Guia docente
DATOS IDENTIFICATIVOS 2023_24
Asignatura BIOLOGÍA SINTÉTICA, DE SISTEMAS E INGENIERÍA METABÓLICA Código 01737008
Enseñanza
1737 - MASTER UNIVERSITARIO EN PRODUCCION DE INDUSTRIAS FARMACEUTICAS
Descriptores Cr.totales Tipo Curso Semestre
6 Obligatoria Primer Primero
Idioma
Prerrequisitos
Departamento BIOLOGIA MOLECULAR
Responsable
BARREIRO MENDEZ , CARLOS
Correo-e cbarm@unileon.es
cgare@unileon.es
Profesores/as
GARCÍA ESTRADA , CARLOS
BARREIRO MENDEZ , CARLOS
Web http://
Descripción general La asignatura "Biología Sintética, de Sistemas e Ingeniería Metabólica" pretende que el alumno adquiera los conceptos fundamentales de la biología sintética y de sistemas aplicados a la biotecnología de microorganismos, y que sea capaz de evaluar tanto las técnicas generadoras de análisis masivos (genómica, transcriptómica y proteómica), como las técnicas de ingeniería genética de los microorganismos productores.
Tribunales de Revisión
Tribunal titular
Cargo Departamento Profesor
Presidente BIOLOGIA MOLECULAR APARICIO FERNANDEZ , JESUS
Secretario BIOLOGIA MOLECULAR FERRERO GARCIA , MIGUEL ANGEL
Vocal BIOLOGIA MOLECULAR RUA ALLER , FRANCISCO JAVIER
Tribunal suplente
Cargo Departamento Profesor
Presidente CIENCIAS BIOMEDICAS BALAÑA FOUCE , RAFAEL
Secretario BIOLOGIA MOLECULAR GUTIERREZ MARTIN , SANTIAGO
Vocal BIOLOGIA MOLECULAR CASQUEIRO BLANCO , FRANCISCO JAVIER

Competencias
Tipo A Código Competencias Específicas
  A17591 1737CE13 Comprender los principios básicos de la biotecnología microbiana.
  A17595 1737CE17 Conocimiento de las herramientas ómicas disponibles y su metodología, y conceptos básicos de ingeniería del ADN e ingeniería metabólica.
Tipo B Código Competencias Generales y Transversales
  B5436 1737CG1 Capacidad de evaluar las posibilidades de mejora, de un proceso de producción o de gestión de calidad desde un punto de vista técnico.
  B5437 1737CG2 Capacidad de decisión para implantar los sistemas producción y de control de calidad más adecuados, según las necesidades sociales y económicas.
  B5440 1737TR2 Liderazgo: capacidad para liderar grupos de trabajo, reuniones, supervisar personas...
  B5441 1737TR3 Toma de decisiones y solución de problemas: localización del problema, identificar causas y alternativas de solución, selección y evaluación de la más idónea.
  B5442 1737TR4 Pensamiento crítico: capacidad de analizar, sintetizar y extraer conclusiones de un artículo (ya sea de opinión o científico).
  B5443 1737TR5 Creatividad: capacidad de innovación, iniciativa, fomento de ideas e inventiva.
  B5444 1737TR6 Gestión: capacidad de gestionar tiempos y recursos: desarrollar planes, priorizar actividades, identificar las críticas, establecer plazos y cumplirlos.
Tipo C Código Competencias Básicas
  C1 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  C2 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  C3 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  C5 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

Resultados de aprendizaje
Resultados Competencias
Capacidad de evaluar las posibilidades de mejora de un proceso de producción o de gestión de calidad desde un punto de vista técnico B5436
 C2
Capacidad de decisión para implantar los sistemas producción y de control de calidad más adecuados, según las necesidades sociales y económicas B5437
 C2
Posee y comprende conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser original en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación C5
Aplicar los conocimientos adquiridos y resuelve problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio. C1
Integra los conocimientos y se enfrenta a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios. C2
Comunica sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades C3
Toma de decisiones y solución de problemas: localización del problema, identificar causas y alternativas de solución, selección y evaluación de la más idónea B5437
B5441
Pensamiento crítico: capacidad de analizar, sintetizar y extraer conclusiones de un artículo (ya sea de opinión o científico). B5436
B5442
Creatividad: capacidad de innovación, iniciativa, fomento de ideas e inventiva B5440
B5443
Gestión: capacidad de gestionar tiempos y recursos, desarrollar planes, priorizar actividades, identificar las críticas, establecer plazos y cumplirlos B5440
B5444
Comprende los principios básicos de la biotecnología microbiana. A17591
Conoce las herramientas ómicas disponibles y su metodología, y conceptos básicos de ingeniería del ADN e ingeniería metabólica. A17595

