Datos Identificativos 2013/14
Asignatura (*) Fundamentos bioquímicos de biotecnoloxía Código 610G02014
Titulación
Grao en Bioloxía
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 1º cuadrimestre
Cuarto Optativa 6
Idioma
Castelán
Galego
Inglés
Prerrequisitos
Departamento Bioloxía Celular e Molecular
Coordinación
Becerra Fernandez, Manuel
Correo electrónico
manuel.becerra@udc.es
Profesorado
Becerra Fernandez, Manuel
Gonzalez Siso, Maria Isabel
Correo electrónico
manuel.becerra@udc.es
isabel.gsiso@udc.es
Web
Descrición xeral La asignatura fundamentos bioquímicos de biotecnología es claramente interdisciplinar, caracterizada por la reunión de conceptos y metodologías procedentes de numerosas ciencias para aplicarlas tanto a la investigación básica como a la resolución de problemas prácticos y la obtención de bienes y servicios. Esta vertiente práctica conecta al alumno con el mundo empresarial dándole una visión de esas aplicaciones en el mundo de los negocios lo que puede facilitar su incorporación al mercado laboral. Además es una ciencia muy dinámica en continuo crecimiento y expansión lo que obliga a mantenerse al día consultando fuentes bibliográficas y artículos de investigación actualizados en lengua inglesa.

Competencias do título
Código Competencias da titulación
A7 Reconstruír as relacións filogenéticas entre unidades operacionales e pór a proba hipóteses evolutivas.
A10 Avaliar actividades metabólicas.
A11 Identificar e analizar material de orixe biolóxica e as súas anomalías.
A12 Manipular material xenético, realizar análises xenéticas e levar a cabo asesoramento xenético.
A13 Realizar o illamento e cultivo de microorganismos e virus.
A14 Desenvolver e aplicar produtos e procesos de microorganismos.
A24 Xestionar, conservar e restaurar poboacións e ecosistemas.
A28 Desenvolver e implantar sistemas de xestión relacionados coa Bioloxía.
B1 Aprender a aprender.
B2 Resolver problemas de forma efectiva.
B3 Aplicar un pensamento crítico, lóxico e creativo.
B4 Traballar de forma autónoma con iniciativa.
B5 Traballar en colaboración.
B6 Organizar e planificar o traballo.
B7 Comunicarse de maneira efectiva nunha contorna de traballo.
C3 Utilizar as ferramentas básicas das tecnoloxías da información e as comunicacións (TIC) necesarias para o exercicio da súa profesión e para a aprendizaxe ao longo da súa vida.
C4 Desenvolverse para o exercicio dunha cidadanía aberta, culta, crítica, comprometida, democrática e solidaria, capaz de analizar a realidade, diagnosticar problemas, formular e implantar solucións baseadas no coñecemento e orientadas ao ben común.
C5 Entender a importancia da cultura emprendedora e coñecer os medios ao alcance das persoas emprendedoras.
C6 Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse.
C8 Valorar a importancia que ten a investigación, a innovación e o desenvolvemento tecnolóxico no avance socioeconómico e cultural da sociedade.

Resultados de aprendizaxe
Competencias de materia (Resultados de aprendizaxe) Competencias da titulación
Conocer las  técnicas  actuales  de  Biología  Molecular, Ingeniería metabólica y de proteínas y  sus  principales  aplicaciones. A12
A13
A24
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
C4
C5
C6
C8
Involucrarse en la problemática y oportunidades relacionadas con el manejo de la biotecnología. A12
A13
A24
B2
B3
B4
B5
B6
C3
C4
C5
C6
C8
Integración de los conocimientos adquiridos en forma separada de otras asignaturas cursadas en los tres primeros años, con fuerte ejercicio del pensamiento crítico. A11
A12
A13
A14
A24
A28
B2
B3
C5
C6
C8
Amplio dominio del lenguaje, las técnicas y las aplicaciones de la Biología molecular y de la Biotecnología. A7
A10
A11
A12
A13
A14
A24
A28
B2
B7
C5
C8
Desarrollo de la percepción de las oportunidades que pueden derivarse de la aplicación de nuevas estrategias biotecnológicas. A11
A12
A13
A14
A24
B2
B3
B4
B5
B6
C8

