Biología (plan 1997) 2024-1

Cuarto Semestre, Biotecnología I

¡Bienvenid@s al curso de Biotecnología, grupo 5359

Profesores y contacto:

Dr. César Nóe Cortés Rubio.........................caesar23@ciencias.unam.mx

Dra. María Laura González Reséndiz..........mlauragonzalez@ciencias.unam.mx

Los profesores Dr. César N. Cortés Rubio y Dra. María Laura González Reséndiz tendremos el honor de impartir el curso de Biotecnología I. Nuestro esquema de trabajo será el siguiente:

Al tratarse de una asignatura teórico-práctica, para acreditar el curso será obligatorio el obtener una calificación aprobatoria con ambos profesores. La ponderación de la calificación será:

• 50% Teoría.
• 50% Laboratorio.

El objetivo general del curso de Biotecnología I, es introducir a los estudiantes en el conocimiento de la Biotecnología, revisar los conceptos y herramientas fundamentales que sustentan a la Biotecnología. Se revisarán temas de vanguardia donde se aplicarán las herramientas y los conceptos biotecnológicos.

Metodología de la enseñanza:

El curso está organizado en 2 unidades, donde la unidad 2, es la unidad más grande, y cuenta con 10 temas. Durante el curso teórico, el profesor expondrá los temas y para reforzar la teoría, desarrollaremos actividades teórico-prácticas durante la clase.

La evaluación de la sección de TEORíA comprenderá los siguientes rubros:

• 30% exámenes parciales entre 3 y 4.
• 30% actividades en clase y tareas.
• 30% seminario y discusión
• 10% asistencia y participación.

• Algunas de las sesiones Teórico-Prácticas requerirán que el alumno posea y lleve consigo una computadora básica (Laptop) que pueda conectarse a internet. Nosotros les avisaremos en que sesiones será indispensable llevar su computadora. Utilizaremos la red inalámbrica PC-PUMA (de libre acceso en todas las aulas de la Facultad de Ciencias).

• Durante las clases, les proporcionaremos a los estudiantes, los capítulos de los libros revisados en formato digital, para que todos puedan consultarlos.

• El reporte de la actividades, se deberán entregar una semana después de su realización.

• Una selección de temas relevantes del curso, serán impartidos por los estudiantes, donde se evaluará la integración y dominación del tema.

BIOTECNOLOGIA I (TEORIA)
TEMARIO 2024-1

I. BIOTECNOLOGíA
1.1 Breve historia de la Biotecnología.
1.2 Definición.

II. DISCIPLINAS QUE SUSTENTAN A LA BIOTECNOLOGíA, HERRAMIENTAS Y SECTORES DE IMPACTO:

2.1 Biología molecular.
2.1.1 Breve historia de la Biología molecular.
2.1.2 El DNA como la molécula en la que reside la información genética.
2.1.3 Dogma central de la Biología Molecular. Flujo de la información genética.
2.1.3.1 Replicación. La DNApol.
+Concepto de genoma.
2.1.3.2 Transcripción.
+Concepto de gen.
+El RNA y tipos.
+Control de la expresión genética.
2.1.3.3 Traducción del mRNA: Síntesis de proteínas.
+Proteínas: Estructura primaria, secundaria y terciaria.
+Función.

2.2 Ingeniería genética.
2.2.1 Conceptos fundamentales.
2.2.2 Herramientas de la Ingeniería genética:
+Síntesis química del DNA.
+Hibridación fluorescente in situ (FISH) y diagnóstico.
+PCR/gel de agarosa.
+Secuenciación de DNA.
+Clonación de genes: vectores, inserto, enzimas de restricción y DNA ligasas.
+Crispr Cas9.
Casos exitosos 1: insulina bacteriana, somatostatina (1era proteína humana obtenida en bacterias), insulina humana (1era proteína obtenida por ingeniería genética), producción de proteínas complejas, Glutamina sintetasa, Aspartato quinasa, L-ácido ascorbico, aspartame, penicilina, estreptomicina y cefalosporinas, ciclosporinas y hormonas esteroideas (cortisona y anticonceptivos).
Casos exitosos 2: Fingerprinting (pruebas de paternidad y de participación en asesinatos).

2.3 Bioquímica.
2.3.1 El metabolismo celular.
+Concepto de vía metabólica.
+Vías metabólicas relevantes.
+Síntesis/producción de energía biológica.
2.3.2 Proteínas.
+Purificación y caracterización.
+Secuenciación.
+Síntesis química de péptidos.

2.4 Ingeniería bioquímica.
2.4.1 La fermentación microbiana.
+Fermentadores: tipos y diseño.
+Parámetros importantes durante la fermentación.
+Utilización de organismos recombinantes.
2.4.2 Biocatalizadores (enzimas).
+Biocatalizadores.
Casos exitosos: Lisozima, amilasas, pectinasa, biodetergentes, proteasas y glucosa isomerasa y el uso de biocatalizadores con células inmobilizadas.
2.4.3 Biosensores.
+Sistemas de detección enzimática.
+Sistemas de diagnóstico: anticuerpos y ácidos nucléicos.
Casos exitosos: pruebas de embarazo, pruebas de detección de patógenos, pruebas de detección de agua contaminada y prueba de infarto al miocardio.

2.5 Biotecnología verde.
2.5.1 Aplicaciones en plantas:
+Bioreactor: utilizando células de plantas, para la producción de sustancias activas.
+Sistema agrobacterium (insecticida).
+Biobalística (transferencia de genes).
+Plantas transgénicas (resistencia a herbicidas).
+Bioinsecticidas. El maíz Bt.
+El arroz dorado.
+¿Son peligrosos los OGM?

