DATOS IDENTIFICATIVOS 2019_20
Asignatura (*) NANOBIOTECNOLOGÍA Código 20705218
Titulación
Nanociencia, Materiales y Procesos: Tecnología Química de Frontera (2013)
 Ciclo 2º
Descriptores Cr.totales Tipo Curso Periodo
4.5 Optativa
Lengua de impartición
Anglès
Departamento Ingeniería Química
Coordinador/a
O'SULLIVAN -, CIARA KATHLEEN
 Correo-e ciara.osullivan@urv.cat
Profesores/as
O'SULLIVAN -, CIARA KATHLEEN
Web
Descripción general e información relevante El objetivo del curso es dotar de una visión general de los conceptos fundamentales de la nanotecnología y la biotecnología moderna y discutir los riesgos y beneficios de su aplicación en las áreas tan relevantes como la salud, la alimentación, el medio ambiente y la agricultura o la ciencia forense. La nanobiotecnología es la génesis de importantes nuevos conocimientos sobre cómo funcionan los sistemas biológicos, y del mismo modo, la nanobiotecnología conducirá al diseño de tipos de dispositivos y sistemas micro y nanofabricados completamente nuevos. Se hará hincapié en la fusión de la nanofabricación y biosistemas y de las tendencias actuales y futuras de la nanobiotecnología.

Competencias
Tipo A Código Competencias Específicas
 A1.1 A1.1. Destacar en el estudio y conocimiento del ámbito de investigación elegido: evaluar la importancia científico-técnica, el potencial tecnológico y la viabilidad de la nanociencia, de los materiales, de su diseño, su preparación, propiedades, procesos y desarrollos, técnicas y aplicaciones.
 A1.5 A1.5. Formular, desarrollar y aplicar materiales, productos y dispositivos que incorporen nanoestructuras.
 A1.6 A1.6. Analizar, identificar y valorar los datos obtenidos en los experimentos y bases de datos del campo de la nanociencia, materiales y tecnología química.
 A2.2 A2.2. Evaluar críticamente los resultados de investigación, propia o ajena en el campo de la nanotecnología, materiales y diseño de producto y proceso.
Tipo B Código Competencias Transversales
 B3.1 Trabajar en equipo de forma colaborativa, con responsabilidad compartida en equipos multidisciplinares, multilingües y multiculturales.
 B3.2 Resolver los conflictos de manera constructiva.
 B4.1 Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo paramantener y mejorar las competencias propias de la titulación que permitan el desarrollo contínuo.
 B5.2 Resolver problemas complejos, en entornos nuevos y en contextos de innovación y multidisciplinarios.
Tipo C Código Competencias Nucleares

Resultados de aprendizaje
Tipo A Código Resultados de aprendizaje
 A1.1 Identifica la estructura y función del ADN, la estructura y función de proteínas, la tecnología del ADN recombinante.
Identifica la importancia de los alimentos genéticamente modificados; los análisis forenses de ADN, PCR, electroforesis, secuenciación del ADN.
 A1.5 Aplica los desarrollos nanotecnológicos acerca del ADN y la ingeniería de tejidos a órganos artificiales y alimentos.
 A1.6 Identifica las aplicaciones de la nanobiotecnología en el diagnóstico, terapéutica, computación y electrónica.
 A2.2 Formula conocimientos sobre el proyecto del Genoma Humano, la genómica, la metabolómica y la proteómica.
Tipo B Código Resultados de aprendizaje
 B3.1 Participa de forma activa y comparte información, conocimiento y experiencias.
Lleva a cabo su aportación individual en el tiempo previsto y con los recursos disponibles.
Acepta y cumple las normas del grupo.
Colabora activamente en la planificación del trabajo en equipo, en la distribución de las tareas y plazos requeridos.
 B3.2 Tiene en cuenta los puntos de vista de los demás y retroalimenta de forma constructiva.
Facilita la gestión positiva de las diferencias, desacuerdos y conflictos que se producen al equipo.
 B4.1 Adopta autónomamente las estrategias de aprendizaje en cada situación.
Establece sus propios objetivos de aprendizaje.
Selecciona un procedimiento de entre los que le propone el profesor.
Formula preguntas adecuadas para resolver las dudas o cuestiones abiertas, y tiene criterio en la búsqueda de la información.
 B5.2 Recoge la información significativa que necesita para resolver los problemas en base a criterios objetivos.
Presenta diferentes opciones alternativas de solución ante un mismo problema y evalúa sus posibles riesgos y ventajas.
Elabora una estrategia para resolver el problema.
Dirige el proceso de toma de decisiones de manera participativa.
Obtiene el respaldo necesario de otros para lograr el éxito de sus decisiones.
Sigue un método lógico para identificar las causas de un problema.
Tipo C Código Resultados de aprendizaje