Contenidos
Bloque Tema
Bloque I. INTRODUCCIÓN Tema 1. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LOS ORGANISMOS COMO SISTEMAS.
Células y genomas. Regulación génica. Proteínas.
Bloque II. PRINCIPIOS DE BIOLOGÍA SINTÉTICA Tema 2. DEFINICIONES, ÉTICA Y CONSIDERACIONES SOCIALES.
Qué es biología sintética. Dimensiones social y filosófica. Consideraciones políticas y científicas. Estandarización de la biología sintética.

Tema 3. CHASIS BACTERIANOS
Células bacterianas mínimas. Ingeniería de chasis. Especificaciones deseables de un chasis microbiano. Ejemplos (Streptomyces, Pseudomonas).

Tema 4. MÉTODOS DE MODIFICACIÓN GÉNICA. Cortando y uniendo moléculas de ADN. Clonación y mutación.

Tema 5. TÉCNICAS DE EDITADO GÉNICO. Técnicas simples. Métodos de ensamblaje genético. Editado genético mediante el sistema CRISPR.
Bloque III. BIOLOGÍA SINTÉTICA DE EUCARIOTAS Tema 6. EXPRESIÓN GÉNICA EN EUCARIOTAS.
Promotores, Factores de transcripción, RNAi, expresión génica y organización de la cromatina, lenguaje en biología sintética.

Tema 7. MANIPULACIÓN Y MODIFICACIÓN DE CÉLULAS EUCARIOTAS.
Mutación e ingeniería genética (sobreexpresión, disrupción y silenciamiento génicos), plataformas eucariotas de expresión.

Tema 8. LOS HONGOS Y LEVADURAS COMO PARADIGMA DE CÉLULAS EUCARIOTAS PARA LA BIOLOGÍA SINTÉTICA
Ingeniería genética de hongos y levaduras, vectores, sistemas de transformación, marcadores de selección.

Tema 9. BIOLOGÍA SINTÉTICA APLICADA A EUCARIOTAS.
Producción de antibióticos beta-lactámicos en hongos, producción de vacunas en levaduras, terapia génica, organismos transgénicos.
Bloque IV. GENÓMICA, TRANSCRIPTÓMICA Y PROTEÓMICA Tema 10. GENÓMICA.
Conceptos. Obtención del ADN. Técnicas de secuenciación. Secuenciación Sanger. Plataformas de ultrasecuenciación. Mapeado y ensamblaje de lecturas. Anotación de genomas. Herramientas de búsqueda de homologías y comparación genómica. Análisis de variantes. Bancos de datos.

Tema 11. TRANSCRIPTÓMICA.
Avances en el estudio de la expresión génica. Micromatrices de expresión. Técnicas de RNA-seq. La importancia del diseño experimental. Aislamiento de ARN. Bioinformática transcriptómica. Normalización y análisis estadístico. Detección de nuevos transcritos. Interpretación y comunicación de los resultados.

Tema 12. PROTEÓMICA.
Introducción a la proteómica. Tipos de proteómica (Top-down, Bottom-up). Obtención de muestras, procesamiento e identificación. Proteómica diferencial. Proteómica cuantitativa. Bases de datos.

Tema 13. ESPECTROMETRÍA DE MASAS. Introducción a la espectrometría de masas. Tipos de espectrómetros (analizadores, detectores,…). Identificación de microorganismos mediante espectrometría. Control de calidad y contaminantes. MALDI imaging.
Bloque V. BIOLOGÍA DE SISTEMAS E INGENIERÍA METABÓLICA Tema 14. ANÁLISIS DE LOS MECANISMOS DE REGULACIÓN TRANSCRIPCIONAL.
Ensayos de retraso y de protección. ChIP-seq. Modelos bioinformáticos de sitios de unión.

Tema 15. CONCEPTOS CLAVE EN BIOLOGÍA DE SISTEMAS E INGENIERÍA METABÓLICA.
Reduccionismo frente a la biología de sistemas. Nociones básicas de los modelos computacionales. Redes reguladoras. Integración de datos. Papel de la biología de sistemas en la biotecnología bacteriana.