2.6 Biotecnología ambiental.
2.6.1 Purificación de agua.
2.6.2 Biocombustibles.
2.6.3 Bioplásticos.

2.7 Microbiología.
2.7.1 La microbiología.
2.7.2 El microorganismo: conceptos fundamentales.
+Procariontes y eucariontes.
+Unicelular y multicelular.
+Interacciones con otros organismos.
+Evolución.
2.7.3 Microbiología médica.
2.7.3.1 Microorganismos patógenos: virus y bacterias.
+Rutas de entrada y receptores.
+Ciclo de replicación.
+Diagnóstico.
+Antivirales, antibióticos y vacunas disponibles.

2.8 Inmunología.
2.8.1 Breve historia de la Inmunología.
2.8.2 El Complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).
+Organización genética y estructural de MHC-I y MHC-II.
+Distribución celular de las moléculas de MHC.
+Procesamiento y presentación de antígeno.
2.8.3 Anticuerpos (Inmunoglobulinas).
+Tipos.
+Organización de los genes de las inmunoglobulinas y su estructura.
+Producción.
2.8.4 Receptor de células T (TCR).
+El TCR α/β.
+Organización genética y estructural del TCR.
+Asociación TCR-CD3.
+Estructura tridimensional del complejo TCR-Peptido-MHC.
+Respuesta inmune frente a los patógenos: humoral y celular.
2.8.5 Anticuerpos monoclonales y recombinantes.
+Concepto.
+Producción.
+Utilidad diagnóstica.
2.8.6 Vacunas
2.8.6.1 Tipos de vacunas:
+vacunas ¨vivas¨ o atenuadas.
+vacunas inactivadas o generadas a partir de organismos muertos.
+vacunas de subunidades.
+vacunas basadas en ácidos nucleicos:
-vacunas de mRNA (vacuna Pfizer vs SARS Cov2).
-vacunas generadas a partir de vectores adenovirales (vacuna Sputnik y AstraZeneca vs SARS Cov2).

2.9 Aplicaciones de la biotecnología en la medicina.
Casos exitosos: anticoagulantes y fibrinolítico (coágulos sanguíneos), Factor VIII de la coagulación (hemofilia), EPO (pacientes renales), IFN (pacientes infectados por virus y cáncer), Interleucinas, Paclitaxel (en pacientes con cáncer), hormona de crecimiento humana y hormona de crecimiento epidermal.

2.10 Implicaciones éticas.


Bibliografía básica:

-Renneberg R., et al (2023). Biotechnology for Beginners. Academic Press. 3rd edition.
-Abbas A.K., Lichtman A.H., and Pillai S. (2021). Cellular and Molecular Immunology, Elselvier USA, 10th edition.
-Alberts B., et al (2015). Molecular Biology of the Cell. Sixth edition. Garland Science. USA.
-Berg J., et al (2015). Biochemistry. Eighth edition. W. H. Freeman & Company. USA.
-Bolivar Zapata F., comp y edit. (2007). Fundamentos y casos exitosos de la Biotecnología Moderna. El Colegio Nacional. México.
-Devlin T., (2015). Bioquímica. Libro de texto con aplicaciones clínicas. Volumen I. Reverte. Cuarta edición. España.
-Flint J, et al (2015). Principles of Virology. 4th edition. ASM Press, USA.
-Herraéz A. (2012). Texto ilustrado e Interactivo de Biología Molecular e Ingeniería Genética. Segunda edición. Elsevier. España.
-Jiménez L, y Merchant H. (2003). Biología Celular y Molecular. Prentice Hall. México.
-Krebs J., et al (2014). Lewin´s Genes XI. Jones & Bartlett learning. Eleventh edition. USA.
-Murray P., et al (2021). Medical Microbiology. 9th edition. Elsevier. USA.
-Nelson, D. et al (2019). Lehninger: principios de Bioquímica. Séptima edición. Omega. España.
-Parham P. The Immune System. W. W. Norton & Company. 5th Edition.2021.
-Plotkin S., et al (2018). Plotkin´s Vaccines. Elsevier.
-Punt J., Owen J., Stranford S., Jones P. Kuby Immunology. W. H. Freeman, 8th edition, 2019.


Bibliografía complementaria:

-Crick, F. (1966).Codon—anticodon pairing: The wobble hypothesis. Journal of Molecular Biology. 19(2); 548–555.
-Crick F. (1966).The genetic code–yesterday, today, and tomorrow. Cold Spring Harbor Symposia Quantitative Biology. 31; 1–9.
-Crick, F. (1970).Central Dogma of Molecular Biology. Nature. 227(5258); 561–563.
-Crick F., (2008). Qué loco propósito. Metatemas Tusquets editores. Segunda edición. España.
-Jinek, M.; Chylinski, K.; Fonfara, I.; Hauer, M.; Doudna, J.A.; Charpentier, E. (2012). A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. Science, 337 (6096); 816–821.
-Mukherjee S., (2017). El Gen. Una historia personal. Debate. México.
-Nurk S., et al (2022). The complete sequence of a human genome. Science. 376 (6588).
-Renneberg R., et al (2017). Biotechnology in cartoons. Springer. Switzerland.
-Watson, J. D., & Crick, F. H. (1953). Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid. Nature, 171(4356); 737-738.
-Watson J., (1981). La doble hélice. Ciencia y desarrollo. Conacyt Editor. México.