Contenidos
tema Subtema
El curso consta de los siguientes contenidos:
1. Sesión Informal de cine: GATTACA y La isla - películas que muestran futuras
posibilidades de la nanobiotecnología. El objetivo de la clase es dar una visión general de
el conocimiento que se verá en el curso y las potenciales y actuales aplicaciones de la nanobiotecnología.
introducción
2. ¿Qué es la Biotecnología? • Definiciones de la Biotecnología, las técnicas utilizadas en la Biotecnología: ¿Quién es quién en biotecnología? ¿Cómo se utiliza la biotecnología?
• Aplicaciones de la biotecnología, medicinas en el mercado actual, la agricultura – Los alimentos y los animales transgénicos, genómica y proteómica, la terapia génica y las células madre embrionarias. Clonación. ¿Cuáles son algunas de las cuestiones que plantea la biotecnología?
Bioética / "Ética genética", las actitudes públicas hacia la biotecnología, la conciencia de seguridad -
La concesión de patentes de organismos modificados genéticamente, los usos humanos terapéuticos de genes y tejidos. Responsabilidad social de la ciencia como un negocio.
3. Estructura ADN y el Dogma Central. Estructura del ADN, de las bases púricas y pirimídicas en el ADN y ARN. Nucleósidos. Nucleótidos. Puentes de hidrógeno. Desnaturalización y renaturalización. Expresión génica. mARN, tARN y rARN. El vínculo entre ADN y proteína (el dogma central), y las consecuencias de su vínculo.
4. Replicación, Transcripción y Traslación, El Código Triple. Los procesos de replicación del ADN. Los fragmentos de Okazaki. Telómeros y Telomerasa y sus papeles en cáncer y la edad. ADN empaquetado y cromatina. Expresión génica (transcripción y traslación). El código genético y los aminoácidos.
5. Proteínas y estructura de Proteínas, Enzimas y Anticuerpos. Estructura y propiedades de los aminoácidos, los enlaces peptídicos, el plegamiento de la proteína, y las estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Discusión de algunas clases de proteínas (estructurales, de transporte, motores, de almacenamiento, señales, receptoras, etc.). Enzimas y anticuerpos. Enzimas y su clasificación. El papel de los anticuerpos en el sistema inmune y su utilidad en terapia y diagnósticos.
6. Tecnología del ADN recombinante. Historia de la tecnología del ADN recombinante y las técnicas en las que está involucrado. El uso de vectores (plásmidos, bacteriófagos, etc.), Enzimas de restricción, ligasas y resistencia a antibióticos en el proceso de permeabilización, transformación y enriquecimiento selectivo por clonación del ADN. Algunos éxitos comerciales en la tecnología del ADN recombinante: la producción de insulina recombinante.
7. Electroforesis, Secuenciación, PCR, Faros moleculares (Molecular Beacons), PCR a tiempo real. Descubrimiento del ADN polimerasa y su uso en la reacción en cadena de la polimerasa para la amplificación del ADN. Pasos involucrados, el papel de los cebadores (primers) y el uso de faros moleculares en PCR a tiempo real. Estudio en detalle del ‘nested’, ‘multiplex’, ‘hot start’, ‘asymmetric’ y ‘touchdown’ PCR así como de otros formatos de PCR. Uso de electroforesis para separación de ADN y proteínas y discusión del proceso manual y automatizado de la secuenciación de ADN.
8. ADN en alimentación y acciones detectivescas. Estudio de alimentos modificados genéticamente, y ADN forense. Descripción de las propiedades de totipotencia y uso del vector Agrobacterium tumefaciens. Descripción de las aplicaciones específicas de alimentos modificados genéticamente utilizando algunos casos concretos. Que son los cultivos GM y cómo se hacen? ¿Por qué nosotros necesitamos cultivos GM? ¿Qué compañías biotecnológicas están delante del Ag-Biotech Crop production? ¿Qué procesos de regularización existen con los cultivos GM? ¿Cuáles son las discusiones en torno a los alimentos GM, reales o imaginarias? Breve visión de la historia del ADN forense. ¿Qué son los polimorfismos, short tandem repeats, Códigos RFLPs y el uso de estos para la obtención de las huellas dactilares DNA. Estudio de las aplicaciones en investigaciones criminales, reconocimiento de cadáveres, pruebas de paternidad. Discusión el uso del ADN mitocondrial en análisis evolutivo.
9a. Células madre y terapia génica (I parte). Introducción del concepto de células madre embrionarias y adultas, orígenes y propiedades de células madre, generación y diferenciación de células madre embrionarias, terapia de células madre, aplicaciones clínicas. Comparación de las ventajas e inconvenientes de células adultas y embrionarias, respectivamente. Discusión sobre las compañías de biotecnología que trabajan en este campo y la política de diferentes países en relación a las células madre. Debate sobre cuestiones éticas asociadas a las células madre.
9 b. Células madre y terapia génica (II parte). Explicación la terapia génica, empezando por la historia, los tipos de terapia génica y los diferentes sistemas que están disponibles. Descripción de los vectores virales (virus integrados y no integrados) y administración mediante electroporación y liposómas. Limitaciones y aplicaciones de terapia génica. Diferentes casos de enfermedades monogénicas y de terapia génica en cáncer.
10. El proyecto Genoma Humano, genómica, transcriptómica y proteómica. Visión del proyecto de Genoma Humano (HGP) y de la era post-genómica. Discusión de la historia y objetivos del HGP, objetivos del proyecto, mapeado de baja o alta resolución, chromosome walking, shotgun sequencing, secuenciación automatizada del ADN, DNA microchips, bioinformática y los resultados de el HGP, temas éticos, legales y sociales asociados. La importancia de Single Nucleotide polymorphisms (SNPs). Explicación de la genómica funcional y las herramientas (aptámeros, espectroscopia de masa y electroforesis de hielo 2D-diferencial) para llevar el control de la expresión génica utilizando la metabolómica (transcriptómica) y la proteómica.
11. Nanotecnología: la historia, las definiciones y los principales hitos.
Esta clase ve el comienzo de la segunda mitad del curso donde el foco se desplazará a
la nanotecnología, comenzando con una breve reseña de la historia de la nanotecnología
a partir de la fuerza de empuje de la nanotecnología - la utilización de circuitos integrados en las computadoras y se van a dar ejemplos de las investigaciones actuales junto con diversas aplicaciones, tales como materiales, la energía, la informática y la biomedicina.
12. Aplicaciones en Nanobiotecnología: Diagnóstico.
El uso de la nanobiotecnología para aplicaciones de diagnóstico.
La integración de los biosensores en Microsistemas para la detección multiplexada. Detección simultánea de proteínas y ácidos nucleicos con sistemas basado en microtratamiento, micro-PCR/electroforesis capilar / dielectroforesis / FACS / MAC. Métodos para la deposición selectiva, así como biochips disponibles comercialmente de Nanogen, Affymetrix.
13. Aplicaciones en Nanobiotecnología: Terapia
La función de la Nanobiotecnología en aplicaciones terapéuticas. Uso de liposomas ligados a anticuerpos para suministro de fármacos dirigidos en tumores cancerígenos, anticuerpos ligados a nanopartículas magnéticas para la hipertermia fluida magnética y vesículas portadoras de fármacos ligados a nanopartículas por el posible cruce de la barrera entre cerebro y sangre. Se discutirá el uso de aptámeros para la prevención de la transcripción viral de VIH, VHC etc.
14. Aplicaciones en Nanobiotecnología: Ingeniería de Tejidos / órganos artificiales
Limitaciones de los implantes artificiales de los trasplantes. La solución basada en ingeniería de tejidos. diferenciación controlada en la nanoescala de las características celulares. Siembra "in vitro" sobre un andamio biodegradable. Inserción directa de un soporte en el área dañada para la regeneración del tejido. Polímeros funcionales para aplicaciones de ingeniería de tejidos óseos, los nanocompuestos inorgánicos / polímero para restauración dental y de huesos. Aplicaciones para la sustitución. Los nanomateriales bioactivos en los huesos, el injerto y la ingeniería de tejidos, andamios nanoestructurados para ingeniería de tejidos y regeneración.

