evolución Capitulo 3. Origen de la variación genética 6.5 3.1. Mutación 3.2. Recombinación 3.3. Deriva Genética 3.4. Selección Natural y Adaptación 3.5. Cambios en el tamaño de la población 3.6. Genética y especiación 3.7. Gene genealogía y teoría de la coalescencia Establecer las bases teóricas y principios de la evolución molecular, teorías de evolución y usos de los principios evolutivos en diferentes disciplinas. Conocer la estructura y organización de la información genómica. Conocer las causas de la variación genética, que pueden responder las hipótesis sobre la variación-polimorfismo en de los organismos vivos. Evaluación 1 2 Capitulo 4. Genes en poblaciones 5.0 4.1. Fundamentos de genética de poblaciones. 4.3. Variación en poblaciones 4.4. Teoría neutral de evolución 4.5 Capitulo 5. Cambios evolutivos de secuencias 5. 5.1. Substitución de nucleótidos 5.2. Homología Conocer las bases en el estudio de poblaciones, ley y teorías que permiten discriminar entre evolución neutral y cambios en la población. Conocer los tipos de cambio y frecuencia de la variación de nucleótidos, así como las modelos de substitución propuestos para su análisis y estadísticas básicas para el análisis de secuencias de DNA, con base en el principio de homología Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 3 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD 2 6.0 Evaluación 2 Capitulo 6. Inferencia filogenética 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 2 Árboles filogenéticos Métodos de distancia Método de máximo parsimonia Método máxima verosimilitud Método Bayesiano Capitulo 7. Estadística filogenética 7.1. Precisión, exactitud estadística de árboles filogenéticos 7.2. Muestreo 2.5 Capitulo 8. Inferencias filogenéticas en poblaciones 8.1. Polimorfismo Genético y evolución 8.2. Árboles vs. Redes de genes 8.3. Geografía y evolución 8.3.1. Filogeografía 2 Examen Final 2 Presentación final Conocer los métodos de inferencia filogenética, que se utilizan para recuperar la historia evolutiva de las secuencias de DNA. Como obtener niveles de confianza en el análisis filogenético de secuencias de DNA. Conocer herramientas para el análisis de secuencias de DNA dentro de poblaciones. Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 4 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD LISTA DE PRÁCTICAS (TITULO, OBJETIVOS PUNTUAL, NUM. DE HORAS) Practica 1. Bases de datos genéticos. Tiempo: 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda cuales son las principales bases de datos genéticos, como tener acceso a ellas. Practica 2. Formatos y nomenclatura de secuencias de DNA Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda y reconozca los formatos más comunes de secuencias de DNA, así como la nomenclatura que se utiliza en las secuencias de DNA y su traslación a aminoácidos. Practica3. Búsqueda de secuencias de nucleótidos y comparación de fragmentos de DNA en la base de datos de NCBI Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda a realizar búsqueda de secuencias de nucleótidos, por nombre del gen, por región, por número de acceso, así como realizar búsquedas a partir de secuencias generadas en el laboratorio. Practica 4. Ensamble de secuencias y alineación de secuencias Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda a realizar ensamble de secuencias de DNA, de fragmentos generados en el laboratorio y alineación múltiple. Practica 5. Organización de DNA: regiones codificantes y no codificantes Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda a diferenciar entre secuencias codificantes y no codificantes. Que reconozca el tipo de mutaciones que se presentan en cada región del DNA y que aprenda a leer una región codificante con base en su código genético. Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 5 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD Practica 6. Diversidad genética entre secuencias Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda a obtener la diversidad genética de secuencias, dentro y entre poblaciones, así como frecuencia de bases. Practica 7: Pruebas de neutralidad (dnaSP, MEGA5) Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda a formular hipótesis sobre el polimorfismo en regiones codificantes y realice prueba de neutralidad. Practica 8: Prueba de modelos (ModelTest) Tiempo 2:00 Objetivo: que el estudiante relacione la frecuencia de bases en un grupo de secuencias y el uso de modelos propuestos para el análisis de secuencias de DNA. Practica 9: Inferencia filogenética Distancias genéticas y Arboles