Técnicas en Biología Molecular

Montería, Córdoba; a Septiembre 05 de 2023

Universidad de Córdoba

Facultad de Ciencias Agrícolas

Lab. de Biología Molecular aplica

Luis Alfonso R´guez-Páez

http://larguez.science

@larguez

TITULO: Mural Homenaje a la Vida (Universidad de Córdoba) 10 metros x 2.20 metros

Rio Sinú desde Santa Cruz de Lorica

La semilla de mis sueños

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La cultura es la más profunda, sublime y natural manifestación del espíritu humano en términos locales, y es un privilegio para el artista, el intelectual, el científico o el luchador social, que en el horizonte de las coincidencias, las bellas y genuinas coincidencias, sus sueños y aspiraciones por un mundo mejor, se recreen en el ideario del pueblo, que al igual que él, sueñan con una sociedad más justa, amorosa, culta y alegre con oportunidades de progreso, desarrollo y vida plena para todos.

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Así pues les entrego hoy la semilla de mis sueños para que germine en la mente y el corazón del universo Sinuano.

Theodosious Dobzhansky

"Genética y el Origen de las Especies“ 1937

1900-1975

"Nothing makes sense if it is not under the light of Evolution"

“Nada tiene sentido si no es bajo la luz de la evolución "

Objetivos de sesión.

Al finalizar la sesión el participante tendrá:

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• Conocimiento de la temática del curso de Tecnicas en Biologia Molecular, las aportaciones que la asignatura brinda al perfil del Ingeniero Agronomo de la Universidad de Córdoba, el objetivo de la materia, la forma en que se desarrollará y evaluará el curso.

Temática del curso.

Seis unidades o módulos

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Modulo 1. Introducción a la biología molecular y sus técnicas

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Modulo 2. Herramientas de la biología molecular aplicada para la identificación de organismos y al aprovechamiento de la biodiversidad

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Modulo 3. Mecanismos de reparación del material genético: reparación, recombinación, transformación, restricción y modificación.

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Modulo 4. Ingeniería genética, organismos transgénicos y su importancia en el mejoramiento, la seguridad y soberanía alimentaria.

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Modulo 5. Clonación de genes.

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Modulo 6. Análisis de genomas y Bioinformática.

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Adicionalmente el curso fomentará la formación autónoma y pensamiento independiente que hagan del estudiante un futuro profesional con capacidad para entender, adaptar, validar, ajustar y criticar las diversas tecnologías con base en la Biologia Molecular que se aplican en el diagnostico de la diversidad, diagnostico de las enfermedades, fitomejoramiento, investigación y extensión.

Temática del curso.

• El estudio de la Biologia Molecular y las bases moleculares de la vida,
• Conceptos básicos y aplicados del proceso de transmisión de los caracteres biológicos de una generación a la siguiente (Herencia)
• Las diferencias en los dominios de la vida (Variación)
• Desarrollo el conocimiento, habilidades y competencias necesarias para diferenciar e interpretar situaciones de origen genético y/o ambiental enfocados a solucionar problemas en las diferentes patologías.
• Fomento las competencias con sentido integral y holístico.
• Formación autónoma y pensamiento independiente que hagan del estudiante un futuro profesional con capacidad para entender, adaptar, validar, ajustar y criticar las diversas tecnologías con base molecular que se aplican en el diagnostico, valoracion de biodiversidad, mejoramiento, investigación y extension

Objetivos.

General.

• Proporcionar a los estudiantes los conocimientos y habilidades necesarios que le permitan desarrollar competencias en la interpretación y aplicación de la herencia y la variación de caracteres biológicos a nivel de la genética mendeliana y no mendeliana de los humanos.

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Específicos.

• Conocer, dominar y manejar:
• Aspectos históricos (hechos y personajes), importancia, aplicaciones, métodos de estudio, bases físicas de la Biologia Molecular.
• La naturaleza, organización, función, expresión, transmisión y evolución de la información genética en los organismos vivos.
• Los conceptos teóricos y prácticos fundamentales de las leyes que rigen el dogma central de la vida.
• Los conceptos teóricos y prácticos fundamentales de las características biológicas y su aprovechamiento desde la perspectiva molecular.

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• Orientar al estudiante en la búsqueda, lectura, interpretación y evaluación crítica de algunos resultados de propuestas de investigación básica y aplicada en los diferentes métodos de estudio de la Biologia Molecular.

Competencias.

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Al finalizar el curso, el estudiante debe demostrar las siguientes habilidades, destrezas y competencias:

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Específicas

• Conocer los componentes básicos de un laboratorio de biología molecular aplicada.
• Identificar los elementos de trabajo para el laboratorio de biología molecular aplicada.
• Identificar reactivos y equipos básicos para el desarrollo de técnicas en biología molecular aplicada.
• Manejo de protocolos para el análisis molecular de bacterias, hongos, nemátodos y plantas.
• Manejo de diferentes bases de datos moleculares y bioinformáticas del mundo.
• Manejo de herramientas bioinformáticas para el análisis molecular y aprovechamiento de la
• biodiversidad.
• Desarrollar análisis crítico de investigaciones en biología molecular, formulación de alternativas de investigación al mismo objeto de estudio mediante el uso de técnicas en Biología molecular.

