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Ingeniería de Ácidos Nucleicos y Tecnología del DNA Recombinante

Código: 107983
Créditos: 6
2026/2027
Titulación Tipo Curso
Bioquímica OB 3

Profesor/a de contacto

Nombre :
Inmaculada Ponte Marull
Correo electrónico :
inma.ponte@uab.cat

Equipo docente

Josep Antoni Perez Pons

Idiomas de los grupos

Puede consultar esta información al final del documento.

Prerrequisitos

No hay prerrequisitos oficiales. Sin embargo, se supone que el alumnado ha adquirido los conocimientos básicos de Biología Molecular impartidos en asignaturas previas del grado de Bioquímica.

Objetivos

La tecnología del DNA recombinante incluye un conjunto de metodologías desarrolladas a partir de 1970-1980. Estas metodologías son hoy una herramienta básica en muchos laboratorios de Bioquímica y han permitido en los últimos años un avance muy importante en el conocimiento de la estructura y la función de las biomoléculas. En esta asignatura se presentarán los fundamentos de esta tecnología. El objetivo general de la asignatura es dar los conocimientos necesarios para el seguimiento de otras asignaturas del grado de Bioquímica, así como el de proporcionar una base sólida que permita al alumnado iniciarse en estas metodologías durante su futuro profesional.

Objetivos concretos de la asignatura:

  • Conocer y saber aplicar las técnicas básicas del DNA recombinante: Marcaje de ácidos nucleicos, Southern y Northern blots, hibridación in situ, arrays, secuenciación, uso de enzimas de restricción, reacción de PCR, tecnología basada en el sistema CRISPR.
  • Describir los principales vectores de clonación en Escherichia coli, conocer sus características y saber cómo aplicarlas en las diferentes estrategias para la clonación de fragmentos de DNA.
  • Comprender las estrategias para la construcción de genotecas y su utilización para el estudio de genes y genomas. Entender los conceptos básicos para la construcción de genotecas: representatividad (genoma), complejidad y abundancia (cDNA). Diferencias entre las genotecas clásicas y las diseñadas para la secuenciación masiva. Describir algunas de las tecnologías de secuenciación masiva.
  • Conocer la metodología para la expresión de proteínas recombinantes y para la mutagénesis dirigida.

Resultados de aprendizaje

  • CM16 (Valorar nuevas metodologías y enfoques en la investigación de biología molecular aplicados al estudio del cáncer.) Valorar nuevas metodologías y enfoques en la investigación de biología molecular aplicados al estudio del cáncer.
  • CM17 (Diseñar experimentos usando técnicas de biología molecular, para abordar problemas complejos en el ámbito de la bioquímica) Diseñar experimentos usando técnicas de biología molecular, para abordar problemas complejos en el ámbito de la bioquímica
  • KM21 (Describir los mecanismos moleculares implicados en el mantenimiento, variabilidad y transmisión de la información genética, así como en la regulación de la expresión génica.) Describir los mecanismos moleculares implicados en el mantenimiento, variabilidad y transmisión de la información genética, así como en la regulación de la expresión génica.
  • SM18 (Aplicar recursos informáticos para visualizar y comprender la estructura tridimensional de las proteínas, buscar información en bases de datos y utilizar herramientas moleculares.) Aplicar recursos informáticos para visualizar y comprender la estructura tridimensional de las proteínas, buscar información en bases de datos y utilizar herramientas moleculares.
  • SM20 (Aplicar las técnicas básicas de la tecnología del DNA recombinante en la biología molecular y la ingeniería de proteínas.) Aplicar las técnicas básicas de la tecnología del DNA recombinante en la biología molecular y la ingeniería de proteínas.

Contenidos

Tema 1. Introducción.  ¿Qué es la ingeniería genética? Primeros pasos en la clonación de ADN (tecnología del DNA recombinante). Introducción a los principales conceptos de la biología molecular como base de la ingeniería genética. El flujo de información genética. Organización de los genes. Expresión génica y su regulación. Los genomas, el transcriptoma y el proteoma.


Tema 2: Aislamiento y cuantificación de ácidos nucleicos. Purificación de DNA plasmidio o DNA genómico. Purificación de ARN total y de ARN mensajero. Cuantificación por espectroscopia o por fluorescencia.


Tema 3. Herramientas (enzimas) básicos usados en ingeniería genética: Enzimas de restricción (endonucleasas específicas). ADN Ligasa (unión de moléculas de ADN). Nucleasas inespecíficas de secuencia (endo y exo nucleasas). Polimerasas. Transcriptasa reversa. Enzimas que modifican los extremos de las moléculas de ADN. Nucleasas para la edición génica.