filogenéticos Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante aprenda a obtener una matriz de distancias genéticas con base en la frecuencia de bases, así como arboles filogenético basado en métodos de distancias genéticas, además de reconocer las partes de un árbol filogenético. Practica 10: Inferencia filogenética: Parsimonia (Mega, PAUP*) Tiempo 2:00 Objetivo: Realizar análisis filogenético con base en parsimonia Practica 11. Inferencia filogenética: Estadística Bayesiana (MrBayes, TreeView) Tiempo 2:00 Objetivo: Realizar análisis filogenético con base en el teorema de Bayes Practica 12: Estadística filogenética Tiempo 2:00 Objetivo: Que el estudiante reconozca los niveles de soporte de las ramas de un árbol y su posible interpretación biológica con base en los resultados de las practicas 8-10. RECURSOS DIDÁCTICOS Los recursos didácticos generales se encuentran en la siguiente dirección http:/ent611.blogspot.mx/ los demás recursos se distribuirán en esta misma pagina entre los estudiantes inscritos en el curso, conforme avance del curso. NORMAS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 6 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD Normas de evaluación 80% TEORIA 70 % Exámenes (3) 5 % Participación en clase (lectura y discusión de artículos) 5 % Presentación de trabajo final 20% PRACTICA Procedimiento de evaluación La acreditación del curso requiere la aprobación de las dos secciones con calificación mínima de 8.0. Los tres exámenes se distribuirán a lo largo de curso y se realizaran en el horario de clase, la participación en clase comprende la lectura y discusión de artículos de tema para cubrir de un tema especifico, la presentación final se refiere a una presentación que incluya alguno (s) de los temas que se abordaron en clase. Las practicas se realizaran cada semana: los reportes y cuestionarios de estas se entregaran al inicio de la siguiente practica en papel. No se recibirán practicas después de fecha señalada. BIBLIOGRAFÍA IMPRESA O ELECTRÓNICA (AUTOR, AÑO, TÍTULO, EDITORIAL, FECHA, EDICIÓN) BIBLIOGRAFÍA BASICA LIBROS Albert A.V. 2009 . Parsimony Phylogeny and Genomics. Bioscience. Oxford 229 Avise, J.C., 2004. Molecular Markers, Natural History and Evolution. Second Ed. Sinauer Associates, Inc. Massachusetts, USA. Bell M.A., Futuyma D., Eanes W. F., Levinston J.S. 2010. Evolution since Darwin. The first 150 years years. Sinauer. 688p. Crandall, K., and Templeton A., 1996. Applications of intraspecific phylogenetic. in New uses for phylogenies. Ed. Harvey, P. H., B. A. Leigh, S.J. Maynard and S. Nee. Oxford University Press. 81-99. Dobzhanky, T. F.J. Ayala, G.L. Stebbins, and J. W. Valentine. 1980. Evolución. Ediciones Omega Futuyma, J.D., 2005. Evolution. Ed. Sinauer Associates, Inc. Massachusetts, USA. 603 pp. Hall B.G. 2004. Phylogenetic trees made easy. A how to manual. Sinauer Associates, Inc. Massachusetts, USA 221 pp Hall B.G. 2011. Phylogenetic tree made easy. A how to manual. Fourth edition Sinauer Associates. Massachusett Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 7 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD Hartl L.D. & A. G. Clark. 1997. Principles of population genetics. Sinauer Associates, Inc. Massachusetts USA 542 Hartl L.D. 2000. A primer of population genetics third edition. Sinauer Associates, Inc. Massachusetts USA 221. Hillis, D.M., C. Moritz, and B.K. Mable. 1996. Molecular Systematics. Second Ed. Sinauer Associates, Inc. Massachusetts, USA. 655pp. Lemey P. Salemi M. Valdamme AM. 2009. The Phylogenetic Handbook. A Practical Approach to Phylogenetic Analysis and Hypothesis Testing. 2nd Edition, Cambridge University Press. Nei, M., and S. Kumar, 2000. Molecular evolution and phylogenetic. Oxford University Press 333pp. Pages, R.D.M., and E.C. Holmes. 1998. Molecular evolution: A phylogenetic approach. Blackwell Science 346 Posada, D. 2009. Bioinformatics for DNA Sequence Analysis. Methods in Molecular Biology. 537. Springer Protocols Humana Press 454p. Swofford, D. L. and G. J. Olsen. 1990. Phylogeny reconstruction. Pages 411-501 in D. M. Hillis and C. Moritz (ed.), Molecular Systematics Sinauer Associates: Sunderland. Segura-León O. 2012. Evolución Molecular: Manual de prácticas. Colegio de Postgraduados. (en revisión). Yang Z. 2008 . Computational Molecular evolution. Oxford Series in Ecology and Evolution.357. Ebooks: Joe Felsenstein 2010 Theoretical Evolutionary Genetics, http://evolution.gs.washington.edu/pgbook/pgbook.html Nei. M. 1975. Molecular population genetics and evolution http://www.bio.psu.edu/People/Faculty/Nei/Lab/BOOK.pdf http://www.ucmp.berkeley.edu/glossary/gloss1phylo.htmll Software: Excoffier L, Laval G and S. Schneider. 