Contidos
Temas Subtemas
B1T1.-  INTRODUCCIÓN
Concepto  actual  de  Biotecnología.  Historia  y  desarrollo  de  la  Biotecnología.  Perspectivas.
B1T2.-  LA  BIOTECNOLOGÍA  DE  LA  FERMENTACIÓN Clasificación  de  las  fermentaciones  microbianas.  Las  industrias  tradicionales  de  la  fermentación.  Ejemplos.  El  modo  operativo  en  los  procesos  de  fermentación.
B1T3.-  LOS  CULTIVOS  EN  ESTADO  SÓLIDO Concepto.  Origen  y  procesos  clásicos.  Soportes  y  microorganismos  empleados.  Ventajas  e  inconvenientes  en  relación  a  los  cultivos  líquidos.  Tipos  de  biorreactores.  Principales  aplicaciones.
B1T4.-  LAS  LEVADURAS  EN  BIOTECNOLOGÍA Importancia  de  las  levaduras  en  las  industrias  biotecnológicas  modernas.  El  metabolismo  respiro-fermentador  de  las  levaduras.  Modelos.  Incidencia  de  las  características  metabólicas  en  el  rendimiento  de  los  procesos.  El  efecto  Pasteur.  El  efecto  Crabtree.  Efecto  Kluyver.  Tolerancia  a  etanol.
B1T5.-  CLONACIÓN  DE  GENES Propósitos  de  la  clonación  molecular.  Etapas  básicas  de  la  clonación  de  genes.  Obtención  del  DNA.  Fragmentación  del  DNA: Enzimas  de  restricción.  Unión  de  moléculas  de  DNA.  Técnicas  básicas: electroforesis  e  hibridación.
B1T6.-  VECTORES  DE  CLONACIÓN Concepto  de  DNA  vector  y  características  que  debe  cumplir.  Organización  de  los  vectores  y  tipos.
B1T7.-  GENOTECAS Concepto  de  genoteca.  Genotecas  de  DNA  genómico.  Genotecas  de  cDNA.  Genotecas  de  expresión.  Amplificación,  almacenamiento  y  replicación  de  genotecas.  Técnicas  para  la  identificación  de  clones.  Estrategias  para  confirmar  la  validez  de  clones  presuntos.  DNA  microarrays.
B1T8.-  TRANSFORMACIÓN Sistemas  de  transformación.  Selección  de  recombinantes.  Expresión  génica  y  su  amplificación.
B1T9.-  LA  REACCIÓN  EN  CADENA  DE  LA  POLIMERASA Fundamento  del  método.  Automatización.  Componentes  y  condiciones  de  la  reacción.  El  diseño  de  cebadores.  Fidelidad  de  la  reacción.  Polimerasas.  Principales  variantes  y  sus  aplicaciones.
B1T10.-  PRODUCCIÓN  DE  PROTEÍNAS  HETERÓLOGAS  EN  BACTERIAS  Y  LEVADURAS Selección  de  microorganismos.  Vectores  de  expresión  y/o  secreción.  Expresión  en  las  células  transformadas.  Secreción.  Estabilidad.  El  proceso  de  recuperación  y  purificación  post-cultivo.  Aplicaciones  industriales.  Ejemplos.
B1T11.-OBTENCIÓN  DE  PROTEÍNAS  RECOMBINANTES  EN  CÉLULAS  ANIMALES Manipulación  genética  de  células  animales.  Vectores  de  expresión  y  producción  de  proteínas  en  células  de  mamífero.  Expresión  de  proteínas  mediada  por  baculovirus  en  cultivos  de  células  de  insectos.  Comparación  de  la  producción  industrial  heteróloga  de  proteínas  en  cultivos  de  bacterias,  levaduras  y  células  animales.
B1T12.-  ANIMALES  TRANSGÉNICOS Introducción  de  genes  modificados  en  el  genoma.  Transgénicos  puros  y  transgénicos  quimera.  Recombinación  homóloga.  Regulación  específica  de  los  transgenes.  Inactivación  génica.  RNA  antisentido.  Ribozimas.  Ablación  celular.  Aplicaciones  como  modelos  de  estudio.  Aplicaciones  comerciales.  Clonación  en  mamíferos.
B1T15.-  INGENIERÍA  GENÉTICA  DE  PLANTAS Cultivos  in  vitro.  Técnicas  de  manipulación.  La  utilización  de  marcadores  en  diagnóstico,  mejora  y  conservación  de  la  biodiversidad.  Resistencia  de  las  plantas  frente  a  las  infecciones,  saturaciones  de  estrés  y  plagas.  Plantas  productoras  de  proteínas  de  interés  económico.  Ensayos  de  campo  de  plantas  transgénicas.
B2T1.-APLICACIONES DE LAS ENZIMAS EN LOS PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS Perspectiva histórica. El desarrollo de la industria enzimática.
