Biología (plan 1997) 2023-2

Optativas, Microbiología

Bienvenid@s a la clase de Microbiología del semestre 2023-2, Grupo: 5578.

La materia se impartirá en Lunes y Jueves de 2:30 pm a 5:30 pm (GMT-6, hora de la CDMX). Nos vemos el día lunes 30 de Enero en el salón B004 para la presentación de la materia con los profersores encargados de impartirla. Allí platicaremos sobre los detalles relevantes del curso.

Antecedente: La Microbiología es la rama de la Biología enfocada en el estudio de los microorganismos, que son entidades orgánicas cuyas características no se pueden apreciar a simple vista. Incluyen (pero no se limitan) a las Bacterias, Arqueas, Virus, Hongos, Protistas y Algas, etc. A partir del estudio detallado (a múltiples niveles) de los mencionados organismos (a veces llamados "microbios"), se ha descubierto su enorme importancia y relevancia en múltiples aspectos de la vida tal cual la experimentamos.

Objetivo de la Materia: Debido a la diversidad (genética y funcional, principalmente) de los microorganismos, sería difícil (y muy tedioso) cubrir todas sus características en un semestre, por lo que, en cambio, nos enfocaremos en los métodos, técnicas y estrategias que nos permiten el estudio detallado (con frecuencia interdisciplinario) del conjunto de los microorganismos (la Microbiota), que representa de forma más precisa la labor cotidiana del Microbiólog@. Debido a lo anterior, el curso toca temas de Evolución, Genética, Biología Molecular, Evolución Molecular, Bioinformática, Ecología, etc., todos integrados a un marco conceptual común, el estudio de los microorganismos (la Microbiología).

NOTA: La materia y sus temas podrían ser especialmente relevantes y/o útiles a tod@s los estudiantes que estén interesad@s en Biología Molecular, Genética, Genómica, Bioinformática y Filogenética, así como aquell@s que ya estén relizando tesis o servicio social y trabajen con genes, secuencias, proteínas y/o filogenias. Como lo mencionamos, el enfoque de la materia son los Microorganismos, pero nos enfocaremos en los métodos de estudio de la diversidad microbiana (tanto teóricos como de laboratorio), no en los detalles fisiológicos de los mismos, por lo que la materia podría ser útil para estudiantes con intereses en otro tipo de organismsos (como las plantas, por ejemplo).

A) Sección del profesor Octavio A. Moreno Guillén

Respecto al curso de Microbiología 2023-2: El curso será impartido en modalidad mixta, por lo que no existirá como tal un profesor de Teoría y uno de Laboratorio, sino que ambos adoptaremos estrategias teóricas y prácticas como método de enseñanza. Mientras tanto, se plantea el temario que impartirá el profesor Octavio A. Moreno Guillén. Los detalles sobre el mismo serán abordados el día de la presentación del curso; sin embargo, si desde ahora tienes alguna duda o pregunta, no dudes en contactarme al correo: octavio_m_g@ciencias.unam.mx, en donde intentaré responderte lo antes posible.

Respecto al Temario de la Materia: El temario de Microbiología -detallado más abajo en el escrito- se divide en tres grandes secciones. En las primeras dos, l@s estudiantes aprenderán los fundamentos teóricos y analíticos mediante las clases basadas en diapositivas y la participación activa de l@s estudiantes (otros métodos didácticos podrían emplearse también, como la discusión grupal de los temas, exposiciones, lecturas asignadas, etc.); mientras que en el último tercio, todos los conocimientos adquiridos serán puestos a prueba con el estudio interdisciplinario del SARS-CoV-2 (el virus causante de la enfermedad conocida como COVID-19). Aplicando los conocimientos adquiridos en las dos primeras secciones del curso, aprenderemos sobre el genoma del SARS-CoV-2, qué procesos moldean su genoma, la aparición de las variantes del virus, el desarrollo de las vacunas y las limitaciones de las mismas.

Objetivo del Temario: Que l@s estudiantes puedan comprender de qué forma el desarrollo tecnológico dentro de la Microbiología (en su enfoque tanto teórico como práctico) ha sido fundamental en todo lo relacionado al desarrollo de la pandemia, que incluye desde la identificación del virus, las técnicas de secuenciación, el análisis del genoma (y sus variantes), hasta el consecuente desarrollo de las vacunas (y sus limitantes). Esto servirá como caso de estudio para que l@s estudiantes se familiaricen con lo que hoy en día representa una de las tareas cotidianas (de muchas otras posibles) de l@s Microbiólog@s.

TEMARIO:

1.- El enfoque moderno de la Microbiología

1.1) Las ciencias "ómicas" en Microbiología

1.2) El caso del SARS-CoV-2 como aplicación (introducción)

2.- La Mutación

2.1) Mutaciones Puntuales e INDELS

2.2) Las Mutaciones y los Codones

2.3) Mutaciones Sinónimas y No-Sinónimas

2.4) Transiciones y Transversiones

2.5) Transferencia Horizontal de Genes (HGT)

3.- Fundamentos de Evolución Molecular

3.1) La Probabilidad de Fijación de una Mutación

3.2) La Tasa de Mutación

3.3) La Tasa de Sustitución

4.- Genes, Genomas y Genómica

4.1) Introducción a la Genómica

4.2) Generalidades del Genoma Eucarionte y Procarionte

4.3) Diversidad Genética Procarionte

4.4) ¿Qué procesos moldean los Genomas?