Tema 4: Etiquetado e Hibridación del DNA. Tipos de etiqueta. Técnicas de etiquetado. Concepto de hibridación de una sonda, concepto de Tm y severidad de hibridación. Técnicas de transferencia basadas en la hibridación de una sonda etiquetada:  Southern, Northern, Dot-Blot. Técnicas de hibridación con sondas etiquetadas sobre preparaciones microscópicas: Microarrays (técnicas de hibridación masiva), Hibridación in situ y hibridación sobre cromosomas (Fish). 


Tema 5. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) Introducción. Características de la reacción de PCR. Optimización de lareacción. Diseño de los cebadores. Aplicaciones y tipos especiales de PCR (RT-PCR, PCR cuantitativa, etc).


Tema 6. Análisis de la expresión génica y su regulación. Comparación de las diferentes técnicas para determinar los niveles de expresión génica (RNA mensajero). Técnicas para el estudio de la interacción de las proteínas con la región promotora del gen (DNA-foot-printing, gel de retardo, etc). Identificación de algunas señales epigenéticas que regulan la expresión génica (ChIP, secuenciación por bisulfito, etc.)


Tema 7. Clonación I. Esquema general de la clonación. Clonaje en la era pre-genomica versus clonaje, o no, en la era post-genomica. Vectores de clonaje: plásmidos, bacteriófagos, híbridos (plásmido-bacteriófago), cromosomas artificiales (otros).  


Tema 8: Clonación II: Generación del fragmento de ADN a clonar y estrategias para introducirlo dentro del vector. Células hospedadoras y mecanismos para introducir el DNA recombinante en su interior (transformación, transfección, etc). Sistemas de selección de los clones recombinantes.


Tema 9: Librerías genómicas. Esquema de construcción de librerías clásicas (mediante clonación con lambda) versus los sistemas actuales de secuenciación masiva (proyectos genomas, ESTs). Concepto de representatividad.


Tema 10:  Librerías de ADN-copia. Esquema de construcción de librerías clásicas (mediante clonación con lambda) versus los sistemas actuales de secuenciación masiva (proyectos ESTs o RNA-seq). Concepto de abundancia y complejidad de los ARN mensajeros en las librerías ARN. Casos especiales de librerías de ARN con selección por interacción proteína-proteína mediante anticuerpos, mediane phage-display (M13), mediante doble hibrido (levadura) o por complementación funcional.


Tema 11. Obtención de proteínas recombinantes en E. coli o Levadura. Factores que afectan la expresión de proteínas recombinantes. Optimización de la expresión de proteínas recombinantes en E Coli y en Levadura (Pichia pastoris). Vectores específicos para cada uno de los huéspedes. Ingeniería de proteínas para mejorar su eficiencia mediante dos sistemas: i) mutagénesis dirigida (conceptos y métodos) ii) evolución molecular (concepto y su combinación con phage-display)


Tema12: Ingeniería genómica (edición del genoma) mediante nucleasas modificadas. Definición y características de la técnica. Método usando Nucleasas Zinc- Finger. Método usando TALEN nucleasas. Métodos usando el sistema CRISPR-Cas9.

Actividades formativas y Metodología

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Elaboración entrega vinculada al contenido teórico de la asignatura para resolver casos prácticos 16 0,64 CM16, CM17, SM18, SM20
Clase de problemas 9 0,36 CM16, CM17, KM21, SM20
Elaboración entrega vinculada a las sesiones de problemas e informáticas 10 0,4 CM16, CM17, SM18, SM20
Tutorías 7 0,28 CM16, CM17, KM21, SM18, SM20
Clases de teoría 30 1,2 CM16, CM17, KM21, SM20
Prácticas en aulas de informática 6 0,24 CM17, SM18, SM20
Estudio autónomo del contenido de las sesiones de teoría, sesiones de problemas, sesiones aula informática 65 2,6 CM16, CM17, KM21, SM18, SM20

Las actividades formativas constan de clases teóricas y clases de problemas. Cada una de ellas tiene su metodología específica.


Clases teóricas y entrega vinculada a su contenido

El contenido del programa teórico será impartido principalmente por el/la profesor/a en forma de clases magistrales con apoyo audiovisual. Las presentaciones utilizadas en clase por el/la profesor/a estarán disponibles para el alumnado en el Campus Virtual de la asignatura con antelación al inicio de cada uno de los temas del curso. Estas sesiones expositivas constituirán la parte más importante del apartado teórico.