B2T2.- LA PRODUCCIÓN DE ENZIMAS A ESCALA INDUSTRIAL Selección de la fuente enzimática. Nuevos métodos de screening. Extremófilos. Procesamiento post-fermentación.
B2T3.- ESTABILIDAD ENZIMÁTICA Introducción. Importancia industrial de la estabilidad enzimática. Factores que influyen en la estabilidad. Modelos de desactivación. Estabilización de enzimas.
B2T4.- LA INMOVILIZACIÓN DE BIOCATALIZADORES. GENERALIDADES. Concepto de biocatalizador inmovilizado. Ventajas e inconvenientes de la catálisis heterogénea con relación a la homogénea. Desarrollo histórico. Elección del biocatalizador y del método. Inmovilización de cofactores. Determinación experimental de la actividad enzimática con enzimas o células inmovilizadas.
B2T5.- SISTEMAS DE INMOVILIZACIÓN Adsorción. Atrapamiento. Enlace covalente. Nuevos sistemas de inmovilización basados en la tecnología del DNA recombinante. La utilización de enzimas en solventes orgánicos y en sistemas acuosos bifásicos.
B2T6.- EFECTO DE LA INMOVILIZACIÓN SOBRE LA ACTIVIDAD DE LOS BIOCATALIZADORES Efectos sobre la molécula enzimática. Efectos de partición y difusión. Catálisis heterogénea con células viables.
B2T7.- APLICACIONES DE LOS BIOCATALIZADORES INMOVILIZADOS Biorreactores enzimáticos. Utilización en la industria alimentaria. Enzimas inmovilizadas como agentes terapéuticos. Aplicaciones analíticas. Órganos artificiales.
B2T8.- BIOSENSORES Concepto. Unidades funcionales de un biosensor. Principales campos de aplicación. La reacción biológica. Tipos de biosensores.
B2T9.- EL DISEÑO DE PROTEÍNAS Introducción. Ingeniería versus diseño de proteínas. Reconocimiento de zonas conservadas y con importancia funcional en familias de proteínas. De la secuencia a la estructura de las proteínas: Predicción. Diseño de novo de estructuras proteicas. Técnicas de mutagénesis dirigida. Proteínas híbridas.
B2T10.- LA INGENIERÍA DE PROTEÍNAS La evolución artificial de proteínas. Estrategias. Variantes de DNA shuffling. Presentación en fagos y en levaduras.
B2T11.- LAS PROTEÍNAS DE DISEÑO EN EL DESARROLLO DE BIOSENSORES Concepto de biosensor genérico. Modificación de proteínas para adaptarlas a su función en biosensores.
B3T1.-LA PRODUCCIÓN DE ANTICUERPOS MONOCLONALES Bases conceptuales. La técnica de producción de anticuerpos monoclonales. Aplicaciones.
B3T2.- ANTICUERPOS MONOCLONALES RECOMBINANTES Anticuerpos monoclonales humanizados. Anticuerpos monoclonales de diseño. Construcción de anticuerpos catalíticos (abzimas).
B3T3.- ESTRATEGIAS Y MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE VACUNAS Los sistemas clásicos para la obtención de vacunas. Determinantes antigénicos. Vacunas de subunidades. Vacunas de DNA. Seguridad de las vacunas derivadas de la biotecnología.
B3T4.- APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA Proteínas terapéuticas heterólogas. Proteínas terapéuticas modificadas. Diseño racional de fármacos. Farmacogenómica.
B3T5.- CÉLULAS MADRE Concepto. Tipos. Estado actual de la investigación y aplicaciones.
B3T6.- APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA MEDICINA FORENSE Huellas de DNA. Análisis de minisatélites por Southern blotting. Metodologías basadas en la PCR.
B3T7.- EL TRATAMIENTO BIOTECNOLÓGICO DE LACTOSUEROS Problemática contaminante y reutilización de sueros lácteos.
B3T8.- EL APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS LIGNOCELULÓSICOS Importancia y posibilidades de utilización.
B3T9.- ASPECTOS ÉTICOS Y LEGALES DE LA BIOTECNOLOGÍA Seguridad de industrias biotecnológicas. La importancia de la opinión pública. Directrices sociopolíticas. Propiedad intelectual. Patentes. La regulación de la biotecnología moderna: una perspectiva histórica.

