EN LA DOCENCIA DE ESTA MATERIA PARTICIPA TAMBIÉN LA SIGUIENTE PROFESORA DE LA UVIGO:
Ana Gago Martínez (e-mail: anagago@uvigo.es)
Dentro del Máster en Biotecnología Avanzada, esta asignatura, pretende enseñar al alumno una serie de conceptos para comprender ciertas metodologías y técnicas que se emplean dentro del campo de la Biotecnología, con el fin de aplicarlas tanto a la investigación básica como a la aplicada. El temario de esta asignatura, abarca técnicas tan diversas como las relacionadas con la resolución estructural de biomoléculas, espectromotretía de masas, técnicas de nanobiotecnología, de teledetección y análisis de imágenes. Técnicas todas ellas en continuo crecimiento y expansión, lo que obliga, tanto a profesores como alumnos, a mantenerse al día consultando fuentes bibliográficas y artículos de investigación actualizados en lengua inglesa.
Competencias del título
Código
Competencias del título
A3
Conocer las aplicaciones biotecnológicas de los microorganismos, plantas y animales y saber manipularlos de cara a su aplicación biotecnológica.
A6
Conocer y saber aplicar en biotecnología técnicas convencionales, instrumentales así como tecnologías como la nanotecnología y teledetección.
A7
Saber buscar, obtener e interpretar la información de las bases de datos biológicas: genómicas, proteómicas, transcriptómicas y metabolómicas y utilizar las herramientas básicas de la bioinformática.
A26
Conocer las aplicaciones de la biotecnología al desarrollo sostenible.
B1
Capacidad de análisis y síntesis (localización de problemas e identificación de las causas y su tipología).
B2
Capacidad de organización y planificación de todos los recursos (humanos, materiales, información e infraestructuras).
B3
Capacidad de gestión de la información (con apoyo de tecnologías de la información y las comunicaciones).
B4
Capacidad de planificación y elaboración de estudios técnicos en biotecnología microbiana, vegetal y animal.
B5
Capacidad de identificar problemas, buscar soluciones y aplicarlas en un contexto biotecnológico profesional o de investigación.
B6
Capacidad de comunicación oral y escrita de los planes y decisiones tomadas.
B7
Capacidad para formular juicios sobre la problemática ética y social, actual y futura, que plantea la Biotecnología.
B8
Capacidad de comunicación eficazmente con la comunidad científica, profesional y académica, así como con otros sectores y medios de comunicación.
B10
Capacidad de Trabajo en un contexto de sostenibilidad, caracterizado por: sensibilidad por el medio ambiente y por los diferentes organismos que lo integran así como concienciación por el desarrollo sostenible.
B11
Racionamiento crítico y respeto profundo por la ética y la integridad intelectual.
B13
Aprendizaje autónomo.
B15
Sensibilización hacia la calidad, el respeto medioambiental y el consumo responsable de recursos y la recuperación de residuos.
Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje
Competencias del título
Conocer los principios de las técnicas que se utilizan para la determinación estructural de macromoléculas biológicas: Difracción de Rayos X, RMN y microscopía electrónica
Conocer los fundamentos y aplicaciones de la espectrometría de masas
AM6 AM7
BM1 BM2 BM3 BM4 BM5 BM6 BM8 BM10 BM11 BM13 BM15
Conocer los principios y aplicaciones de la Nanobiotecnología
AM3 AM6 AM26
BM1 BM3 BM7 BM8 BM10 BM13 BM15
Conocer los principios y aplicaciones de la Teledetección
AM6
BM1 BM2 BM3 BM4 BM5 BM6 BM10 BM13 BM15
Familiarizar al alumno con los conceptos relacionados con la captación y tratamiento de imágenes biomédicas
AM6
BM1 BM2 BM3 BM4 BM6 BM7 BM8 BM11 BM13
Contenidos
Tema
Subtema
ESTRUCTURA DE MACROMOLÉCULAS BIOLÓGICAS MEDIANTE CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS X.
Conceptos básicos. Cristales y simetría. Difracción de rayos X. El problema de la fase. Métodos de resolución estructural. Trazado de la cadena polipeptídica y refinamiento. El modelo final. Validación del modelo estructural. Modos de representación estructural. Complementariedad de las técnicas estructurales.
LA MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE TRANSMISIÓN APLICADA A LA DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL DE MACROMOLÉCULAS BIOLÓGICAS
Fundamentos de la microscopía electrónica. Preparación de las muestras: tinción negativa, criomicroscopía electrónica. Determinación estructural de especímenes biológicos.