4.5) Selección Positiva y Purificadora

4.6) Duplicación Genética

4.7) Familias y Súper-Familias Proteicas

5.- Bioinformática y la Comparación de Secuencias

5.1) Historia de la Bioinformática

5.2) Similitud e Identidad

5.3) Matrices de Sustitución (PAM y BLOSUM)

5.4) Alineamientos

5.5) Los Alineamientos dependen de un Dendrograma de Similitud

5.6) Parámetros Importantes en los Alineamientos

5.7) Estrategias Locales y Globales

5.8) Bases de Datos. El GeneBank, Pfam y el PDB

6.- Inferencia Filogenética

6.1) Inferencia de Hipótesis Evolutivas

6.2) Concepciones erróneas sobre la Inferencia Filogenética

6.3) Interpretación de Árboles y Dendrogramas

6.4) El concepto de la Distancia Genética

6.5) Diversidad Procarionte. Perspectivas desde la Genómica

6.6) El árbol de la Vida

7.- Metagenómica

7.1) Introducción a la Metagenómica

7.2) Marcadores Moleculares (16S rRNA, Proteínas Ribosomales)

7.3) La Materia Oscura Biológica

7.4) La Hipótesis de los Dos Dominios (del Eocito)

7.5) Introducción a la Biología Estructural (Opcional)

8.- La Microbiología como una "herramienta" interdisciplinaria

Estudio de Caso: El SARS-CoV-2

8.1) Genoma

8.2) Origen y Filogenia

8.3) Proteoma: La proteína "S", la NSP-3 y la ExON 14

8.4) Las variantes. Perspectiva Evolutiva

8.5) Las vacunas. Generalidades y Limitantes

8.6) ¿Podemos predecir el curso Pandemia?

Método de Enseñanza y Criterios de Evaluación:

De manera general, la calificación de mi parte del curso sería producto de las siguientes contribuciones:

Tareas/Ensayos/Reportes de artículo = 30%

Participación en clase = 20%

Seminarios o presentación de temas por parte de alumnos = 20%

Exámenes = 30%

Sugerencias (solo aplican a los criterios/actividades del profesor Octavio A. Moreno Guillén):

- Capacidad para mantener un alto grado de concentración durante las clases (muy deseable, dado que la duración mínima será de 160 minutos con descanso).

- Compromiso con el horario de la materia. Se requiere de por lo menos una asistencia del 85% al curso para poder tener derecho a calificación en los exámenes.

- La clase podría resultar especialmente útil o interesante a quienes tengan interés en la Biología Molecular, la Genética y la Genómica y/o que estén realizando tesis o trabajos de Taller/Servicio Social que requiera del análisis de secuencias, alineamientos, Inferencia Filogenética, Comparación de Genomas, etc.

Aclaraciones (solo aplican a los criterios/actividades del profesor Octavio A. Moreno Guillén):

- La participación no es obligatoria pero sí muy útil para acceder a las calificaciones más altas (8,9,10).

- A pesar de lo que podría parecer, esto será una clase de Microbiología. NO se enseñará Bioinformática, programación ni computación (por lo que no será necesario instalar/aprender un lenguaje de programación para la materia). Los temas que requieran de programas de cómputo para ejemplificar conceptos se enseñarán a través de sitios de análisis gratuitos (software corriendo en servidores de internet de acceso público).

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B) Sección de la profesora Danaí Montalván-Sorrosa

Bienvenid@s al curso de Microbiología. En esta sección, exploraremos el papel que han jugado y que juegan los microorganismos en la historia del planeta, no sólo a nivel del ser humano sino también a nivel de ecosistemas. Estudiaremos el efecto del cambio climático sobre los microorganismos y los riesgos que enfrentaremos en el futuro de no ser tomados en cuenta.

Durante las sesiones de la clase analizaremos videos, artículos científicos y de divulgación y otros medios además de libros de texto sobre la materia.

En la parte experimental, estudiaremos el establecimiento de una comunidad microbiana bajo diferentes condiciones, mediante la construcción de columnas de Winogradsky que observaremos a lo largo del semestre. Dependiendo del material con que contemos, trataremos de aislar microorganismos en placa.

Realizaremos una visita a la planta de tratamiento de aguas residuales de Ciudad Universitaria, probablemente podremos visitar además un laboratorio en donde se realiza investigación en microbiología ambiental.

La evaluación será de la siguiente manera:

• Participación: 20%
• Práctica(s): 20%
• Exámenes: 30%
• Cuestionarios/tareas: 15%
• Trabajo final: 15%

El temario que seguiremos es el siguiente (resumido):

1. Historia de la microbiología
2. Crecimiento microbiano
3. Epidemiología: epidemias pasadas y recientes
4. Patógenos, patogenicidad
5. Microorganismos en el ambiente, metabolismo
6. Relaciones simbióticas, aislamiento
7. Células microbianas eucariotas, estructuras celulares
8. Bacterias y arqueas
9. Virus
10. Cambio climático y microorganismos
11. Resistencia a antimicrobianos
12. Comunidades mixtas (líquenes, corales)
13. Microbiota humana y de otros organismos
14. Contribución de los microorganismos: global, industrial
15. Contribución de los microorganismos a la agricultura
16. Vacunas: historia, biotecnología, bioterrorismo, biosensores

Cualquier duda sobre mi sección puede ser dirigida a mi correo: dmontalvan@iquimica.unam.mx o danai@ciencias.unam.mx