Se intercalarán algunas sesiones para introducir y comentar los casos prácticos sobre los que los estudiantes deberán realizar una entrega (diseños experimentales o interpretación de resultados, etc.). Esta entrega podrá realizarse en grupo (máximo 3 personas) o de forma individual. Los estudiantes deberán trabajar y resolver de manera autónoma los casos planteados con el fin de facilitar la comprensión y el estudio de esta parte de la materia.

Se aconseja que el alumnado consulte de forma regular el material bibliográfico recomendado en esta guía docente, así como los artículos de revisión referenciados en el material gráfico de las clases, que son accesibles en red desde la UAB, con el fin de consolidar y clarificar, si es necesario, los contenidos explicados en clase.


Clases de problemas, prácticas en aulas de informática y entrega vinculada a su contenido

Habrá 9 sesiones de problemas por grupo. Para estas sesiones, el grupo de teoría se dividirá en dos subgrupos (A y B), cuyas listas se harán públicas al inicio del curso. El alumnado asistirá a las sesiones programadas para su grupo. Al comienzodel semestre se entregará a través del Campus Virtual un dosier con los enunciados de los problemas, que serán resueltos por el profesorado de forma razonada y, si procede, complementando parte de la materia impartida en las clases teóricas.

Respecto a las prácticas en aulas de informática, esta actividad se llevará a cabo en las aulas de informática de la Facultad y se realizará en grupos de aproximadamente 20 alumnos, con una duración de 3 sesiones de 2 horas cada una. Estas prácticas se organizarán a partir de problemas planteados por los profesores para ser resueltos usando las diferentes herramientas y análisis bioinformáticos.

Vinculado al contenido y resolución de los problemas y de las prácticas en aula de informática, se programará una entrega a través del Campus Virtual, que los estudiantes deberán trabajar y resolver de manera autónoma con el fin de facilitar la comprensión y el estudio de esta parte de la materia. Esta entrega podrá realizarse en grupo (máximo 3 personas) o de forma individual.


Tutorías

Se llevarán a cabo tutorías individuales o en grupos reducidos, a petición del alumnado. El objetivo de estas tutorías será resolver dudas, orientar sobre las fuentes de información consultadas y la preparación de las entregas. En caso de que el número de solicitudes fuera extremadamente elevado, sobre todo de cara a los exámenes parciales, se podría realizar una tutoría de aula antes de cada parcial, para resolver dudas o repasar conceptos básicos, que se anunciarían oportunamente a través del Campus Virtual. Estas sesiones no serán expositivas ni en ellas se avanzará materia del temario oficial, sino que serán sesiones de debate y discusión.

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.

Evaluación

Actividades de evaluación continuada

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Entrega campus virtual diseño al contenido de teoría 10% 0,25 0,01 CM16, CM17, KM21, SM18, SM20
Entrega campus virtual de problemas y sesiones informáticas 10% 0,25 0,01 CM16, CM17, SM18, SM20
Prueba escrita individual de problemas (P1+P2) 20 % 2,5 0,1 CM16, CM17, SM18, SM20
Evaluación del modulo de teoría: bloque de preguntas tipo respuesta multiple (P1+P2) 30% 2 0,08 CM16, CM17, KM21, SM20
Prueba escrita de teoria mediante preguntas cortas (P1+P2) 30% 2 0,08 CM16, CM17, KM21, SM20

En la evaluación de esta asignatura se prevé:

Evaluación continuada

Evaluación de teoría mediante pruebas escritas individuales (60%).

Se realizarán dos pruebas parciales, P1+P2; cada una de ellas pesará un 30% de la nota final de la asignatura, y la fecha de la realización de la prueba estará marcada en el calendario del semestre.

En cada una de estas pruebas parciales constarán:

1) Preguntas tipo test (respuesta múltiple), que tendrán un peso final en la evaluación de la asignatura de un 15% por parcial.

2) Preguntas cortas de respuesta abierta relacionando diversos apartados del programa, sobre la utilización de los conocimientos para interpretar resultados experimentales o para proponer las técnicas más adecuadas para llegar a los objetivos planteados en la cuestión, que tendrán un peso final en la evaluación de la asignatura de un 15% por parcial.

La nota de cada parcial se obtendrá por la media obtenida en cada uno de los tipos de preguntas (test y cortas).

Si la nota obtenida en algunos de los parciales es inferior a 4 sobre un máximo de 10, será necesario presentarse a la prueba de recuperación en la fecha fijada en la programación del semestre. Cada parcial se podrá recuperar de manera individual.


Evaluación de la entrega vinculada al contenido de teoría.