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Transversales

• Manejo de bases de datos científicas
• Desarrollar análisis crítico de investigaciones científicas
• Desarrollar un seminario de investigación

Metodología.

La asignatura se desarrollará de una forma teórico-práctica con una amplia participación de los estudiantes, desarrollando cuatro etapas, que son: familiarización, reproducción, producción y creación .

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Los componentes principales y estrategias de la clase son los siguientes:

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• Docencia directa: Clases magistrales con metodología participativa y con el uso de la multimedia y el video beam, dirección de prácticas de laboratorio, tutorías, entre otros.

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• El trabajo independiente del estudiante: Lecturas y análisis crítico de reportes científicos, elaboración de informes de prácticas de laboratorio en formato de artículo científico, revisión bibliográfica, presentación de seminarios, trabajos especiales, estudios de casos y otros.

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Evaluación.

El curso constara de 6 Módulos en 16 sesiones, se realizaran 3 evaluaciones parciales, que constara:

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• Quices: 30%;
• Informes y seminarios o exposiciones (Trabajos especiales): 15%;
• Tareas, Informes de prácticas, control de lecturas y talleres: 15%;
• Exámenes parciales: 40%.

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Preguntas, dudas, comentarios…

Considera la obra de Dios; porque ¿quién podrá enderezar lo que Él torció?�

Eclesiastés 7:13

Reina Valera Gómez (© 2010)

Niveles de Organización y Totipotencia

Biotecnología tradicional: procesos de fermentación de bacterias y levaduras desde hace miles de años

Biotecnología: Conjunto de técnicas que utilizan las potencialidades de los organismos vivos o de compuestos procedentes de ellos (enzimas, hormonas, antibióticos…), para la obtención de productos, bienes y servicios

Biotecnología moderna: en los últimos 30 años, avances en microbiología, inmunología e ingeniería genética, con manipulación selectiva y programada de material genético

Biotecnología contemporánea: Clonación, nanotecnología, biomateriales, reprogramación

Anura centrolenidae

Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna

Francisco Juan Martínez Mojica

CRISPR/Cas9

1. Introducción

Ácidos nucleicos y proteínas, cambian con el tiempo.

Pueden ser cronómetros moleculares o documentos de la historia evolutiva.

Si los cambios se producen al azar y aumentan con el tiempo de manera lineal, las diferencias en la secuencia de los monómeros (nucleótidos o aminoácidos) de biomoléculas homólogas, de dos formas de vida, reflejan la distancia evolutiva entre ellas (Zuckerkandl y Pauling, 1962).

Se ha usado por décadas para establecer las relaciones filogenéticas entre los seres vivos, creando un marco apropiado para su clasificación e identificación.

Para estudio taxonómico o de evolución, una región de ADN deberá cumplir con las siguientes características:

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1. Contener una variabilidad y una divergencia genética significativa a nivel de especie.
2. Poseer sitios conservados adyacentes, que permitan el diseño de iniciadores universales, para su amplificación por PCR, y
3. Tener una longitud adecuada que permita la extracción y secuenciación de forma fácil, reproducible y precisa (Kress y Erickson 2012).

Marcadores moleculares

1. Introducción

En November1977, Carl Woese y George Fox publicaron un breve y famoso artículo que no sólo incluiría a un nuevo reino en el árbol de la vida, sino que cambiaría nuestra forma de clasificar y concebir a los seres vivos, así como los métodos de comparación de los mismos.

Se basaron en las variaciones del 16S rRNA para establecer filogenias.

Originaron la división de los procariotas en dos grupos o reinos: Eubacteria y Archaeobacteria, cuya divergencia es tan profunda como la encontrada entre ellos y los eucariotas.

Por que el Gen 16S es atractivo?

El ARN ribosomal 16S (ARNr 16S o 16S rRNA) es el componente de la subunidad menor (30S) de los ribosomas procariotas que se une a la secuencia de Shine-Dalgarno. Los genes que lo codifican son conocidos como genes del ARNr 16S, y se utilizan para la reconstrucción de filogenias debido a sus bajas tasas de evolución.

70 S

30 S

50 S

34 Proteínas

21 Proteínas

2 ARNr

1 ARNr

23S

5S

16S

Ribosoma bacteriano

Subunidades

Macromoléculas

ITS (16S-23S ARNr )

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Espacio intergénico del 16S-23S ARNr (ITS)4. Estas ITS se presentan en un número variable en función del número de operones ARNr o alelos rrs. Este elevado grado de diversidad observado en las ITS en diferentes géneros, diferentes especies, diferentes cepas, y en una misma cepa producido por variaciones en el número, tamaño y composición de las ITS del 16S-23S ARNr, constituye la base para su utilización en identificación, filogenia y/o tipificación.