Planificación
Metodoloxías / probas Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral 24 48 72
Seminario 6 18 24
Solución de problemas 2 4 6
Proba obxectiva 2 0 2
Prácticas de laboratorio 15 30 45
 
Atención personalizada 1 0 1
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Exposición oral complementada con el uso de medios audiovisuales con la finalidad de transmitir conocimientos y facilitar el aprendizaje.
Seminario Técnica de trabajo en grupo que tiene como finalidad la elaboración de documentos en powerpoint y word, y expuestos en clase de seminarios, sobre un tema propuesto por el profesor.
Los temas propuestos se indicarán durante el desarrollo de la materia.
Solución de problemas Técnica mediante la que se tiene que resolver una serie de problemas propuestos por el profesor a partir de los conocimientos que se trabajaron en clase.
Proba obxectiva Examen que evaluará los conocimientos teórico y prácticos adquiridos.
Prácticas de laboratorio Metodología que permite que los estudiantes aprendan efectivamente a través de la realización de actividades de carácter práctico.

Atención personalizada
Metodoloxías
Seminario
Descrición
La atención personalizada que se describe en relación a estas metodologías se conciben como momentos de trabajo presencial del alumno con el profesor por lo que implican una participación obligatoria para el alumno.
La forma y el momento en que se desarrollará se indicará en relación a cada actividad a lo largo del curso según el plan de trabajo de la asignatura

Avaliación
Metodoloxías Descrición Cualificación
Seminario Se evaluará el seminario realizado por el alumno teniendo en cuenta la capacidad para la extracción de lo más relevante del total de la información conseguida, la capacidad para trabajar en grupo y la capacidad para exponer en público. 15
Solución de problemas El profesor elaborará por cada bloque temático una serie de cuestionarios con preguntas cortas, definiciones de conceptos e ideas y problemas que el alumno tendrá que resolver individualmente y entregar al profesor para su evaluación. 10
Prácticas de laboratorio Se realizará una prueba objetiva para evaluar los conocimientos adquiridos durante la realización de las prácticas de laboratorio 15
Proba obxectiva Se evaluará mediante una prueba objetiva los conocimientos adquiridos durante las clases expositivas y las clases en grupo reducido. 60
 
Observacións avaliación

CONSIDERACIÓN DE ALUMNO NO PRESENTADO (ENERO): Para obtener la calificación de no presentado, los alumnos no podrán haber participado en más del 20% de las actividades evaluables programadas. CONSIDERACIÓN DE ALUMNO NO PRESENTADO (JULIO): Para obtener la calificación de no presentado bastará con no presentarse a las pruebas objetivas. Para la EVALUACIÓN EN LA CONVOCATORIA DE JULIO se mantendrán los mismos criterios que en la convocatoria de Enero: el alumno deberá entregar los boletines de problemas resueltos y la presentación power point+resumen del seminario así como realizar las pruebas objetivas correspondientes a las sesiones magistrales y prácticas de laboratorio. La calificación de las partes aprobadas en la convocatoria de Enero se mantendrá en la de Julio. 