Las entregas deberán realizarse en la fecha fijada por el profesor y que se podrá consultar por el Campus Virtual. El peso de la nota de esta actividad será de un 10%. La participación en esta actividad no es un requisito para aprobar la asignatura. En el caso de que NO se participe, la nota obtenida en esta actividad será un 0. La evaluación de esta actividad NO es susceptible de recuperación.


Evaluación de problemas mediante pruebas escritas individuales (20%).

Se realizarán dos pruebas parciales, P1+P2, que serán escritas e individuales. Consistirá en la resolución de 1-2 problemas planteados por el profesor de la misma tipología que los trabajados durante la actividad formativa de problemas. El peso de cada uno de los parciales será de un 10% y la fecha de la realización de la prueba estará marcada en el calendario del semestre.

Si la nota obtenida en algunos de los parciales es inferior a 4 sobre un máximo de 10, será necesario presentarse a la prueba de recuperación en la fecha fijada en la programación del semestre. Cada parcial se podrá recuperar de manera individual.


Evaluación de la entrega campus virtual, diseño experimental vinculado al contenido de problemas y sesiones de informática.

Las entregas deberán realizarse en la fecha fijada por el profesor y que se podrá consultar por el Campus Virtual. El peso de la nota de esta actividad será de un 10%. La participación en esta actividad no es un requisito para aprobar la asignatura. En el caso de que NO se participe, la nota obtenida en esta actividad será un 0. La evaluación de esta actividad NO es susceptible de recuperación.


Evaluación única

Evaluación de teoría mediante pruebas escritas individuales (60%):

El día marcado por el segundo parcial en el calendario de la asignatura, el alumnado que se haya acogido al sistema de evaluación única realizará una única prueba escrita con preguntas del conjunto de todo el contenido de teoría de la asignatura. En esta prueba constarán igual que en la evaluación continuada:

1) Preguntas tipo test (respuesta múltiple), que tendrán un peso final en la evaluación de la asignatura de un 30%.

2) Preguntas cortas de respuesta abierta relacionando diversos apartados del programa, sobre la utilización de los conocimientos para interpretar resultados experimentales o para proponer las técnicas más adecuadas para llegar a los objetivos planteados en la cuestión, que tendrán un peso final en la evaluación de la asignatura de un 30%.

Se aplicará el mismo sistema de recuperación que para la evaluación continuada.

Evaluación de problemas mediante pruebas escritas individuales (20%).

El día marcado por el segundo parcial en el calendario de la asignatura, el alumnado que se haya acogido al sistema de evaluación única realizará una única prueba escrita, sobre el total de los problemas de la asignatura. Esta prueba tendrá un peso del 20% de la nota final y se aplicará el mismo sistema de recuperación que para la evaluación continuada.


Evaluación de las entregas vinculadas tanto al contenido de teoría como al de problemas.

En esta tipología docente se aplicará el mismo sistema descrito en la evaluación continua. El profesorado fijará la fecha de plazo para hacer la entrega, que será la misma que para la evaluación continuada. Tendrá el mismo peso que en la evaluación continuada. Al igual que la evaluación continuada, la participación en esta actividad no es un requisito para aprobar la asignatura y no se puede recuperar.