ESTRUCTURA DE PROTEÍNAS POR RMN
Introducción a la RMN: El fenómeno físico de RMN, condiciones para la RMN. Núcleos más estudiados: 1H, 13C, 15N. Magnetización macroscópica: principios básicos. Espectroscopia de pulsos: descripción básica de un experimento de pulsos. Instrumentación en RMN. La FID. El desplazamiento químico. Constantes de apantallamiento: contribuciones diamagnéticas, paramagnéticas y no locales. Desplazamiento químico de protón. Origen de los diferentes desplazamientos químicos. Desplazamiento de carbono-13 y nitrógeno-15. Acoplamiento espín-espín. Constantes de acoplamiento. La regla N+1. Espectros de primer orden. Procesos de relajación. Efecto nuclear Overhauser.
RMN Multidimensional: Principios Básicos. Tipos de experimentos. Experimentos homonucleares COSY, TOCSY, NOESY y ROESY. Experimentos HMQC, HSQC-Editado, HMBC. Experimento TROSY. Experimentos de eliminación de disolvente. Experimentos 3D de triple resonancia: HNCA, HN(CO)CA, CBC(CO)NH, CBCANH y NHCACB.
ESPECTROMETRÍA DE MASAS
Introducción, fundamentos y características de los espectros de masas. Componentes Instrumentales. Modos de ionización en espectrometría de masas (ESI, MALDI; etc.). Tipos de analizadores. Espectrometría de masas en tándem. Aplicaciones cualitativas y cuantitativas. Acoplamientos con las técnicas cromatográficas ( cromatografía de gases – espectrometría de masas; cromatografía de líquido – espectrometría de masas). Aplicaciones de la espectrometría de masas en biotecnología.
TÉCNICAS DE NANOBIOTECNOLOGÍA
Introducción. Conceptos básicos sobre la nanobiotecnología. Aplicaciones en el campo de la industria, el medio ambiente y la medicina
TÉCNICAS DE TELEDETECCIÓN
Introducción. Técnicas de instrumentación en el ámbito de la hidrología y el medio ambiente. Técnicas de medición óptica: solidos en suspensión, materia orgánica,...Sistemas de control y monitorización utilizando autómatas programables. Ejemplo de aplicación en un reactor biológico. Sistemas de monitorización remota.
TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE IMAGEN EN BIOMEDICINA
Conceptos relacionados con la captación y tratamiento de imágenes biomédicas. Métodos de análisis de imagen aplicados habitualmente: filtrado, procesado morfológico, segmentación,etc.
Planificación
Metodologías / pruebas
Competéncias
Horas presenciales
Horas no presenciales / trabajo autónomo
Horas totales
Sesión magistral
A3 A6 A7 A26 B3 B13
23
69
92
Eventos científicos y/o divulgativos
B1 B7 B8 B11
4
5.6
9.6
Prácticas de laboratorio
A6 A7 B2 B4 B5 B6 B10 B15
8
12
20
Salida de campo
A6 A26
8
12
20
Prueba objetiva
A6 A26 B1 B3
2
6
8
Atención personalizada
0.4
0
0.4
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos
Metodologías
Metodologías
Descripción
Sesión magistral
Exposición oral complementada con el uso de medios audiovisuales y la introducción de algunas preguntas dirigidas a los estudiantes, con la finalidad de transmitir conocimientos y facilitar el aprendizaje.
Eventos científicos y/o divulgativos
Actividades realizadas por el alumnado que implican la asistencia y/o participación en eventos científicos y/o divulgativos (congresos, jornadas, simposios, cursos, seminarios, conferencias, exposiciones, etc.) con el objetivo de profundizar en el conocimiento de temas de estudio relacionados con la materia. Estas actividades proporcionan al alumnado conocimientos y experiencias actuales que incorporan las últimas novedades referentes a un determinado ámbito de estudio. En este caso se celebrarán unas conferencias por el profesor de la Universidad de Porto Luis Manuel Ferreira de Melo sobre las ténicas de nanobiotecnología.
Prácticas de laboratorio
Metodología que permite que los estudiantes aprendan efectivamente a través de la realización de actividades de carácter práctico, tales como demostraciones, ejercicios, experimentos e investigaciones.
Salida de campo
Actividades desarrolladas en centros de investigación específicos dotados del instrumental necesario para la elaboración de una serie de trabajos prácticos.
Prueba objetiva
Prueba escrita utilizada para la evaluación del aprendizaje, cuyo rasgo distintivo es la posibilidad de determinar si las respuestas dadas son o no correctas. Constituye un instrumento de medida, elaborado rigurosamente, que permite evaluar conocimientos, capacidades, destrezas, rendimiento, aptitudes, actitudes, etc.
