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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA SYLLABUS Semestre Académico: 2016-I I. DATOS GENERALES 1.1. Nombre del Curso : Ingeniería Genética 1.2. Código del Curso : B03162 1.3. Número de créditos : 03 1.4. Duración del Curso : 17 semanas 1.5. Año de Estudios : electivo 1.6. Número de Horas 1.6.1. Teoría : 03 1.6.2. Práctica :0 1.7. Pre Requisito : Genética Microbiana 1.8. Profesor Responsable : Dr. Pablo Ramírez Roca 1.8.1. Profesores de Teoría : Dr. Pablo Ramírez Roca. Prof. Principal D.E. FCB-UNMSM M.Sc. Ruth García de la Guarda. Prof. Principal D.E. FCB-UNMSM 1.8.2. Profesores Invitados : Blga. María Lupe Román. Centro Internacional de la Papa (CIP) Bach. Ray W. Izquierdo Lara. FARVET SAC Bach. Gregory Guerra Bieberach. FCB - UNMSM Bach. Robert Ccorahua Santo. FCB - UNMSM 1.9. Horarios y ambientes 1.9.1. Teoría 1.9.2. Seminarios : Aula 409 : Miércoles 18-20 horas : Miércoles 20-21 horas II. SUMILLA El curso incluye información básica sobre métodos, técnicas y procedimientos para el aislamiento, caracterización, modificación, clonación y expresión de los ácidos nucleicos. III. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS Objetivo General. Comprender la utilidad de las técnicas que se emplean rutinariamente en ingeniería genética de microorganismos y sus aplicaciones en otros organismos. Objetivos específicos. 1. Conocer las enzimas esenciales utilizadas en Ingeniería Genética 2. Conocer los diversos vectores de clonación y comprender las razones de su uso. 3. Estudiar las estrategias de construcción de los distintos tipos de genotecas y comprender los fundamentos de su diseño y uso. 4. Comprender una serie de estrategias empleadas en la clonación de genes. 5. Estudiar de diversas aplicaciones de la Ingeniería Genética. IV. EVALUACIÓN El promedio final se obtendrá aplicando la siguiente ponderación: • Promedio de exámenes teóricos: 75 % • Promedio de las notas de seminarios: 25 % El sistema de evaluación será permanente teniendo en cuenta las siguientes pautas: 1. Los exámenes teóricos parciales se tomarán en las semanas indicadas en el syllabus y no tendrán carácter cancelatorio. 2. La asistencia a seminarios es obligatorio ya que será evaluado permanentemente. 3. El alumno que alcance el 30% de inasistencias a clases estará imposibilitado de ser evaluado. 4. Optativamente en las clases prácticas que se presenten estás serán evaluadas como parte de la teoría. V. METODOLOGÍA Para el desarrollo del curso se emplearán exposiciones teóricas y análisis y debate grupal de seminarios que impliquen la presentación de reportes técnicos. Los seminarios consistirán en una revisión bibliográfica y análisis ordenado del tema elegido por los estudiantes, los cuales harán una defensa oral frente a sus compañeros. Esta actividad ejercitará a los alumnos en la aplicación de conocimientos de ingeniería genética en su campo de acción. VI. PROGRAMACIÓN (considerar 14 semanas de clases y evaluaciones en la semana 8, 16 y 17) Semana 1.- Introducción a la Ingeniería Genética. Estructura y propiedades de las moléculas portadoras de información genética. Desnaturalización y renaturalización del DNA. T m y Ta. Pablo Ramírez Semana 2.- Herramientas en Ingeniería Genética: Enzimología I. Endonucleasas de restricción. Concepto y tipos de endonucleasas de restricción. Endonucleasas de restricción de tipo II. Conceptos generales. Mapa de restricción. DNA Ligasas. Enzimología II. Desoxinucleotidil transferasa Terminal. Polimerización en ausencia de molde. Síntesis de extremos cohesivos. Polinucleótido quinasa. Polimerasas de RNA dependientes de DNA. Polimerasas de DNA dependientes de RNA (transcriptasas inversas o retrotranscriptasas). Polimerasas de DNA dependientes de DNA. DNA polimerasa I: Características. nick translation y rellenado de extremos (filling in). Polimerasas termoestables. Pablo Ramírez Semana 3.- Clonación. Concepto y tipos de inserto. Insertos de DNA genómico. Digestión con endonucleasas de restricción. Fragmentación aleatoria de DNA genómico. Insertos de cDNA. Amplificación de insertos mediante PCR. Vectores: Vectores plasmídicos. Ejemplos de vectores plasmídicos. Vectores con sólo un marcador seleccionable. Vectores con dos marcadores seleccionables. Vectores derivados del fago lambda. Vectores de inserción. Vectores de sustitución. Vectores combinados de plásmidos y fagos. Cósmidos. Fásmidos o fagómidos. Cromosomas artificiales de bacterias (BAC y PAC). Sistemas eucarióticos de hospedador-vector basados en levaduras. Vectores de integración. Vectores autónomos. Cromosomas artificiales de levadura (YAC). Pablo Ramírez Semana 4.- Construcción de genotecas. Genotecas genómicas. Genotecas de cDNA. Genotecas Ruth García de expresión. Semana 5.- Técnicas y estrategias de clonación. Hibridación in situ. Marcado radiactivo y no radiactivo. Clases de sondas. Análisis de genotecas con sondas. Estrategias de clonación. Complementación de mutaciones. Clonación de un gen cuya proteína ya ha sido identificada. Utilización de anticuerpos contra la proteína. Pablo Ramírez Semana 6.- Vectores de Expresión. Diseño de vectores y optimización del uso de codones. Sistemas de expresión en bacterias, células de insecto, células aviares y de mamíferos. Vectores para múltiples sistemas de expresión: Bacterias, insectos y mamíferos. Estrategias de "gene delivery" en células eucariotas. Ray Izquierdo Semana 7.