Consideraciones generales por los dos sistemas de evaluación continuada y única

  • La nota final de la asignatura se obtiene por la media ponderada de cada una de las evaluaciones. Para superar la asignatura es necesario obtener una calificación final igual o superior a 5 sobre 10.
  • La evaluación de las pruebas escritas de Teoría y de Problemas son inseparables y, para superar la asignatura, el alumnado debe participar y ser evaluado de todas las pruebas escritas.
  • En cambio, participar en la actividad de las entregas no es un requisito para superar la asignatura; en el caso de que NO se participe en las entregas, la nota obtenida en esta actividad será un 0.
  • Las pruebas escritas de teoría y de problemas se harán conjuntamente en las fechas programadas y ya fijadas en el calendario.
  • Si la nota obtenida en algunos de los parciales, tanto de teoría como de problemas, es inferior a 4 sobre 10, será necesario presentarse a la prueba de recuperación en la fecha fijada en la programación del semestre. Cada parcial se podrá recuperar de manera individual.
  • De la misma manera, si la nota final obtenida es inferior a 5 sobre 10, será necesario presentarse a la prueba de recuperación en la fecha fijada en la programación del semestre. Cada parcial se podrá recuperar de manera individual.
  • Para participar en la recuperación, el alumnado debe haber sido previamente evaluado en un conjunto de actividades cuyo peso equivalga a un mínimo de dos terceras partes de la calificación total de la asignatura.
  • El estudiante obtendrá la calificación de \"No evaluable\" cuando las actividades de evaluación realizadas tengan una ponderación inferior al 67% en la calificación final.
  • El estudiante que quiera mejorar su nota podrá presentarse al examen de mejora de nota al final del semestre, el cual tendrá lugar en la fecha programada para el examen de recuperación. El alumnado que se presente a mejorar la nota renuncia a la nota obtenida en las pruebas escritas realizadas a lo largo del curso.
  • El estudiante que no pueda asistir a una prueba de evaluación individual por causa justificada y aporte la documentación oficial correspondiente a la coordinación del grado, tendrá derecho a realizar la prueba en cuestión en otro día. La coordinación del grado velará por la concreción de la misma con el profesorado de la asignatura afectada.
  • Se permite el uso de tecnologías de inteligencia artificial (IA) en la elaboración de las entregas, siempre que este uso sea compatible con los objetivos formativos de la actividad y que el trabajo final refleje una contribución significativa y personal del estudiante en el análisis, la interpretación y la reflexión crítica de los contenidos. El estudiante tendrá que indicar de manera explícita el uso de la IA, especificar las herramientas empleadas, identificar las partes del trabajo en que se han utilizado e incluir una breve reflexión sobre su aportación al proceso y al resultado final. Cualquier uso de la IA que no sea declarado adecuadamente, o que sustituya de manera sustancial la aportación intelectual requerida al estudiante, se considerará un uso indebido de esta tecnología y será tratado como una irregularidad académica, de acuerdo con lo establecido a continuación.
  • La realización de cualquier irregularidad en un acto de evaluación, como por ejemplo fraude académico, plagio o uso indebido de la IA (incluido el incumplimiento de las condiciones de uso de esta tecnología en las entregas definidas en el párrafo anterior) que pueda conducir a una variación significativa de la calificación, comportará la calificación de 0 en este acto de evaluación. En caso de que la guía docente establezca que, para superar la asignatura, es requisito imprescindible haber obtenido una calificación mínima en este acto de evaluación, o bien que se produzcan varias irregularidades en los actos de evaluación de una misma asignatura, la calificación final de la asignatura será de 0. Sin perjuicio de esto, se podrá instruir un procedimiento disciplinario al estudiante que incurra en alguna de estas irregularidades.
  • Cualquier aspecto que no esté contemplado en esta guía seguirá la normativa de evaluación de la Facultad de Biociencias.

Bibliografía

a) Libros

1) Nicholl, Desmond S. T.  An Introduction to genetic engineering     eBook  | 2023.  4a edición (2023). 

\"eBook\" | 2018  https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991000909739706709

 

2) MOLECULAR BIOTECHNOLOGY, PRINCIPLES AND APPLICATIONS OF RECOMBINANT DNA Harris, Bernadette;Harris, Bernadettee, 2022

   \"eBook\" | 2018. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/15r2rl8/cdi_askewsholts_vlebooks_9781683673101

 

3)Gene Cloning and DNA Analysis : An Introduction T. A. Brown;T. A. Brown eBook    |2016 

\"eBook\"2016 https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/15r2rl8/cdi_askewsholts_vlebooks_9781119072553

 

4) S. B. Primrose and R. M. Twyman Principles of gene manipulation and genomics /, SEVENTH EDITION, 

eBook \"eBook\"  | 2006. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/15r2rl8/cdi_askewsholts_vlebooks_9781444309096

 

5) H. Freeman. Recombinant DNA : genes and genomes - a short course, 2007

6) J. Perera, Julián. Ingeniería genética 2002

 

b) Artículos de revisón en revistas científicas de elevado impacto.

Las referencias bibliográficas de los distintos artículos de revisión recomendados serán indicadas en el material gráfico de las clases. Estos artículos de revisión corresponderán a revistas que son accesibles por red desde la UAB.

Software

 Microsoft Word, PowerPoint, Excel

 Diseño de Primers: Serial Cloner 2.6, NetPrimer, Primer3Plus, Primer-BLAST, PrimerX.

Grupos e idiomas de la asignatura

La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura

Tipo de docencia Grupo Idioma Semestre Turno
(TE) Teoría 33 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 331 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 331 Catalán primer cuatrimestre tarde
(PAUL) Prácticas de aula 332 Catalán primer cuatrimestre manaña-mixto
(PLAB) Prácticas de laboratorio 332 Catalán primer cuatrimestre tarde
(PLAB) Prácticas de laboratorio 333 Catalán primer cuatrimestre tarde