Fontes de información
Bibliografía básica Thiel, T., Bissen, S. T., Lyons, E. M. (2001). Biotechnology: DNA to Protein. A Laboratory Project in Molecular Biology. .
Walter, J. M. y Gingold. E. B (1997). Biología Molecular y Biotecnología . Zaragoza. Acribia
Perera, J., Tormo, A., García, J. L. (2002). Ingeniería Genética. Vol I. Preparación, análisis, manipulación y clonaje del DNA. . Madrid. Síntesis
Thieman, W. J., Palladino, M. A., Thieman, W. (2004). Introduction to Biotechnology. . Benjamin Cummings, Publisher
González Siso, M. I. (1999). La Biotecnología en el tratamiento de residuos industriales . A Coruña. Universidade da Coruña. Servicio de Publicacións
Wu, W., Welsh, M. J., Kaufman, P. B., Zhang, H. H. (1997). Methods in Gene Biotechnology . CRC Press
Wink, M. (2006). An introduction to molecular Biotechnology: from molecular biological fundamentals to methods and applications in modern biotechnology. Verlag Chemie, GmbH
Ratledge, C. (2002). Basic Biotechnology. Cambridge. Cambridge University Press
Cerdán Villanueva, M. E., Freire Picos, M. A., González Siso, M. I. y Rodríguez Torres, A. M. (1997). Biología Molecular. Avances y Técnicas generales . A Coruña. Universidade da Coruña
Barnum, S.R. (2005). Biotechnology: an introduction. Belmont: Thomson
Smith, J. E. (2006). Biotecnología. Zaragoza: Acribia, D.L.
Ninfa, A. J. (2010). Fundamental laboratory approaches for biochemistry and biotechnology. Hoboken: John Wiley and Sons
Perera, J., Tormo, A., García, J. L. (2002). Ingeniería Genética. Vol II. Expresión de DNA en sistemas heterólogos.. Madrid. Síntesis
Thieman, W. J. & Palladino, M.A. (2010). Introducción a la Biotecnología. Pearson
Thieman, William J. (2009). Introduction to biotechnology. San Francisco: Pearson
Glick, B. R. (2003). Molecular Biotechnology: Principles and Application of Recombinant DNA. Washington: American Society Microbiology
Christof, M. Niemeyer y Chad A. Mirkin (2004). Nanobiotechnology: concepts, applications and perspectives. Weinheim, Wiley-VCH
Schmid, R. D. (2003). Pocket guide to biotechnology and genetic engineering . Weinheim: Wiley-VCH
Gerd Gellisen Ed. (2005). Production of recombinant proteins: novel microbial and eukaryotic expression systems. Weinheim: Wiley-VCH
Luque, J., Herráez, A. (2001). Texto Ilustrado de Biología Molecular e Ingeniería Genética . Harcourt.
Borem, A., Santos, F. R., Bowen, D. E. (2003). Understanding Biotechnology. . New Jersey: Prentice Hall PTR

Bibliografía complementaria Varios (2006). Guía de empresas en el sector biotecnológico español. Madrid: Genoma España

 

En  Junio  de  2013:  505  entradas  en  el  catálogo  de  la  biblioteca  con  "Biotecnología"  como  palabra  clave.


Recomendacións
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Materias que continúan o temario
Bioquímica: Bioquímica I/610G02011
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Bioquímica e Bioloxía Molecular/610G02013

Observacións


(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías