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EVOLUCIÓN DE GENES Y GENOMAS
Obligatoria de Especialidad (EB) / 2º Ciclo - Quinto curso / Primer Cuatrimestre
6 créditos (4,5 teóricos + 1,5 prácticos)
Prof.: Nicolás Jouve de la Barreda (teoría) y Yolanda Loarce (prácticas)
2011-2012
En esta asignatura se estudia la organización de la estructura genética y genómica de los seres vivos como explicación de los
fenómenos de la evolución y la biodiversidad. Se profundiza en el análisis de la evolución de los ácidos nucleicos, genes y
genomas; tipos de genes; tipos de mutaciones, la transposición y sus implicaciones evolutivas.. Se explican los fenómenos del
seleccionismo y neutralismo, las tasas y patrones de sustitución nucleotídica y la teoría del reloj molecular. Se analizan los métodos
para el establecimiento de las filogenias moleculares, y sus aplicaciones para el mejor conocimiento de la organización comparada
de los genomas y su evolución, y se exponen las aplicaciones que se derivan del conocimiento de los genomas.
Programa de Teoría
I: Introducción.
1.- HISTORIA DE LOS CONOCIMIENTOS EN EVOLUCIÓN MOLECULAR. La etapa anterior al descubrimiento de la
estructura del ADN. Controversias y temas principales en evolución molecular y filogenia
II: Evolucion molecular y estructura genómica
2.- EL ORIGEN DE LA VIDA Y DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS. Origen del Universo y de las moléculas orgánicas.
Aparición y evolución del código genético. Concepto de genoma.
3.- ORGANIZACIÓN GENERAL DE GENOMAS Y ESCALA EVOLUTIVA. Virus. Procariotas: genoma principal y
genomas secundarios. Eucariotas: genoma principal, ADN funcional, no funcional y repetitivo; genoma secundario
Tamaño del genoma y la paradoja del valor C.
4.- GENÓMICA. Antecedentes históricos a los proyectos genoma. Gestación del proyecto genoma humano. Técnicas:
mapas genéticos, marcadores moleculares; mapas físicos; mapas de secuencias.
5.- ESTRUCTURA DE LOS GENES Y ESTADO ACTUAL DE LOS PROYECTOS GENOMA. Estructura De los genes de
procariotas y eucariotas. Organización del material genético en el genoma humano. Los proyectos genoma de otras
especies. Genómica estructural, funcional y comparada. La paradoja del número de genes.
6.- TIPOS DE MUTACIONES: GÉNICAS, ESTRUCTURALES, CROMOSÓMICAS. Las mutaciones génicas, estructurales
y cromosómicas. Distribución espacial de las mutaciones. Evolución de genes. Evolución por duplicación génica y mezcla
de dominios. Los genes reguladores y su importancia evolutiva. Genes ortólogos y parálogos. Evolución de las familias
multigénicas.
7.- EVOLUCIÓN CONCERTADA. Mecanismos de evolución concertada: conversión génica; sobrecruzamiento desigual.
Implicaciones evolutivas de la evolución concertada.
8.- LA TRANSPOSICIÓN. Los elementos transponibles: en procariotas; en eucariotas. Papel evolutivo de la
transposición. Transferencia horizontal.
9.- REMODELACIÓN DE LOS GENOMAS. Tendencias evolutivas, reducción del tamaño de los genomas y
especialización. Contenido en GC. Origen de las isocoras. Origen de los intrones.
III: Evolucion Molecular y mutación.
10.- MUTACIONES GÉNICAS Y SUS PATRONES DE SUSTITUCIÓN. Modelo de un parámetro de Jukes y Cantor.
Modelo de dos parámetros de Kimura. Evolución de secuencias codificantes y no codificantes. Dinámica de genes
poblacional, selección natural y deriva genética.
11.- ANÁLISIS DE LA FILOGENIA. Homología y analogía. Filogenias cromosómicas. Filogenias inmunológicas.
Filogenias bioquímicas.
12.- FILOGENIAS MOLECULARES. Hibridación de ácidos nucléicos. Filogenias de ADN. Comparación de secuencias.
13.- ESTIMA DEL NÚMERO DE SUS SUSTITUCIONES ENTRE SECUENCIAS. Alineamiento. Árboles filogenéticos.
14.- SELECCIONISMO VERSUS NEUTRALISMO. La teoría neutral de la evolución molecular. La teoría del reloj
molecular.
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IV: Aplicaciones.
15.- LAS APLICACIONES DE LA FILOGENIA MOLECULAR. Genómica comparada. Genómica comparada y anotación
de genes. La arqueología molecular. ¿Existe un número mínimo de genes? La síntesis de genomas artificiales
16.- El reloj molecular y el origen de los sistemas biológicos más primitivos. El origen del hombre moderno. El origen del
SIDA. Genética de la conservación: estructura genética de especies amenazadas.
Programa de Prácticas
 Árboles Filogenéticos desde Secuencias Moleculares: Aislamiento de ADN genómico, Cuantificación y control de
calidad del ADN, Amplificación por PCR del fragmento seleccionado y separación de fragmentos, Análisis de las
secuencias, alineamiento y construcción de un árbol filogenético. (laboratorio).
 Análisis de deriva genética y Selección Natural asistida por ordenador.
 Seminario (presentación en clase de un trabajo sobre un tema relacionado con la materia)
Bibliografía
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SMITH T B, WAYNE RK. Eds. (1996). Molecular Genetic Approaches in Conservation. Oxford University Press, New
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Webs de interés en Genómica
Genoma Humano:
http://hugo.gdb.org/
http://www.celera.com
http://www.ornl.gov/hgmis/
http://www.nhgri.nih.gov/
Genomas de todas las especies:
http://www.ebi.ac.uk/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/seq
El árbol de la Vida (Biodiversidad)
http://tolweb.org/tree/
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