La prueba objetiva puede combinar distintos tipos de preguntas: preguntas de respuesta múltiple, de ordenación, de respuesta breve, de discriminación, de completar y/o de asociación. También se pode construir con un solo tipo de alguna de estas preguntas.
Atención personalizada
Metodologías
Sesión magistral
Descripción
Actividad académica desarrollada por el profesorado, individual o en pequeño grupo, que tiene como finalidad atender a las necesidades y consultas del alumnado relacionadas con el estudio y/o temas vinculados con la materia, proporcionándole orientación, apoyo y motivación en el proceso de aprendizaje. Esta actividad puede desarrollarse de forma presencial (directamente en el aula y en los momentos que el profesor tiene asignados a tutorías de despacho) o de forma no presencial (a través de correo electrónico o del campus virtual).
Evaluación
Metodologías
Competéncias
Descripción
Calificación
Sesión magistral
A3 A6 A7 A26 B3 B13
Se valorará la asistencia y participación activa en las clases
10
Eventos científicos y/o divulgativos
B1 B7 B8 B11
Se valorará la asistencia y participación activa en las conferencias
10
Prácticas de laboratorio
A6 A7 B2 B4 B5 B6 B10 B15
Se valorará la asistencia, participación activa y los conocimientos adquiridos mediante la realización de un examen
15
Salida de campo
A6 A26
Se valorará la asistencia, participación activa y los conocimientos adquiridos mediante la realización de un examen
15
Prueba objetiva
A6 A26 B1 B3
Examen final en el que se valorará la conjunción de todos los conocimientos adquiridos por el alumno a lo largo del curso
50
Observaciones evaluación
La segunda oportunidad para superar la materia se realizará en el mes de Julio.
Tendrán prioridad para optar a Matrícula de Honra aquellos alumnos que se presenten en la primera oportunidad
Fuentes de información
Básica
. Cavanagh, J., Fairbrother, W. J., Palmer III, A. G., Rance, M., Skelton, N. J. (2009). Protein NMR Spectroscopy: principles and practice. 2ª Ed. Academic Press.
· Cerdán Villanueva, M. E. (2005). Curso avanzado de proteínas y ácidos nucleicos. Universidade da Coruña.
. Crews, P., Rodríguez, J., Jaspars, M. (2009). Organic Spectroscopy Analysis. 2ª Ed. Oxford University Press.
· Gómez-Moreno, C. & Sancho, J. (Coords). (2003). ESTRUCTURA DE PROTEÍNAS. Ariel Ciencia, Barcelona.
. González, R.C. (2008). Digital Image Processing. Upper Saddle River (New Jersey). Pearson-Prentice Hall.
. Gross, J. (2004). Mass Spectrometry: A textbook. Springer.
. McMaster, M. (2005). LC/MS: A Practical User´s Guide. Wiley.
. Millman, J., Grabel, A. (1991). Microelectrónica. 6ª Ed. Barcelona Hispano Europea D. L.
. Paragios, N., Duncan, J. Ayache, N. (editores) (2010). Hanbook of Biomedical Imaging. Springer
· Rodes, G. (2000). Crystallography. MadeCrystal Clear. Academic Press.
. Watson, J. T. (2007). Introduction to mass spectrometry: Instrumentation, applications and strategies for data interpretation. Wiley.
Complementária
·
Publicaciones periódicas con acceso electrónico: Trends in Biotechnology,
Current Opinion in Biotechnology, Nature
Biotechnology, Biotechnology Advances, Journal of
Biotechnology, Biotechnology and Bioengineering,
Enzyme and Microbial Technology, Biochemical
Engineering Journal, Biotechnology Letters,
Biotechnology Progress, Bioresource Technology, Process
Biochemistry, etc....
·
Bases de datos como Medline, páginas con links a recursos bioinformáticos.
·
Materiales disponibles en la página web de la asignatura
Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Ingeniería Genética y Transgénesis/610475101
Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
Asignaturas que continúan el temario
Genómica y Proteómica/610475103
Bioinformática/610475104
Otros comentarios
Dado que parte de la bibliografía recomendada para esta materia se encuentra en inglés, es aconsejable tener conocimientos de esta lengua, por lo menos, a nivel de comprensión de textos escritos.
(*) La Guía Docente es el documento donde se visualiza la propuesta académica de la UDC. Este documento es público y no se puede modificar, salvo cosas excepcionales bajo la revisión del órgano competente de acuerdo a la normativa vigente que establece el proceso de elaboración de guías