- Análisis de las secuencias clonadas I: Secuenciación del DNA. Secuenciación enzimática (método de Sanger). Secuenciación automatizada. Análisis de secuencias nucleotídicas. Método de Southern. Caracterización de los sitios de inicio y de finalización de la transcripción. Pablo Ramírez Semana 8. PRIMER EXAMEN PARCIAL Pablo Ramírez Semana 9.- Análisis de las secuencias clonadas II: Expresión. Detección directa de los productos génicos. Detección de RNA. Hibridación northern. RT-PCR. Hibridación in situ. Detección de proteínas: Detección Western. Detección in situ de proteínas. Estudio de la expresión génica mediante transformación de células eucariotas. Métodos de transformación. Función. Mutagénesis dirigida de los genes. Mutagénesis dirigida in vitro: Métodos basados en la extensión del primer. Métodos basados en la PCR. Semana 10.- Genómica: Proyectos genoma. Introducción a la secuenciación de alto rendimiento y ensamblaje de genomas. Búsqueda de marcadores moleculares en microorganismos a nivel genómico. Ensamblaje y Anotación de genomas: uso de herramientas bioinformáticas para el ensamblaje de reads de los NGS. Anotación de genomas. Genómica estructural. Genómica funcional. Análisis comparativo de genomas. Pablo Ramírez Pablo Ramírez Robert Ccorahua Santo Semana 11.- Ingeniería genética en plantas. Vectores Ti y transformación con el T-DNA de María Lupe Agrobacterium. El RNA de interferencia (RNAi). Caracterización de regiones reguladoras. Román Introducción de genes foráneos en células animales. Transformación y transfección. Clones y quimeras. Inclusión de genes en células de mamífero por inyección nuclear. Semana 12.- Aplicaciones biotecnológicas de la ingeniería genética. Resistencia a plagas. Resistencia a herbicidas. Aplicaciones agroalimentarias. Ingeniería genética en plantas. Vectores Ti y transformación con el T-DNA de Agrobacterium. El RNA de interferencia (RNAi). Maria Roman Semana 13.- Aplicaciones biotecnológicas de la Ingeniería Genética. Terapia génica. Estrategias Gregory Guerra generales de la terapia génica. Supresión dirigida de células específicas. Corrección dirigida de mutaciones. Inhibición dirigida de la función génica. Principios básicos de la transferencia génica. Bieberach Sistemas de transferencia génica: Sistemas víricos y no víricos (liposomas). Terapéutica basada en la triple hélice. Terapia antisentido. El uso de ribozimas. Algunos casos de terapia génica. Semana 14. Visita a Empresa Biotecnológica Pablo Ramírez Semana 15.- Aplicaciones biotecnológicas de la Ingeniería Genética. Procariotas transgénicos. Pablo Producción de antibióticos. Producción de insulina humana en bacterias. Producción del factor Ramírez/ Ruth García VIII de coagulación. Reactores biológicos eucariotas. Biorremediación. Producción de vacunas recombinantes. Semana 16.- SEGUNDO EXAMEN PARCIAL Pablo Ramírez Semana 17.- EXAMEN SUSTITUTORIO Pablo Ramírez SEMINARIOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Genes reporteros: Tipos Real Time - PCR: Tipos de tecnologías Sistemas de purificación de proteínas recombinantes Ingeniería genética con RNA Secuenciamiento de proteínas: tipos de tecnologías Secuenciamiento de DNA de última generación (NGS): tipos de tecnologías Secuenciamiento de RNA: RNAseq Generación de vida sintética Bioseguridad en biotecnología molecular Métodos para detección de transgénicos Metagenómica; Construcción de librerías, análisis bioinformático Ribozimas Enzimas extremófilas Pablo Ramírez VII. BIBLIOGRAFÍA Textos: Perera, J., Tormo, A., García, J.L. 2002. Ingeniería genética vol. I y II. Madrid. Ed. Síntesis. Primrose, S.B. 2001. Principles of gene manipulation, Oxford Blackwell Science. Watson, James D. 1928-, Biología molecular del gen. Médica Panamericana cop. 2006. Textos de libre acceso a través de Internet: Strachan y Read (1999). Human Molecular Genetics 2. 2nd edition. BIOS Scientific Publishing Ltd. Oxford (UK). http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View.ShowTOC&rid=hmg.TOC&depth=1 Brown, T.A. (2002) Genomes. 2nd edition. BIOS Scientific Publishing Ltd. Oxford (UK). http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=genomes.TOC&dept h=2 Primer on Molecular Genetics (1992). U.S. Department of Energy. Texto gratis, accesible en la dirección. http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/publicat/primer2001/index.shtml. Genomics and Its Impact on Medicine and Society: A 2001 Primer. U.S. Department of Energy. Texto gratis, accesible en la dirección http://www.ornl.gov/hgmis/publicat/primer/intro.html. Genetic Engineering of Viruses and Viral Vectors. Proc. Nat. Acad. Sci. USA (1996). Texto gratis, accesible en la dirección http://www.nap.edu/catalog/5708.html. Committee on DNA Forensic Science: An Update (1996). The Evaluation of Forensic DNA Evidence. Accesible en la dirección http://www.nap.edu/catalog/5141.html. DNA Technology in Forensic Science. (1992). Committee on DNA Technology in Forensic Science, National Research Council. Accesible en la dirección http://www.nap.edu/catalog/1866.html. Grace, E. S. (1997). Biotechnology Unzipped: Promises & Realities. Accesible en la dirección http://www.nap.edu/catalog/5738.html.