Planificación
Metodologías  ::  Pruebas
  Horas en clase Horas fuera de clase Horas totales
Seminarios 10 25 35
 
Prácticas en laboratorios 8 12 20
Prácticas de campo / salidas 8 0 8
Tutoría de Grupo 2 4 6
 
Sesión Magistral 26 40 66
 
Pruebas mixtas 3 12 15
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías   ::  
  descripción
Seminarios Se realizará exposición oral de algún aspecto concreto de la temática de la asignatura, incidiendo con mayor profundidad en los aspectos tratados.
Prácticas en laboratorios Prácticas en laboratorio especializado. P1.- Clonación de un fragmento de ADN. La práctica consistirá en el desarrollo de protocolos de digestión y aislamiento de fragmentos de ADN, ligación en vector de clonación y posterior transformación (integración) en células de Escherichia coli que serán sembradas en medio de cultivo selectivo. P2.- Valoración fenotípica del proceso de ingeniería genética en hongos filamentosos: La práctica consistirá en el análisis de la modificación del fenotipo de un hongo filamentoso tras la modificación génica del mismo a través de la integración y posterior sobreexpresión de genes responsables de la biosíntesis de compuestos bioactivos. P3.- Genómica y transcriptómica. Manejo del material e instrumentación para el análisis transcriptómico con micromatrices. Visualización de datos de ultrasecuenciación. Nociones del flujo de análisis bioinformático: ensamblaje de lecturas, mapeado; preprocesamiento y normalización; análisis estadístico. P4.- Proteómica. La práctica analizará la obtención de proteínas compatibles con 2D; electroforesis bidimensional (Isoelectroenfoque y SDS-PAGE); tinción visible y marcaje fluorescente; análisis mediante software especializado; nociones de espectrometría de masas tipo MALDI-TOF/TOF y búsqueda en bases de datos.
Prácticas de campo / salidas Realización de visitas, estancias de formación en empresas, instituciones del sector, realización de trabajos fuera del aula.
Tutoría de Grupo Tiempo que cada profesor tiene reservado para atender y resolver dudas de los alumnos
Sesión Magistral Exposición de los contenidos de la asignatura, incluyendo la resolución de problemas y ejercicios. También se realizarán seminarios especializados, impartidos por profesionales y expertos en la temática que se va a tratar. El objetivos de estos seminarios será ampliar los contenidos expuestos en la sesiones magistrales convencionales, estableciendo un vínculo con el futuro quehacer profesional de los alumnos.

Tutorías
 
Tutoría de Grupo
descripción
Tiempo que cada profesor tiene reservado para atender y resolver dudas de los alumnos

Evaluación
  descripción calificación
Seminarios Los trabajos son generalmente individuales y obligatorios (en español), basándose en el análisis y la exposición en clase del contenido de un artículo científico, revisión o capítulo de un libro (en inglés).
Evaluación: exposición 50 %, presentación (diapositivas) 40 %, defensa (preguntas) 10 % 		20%
Prácticas en laboratorios Asistencia obligatoria.
Cada práctica tendrá unas determinadas preguntas en la prueba escrita. 		20%
Pruebas mixtas Fundamentalmente preguntas cortas.
Hay que sacar 5 o más sobre 10 para aprobar la asignatura 		60%
 
Otros comentarios y segunda convocatoria

Hay que sacar 5 o más sobre 10 en las pruebas mixtas para aprobar la asignatura


Fuentes de información
Acceso a la Lista de lecturas de la asignatura

Básica Eberhard Voit, A First Course in Systems Biology, Second Edition, Garland Science, 2017
Jonathan Pevsner, Bioinformatics and Functional Genomics, John Wiley & Sons, Ltd, 2015
Jane K. Setlow, Genetic engineering: principles and methods, Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2001
Devarajan Thangadurai (Editor), Jeyabalan Sangeetha (Editor) , Genomics and Proteomics: Principles, Technologies, and Applications, Apple Academic Press, 2015
Nawin C. Mishra, Introduction to Proteomics: Principles and Applications, John Wiley & Sons, Inc., 2010
Marek Smoluch, Mass Spectrometry. An Applied Approach (2nd Edition), John Wiley & Sons, Inc, 2019
Darren N. Nesbeth, Synthetic Biology Handbook, CRC Press, 2016
Joachim Boldt, Synthetic Biology. Metaphors, Worldviews, Ethics, and Law, Springer VS, Wiesbaden, 2016

Se proporcionará directamente a los alumnos fuentes de información más específicas como artículos de investigación o revisión, notas de aplicación, y manuales de casas comerciales relacionados con la temática de la asignatura facilitados por el equipo docente.
Complementaria


Recomendaciones