2005. Arlequin (version 3.0): An integrated software package for population genetics data analysis. Evol Bioinform Online. 2005; 1: 47–50 http://www.pubmedcentral.nih.gov/tocrender.fcgi?iid=177468 Houselnbeck, J.P., and F. Ronquist., 2001. MRBAYES: Bayesian inference of phylogenetic trees. Bioinformatics. Application note 17(8) 754-755. Kumar S, Dudley J, Nei M and Tamura K (2008) MEGA: A biologist-centric software for evolutionary analysis of DNA and protein sequences. Briefings in Bioinformatics 9: 299-306 Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 8 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD Librado, P. and Rozas, J. 2009. DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics 25: 1451-1452 | doi: 10.1093/bioinformatics/btp187. Posada, D., and Crandall K.A., 1998. MODELTEST: Testing the model of DNA substitution. Bioinformatics. Application Note. 14 (9) 817-818. Swofford D and D.P. Begle. 1993. PAUP Phylogenet Analysis Using Parsimony, Users Manual. Laboratory of Molecular Systematiics. USA Lecturas básicas Benson D.A., Ilene Karsch-Mizrachi I., David J. Lipman. J.D, Ostell J, and E.W. Sayers. 2010. GenBank. Nucl. Acids Res. 38: D46-D51, DOI 10.1093/nar/gkp1024 Duret, L. (2008). “Neutral Theory: The Null Hypothesis of Molecular Evolution”. Nature Education. http://www.nature.com/scitable/topicpage/Neutral-Theory-The-NullHypothesis-of-Molecular-839 Felsenstein, J. 1985. Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap. Evolution 39:783-791. Goldman, N.N. and Yangyang , Z. 1994. A codon-based model of nucleotide substitution for protein-coding DNA sequences. Mol. Biol. Evol., 11, 725±736. Holder M, and P:O: Lewis. 2003. Phylogenetic estimation: traditional and Bayesian approaches. Nature Reviews Genetics. 4. 275-284. Haque, W. A. Aravind and B. Reddy.2009. Pairwise sequence alignment algorithms- a survey. Proceedings of the 2009 conference on informatics science technology and application. 96-103 Hillis, D.M., and Bull J., 1993. A empirical test of bootstrapping as a method for assessing confidence in phylogenetic analysis. Sist. Biol. 42 (2):182-192. Hillis, D.M., 1998. Taxonomic sampling, phylogenetic accuracy and investigator bias. Sist. Biol. 47(1)3-8. Hulsenbeck J.P., F. Ronquist, R. Nielsen and J. P. Bollack 2001. Bayesian Inference of phylogeny and its impact on evolutionary Biology. Science 294 (5550) 2310-2314. DOI 10.1126/Science.1065889. Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 9 de 10 CURSO: ENT 611 PROGRAMA DE POSTGRADO: FITOSANIDAD Kimura, M. 1968. “Evolutionary rate at the molecular level”. Nature 217: 624–626. King J.L. and T.H.Jukes.1969. Non-Darwinian Evolution. Science. 164: 788- 798 Mindell D.P and Ch. E. Thacker. 1996. Rates of molecular evolution: Phylogenetic Issues and Applications. Annual Review of Ecology and Systematics, Vol. 27: 279 303 Nielsen R. 2001. Statistical tests of selective neutrality in the age of genomics. Heredity 86 (2001) 641-647. Oleksyk T.K, M.W. Smith and S.J.Brien. 2010. Genome-wide scans for footprints of natural selection. Phul. Trans. R. Soc. B. 365, 185-205 doi;10.1098/rstb.2009.0219 Phillip J. A. 2006. Homology assessment and molecular sequence alignment. J. of biomedical informatics. (39)18:33 Posada, D., and Crandall K.A. 2002. Intraspecific gene genealogies: trees grafting into networks. Trends in Ecology & Evolution. 16 (1)37-45. Simonsen, K. L., Churchill, G. A.G. A. and Aquadroaquadro , C. F. 1995. Properties of statistical tests of neutrality for DNA polymorphism data. Genetics, 141, 413±429 Tajima, F. 1989. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics, 123, 585±595. Tajima F. 1989. The effect of change in population size on DNA polymorphism. Genetics 123:597-601 Thompson, J. D., D.G.Higgins and T. J.Gibson 1994. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position- specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Research, Vol. 22, No. 22 4673-4680 Paginas web Programas en filogenia http://evolution.gs.washington.edu/phylip/software.html Model Test: http://darwin.uvigo.es/ MEGA 5: http://www.megasoftware.net dnaSP: http://www.ub.es/dnasp/ Arlequin: http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin3/ MrBayes: http://mrbayes.sourceforge.net/ Programas libres relacionados http://molbioltools.ca/molecular_biology_freeware.htm Colegio de Postgraduados / Secretaría Académica / Dirección de Educación / Área de Programas de Postgrado Ι Página 10 de 10