Planificación
Metodologías  ::  Pruebas
  Competencias (*) Horas en clase
 Horas fuera de clase
 (**) Horas totales
Actividades introductorias
2 2 4
Sesión magistral
A1.1
A1.6
B4.1
B5.2
 45 45 90
Resolución de problemas/ejercicios
A1.1
A1.5
A1.6
A2.2
B4.1
B5.2
 10 0 10
Trabajos
A1.1
A1.5
A1.6
A2.2
B4.1
B5.2
 5 0 5
Atención personalizada
0.5 0 0.5
 
Pruebas mixtas
A1.1
A1.5
A1.6
A2.2
B4.1
B5.2
 1 0 1
 
(*) En el caso de docencia no presencial, serán las horas de trabajo con soporte virtual del profesor.
(**) Los datos que aparecen en la tabla de planificación son de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías
  descripción
Actividades introductorias Overview of course with introductory videos
Sesión magistral Lectures detailing all aspects of course
Resolución de problemas/ejercicios
Trabajos
Atención personalizada Personalised assessment

Atención personalizada
descripción
Martes y jueves 12-14h

Evaluación
Metodologías Competencias descripción Peso        
Resolución de problemas/ejercicios
A1.1
A1.5
A1.6
A2.2
B4.1
B5.2
 Homeworks 20%
Trabajos
A1.1
A1.5
A1.6
A2.2
B4.1
B5.2
 Project 40%
Pruebas mixtas
A1.1
A1.5
A1.6
A2.2
B4.1
B5.2
 Final exam 40%
Otros  
 
Otros comentarios y segunda convocatoria

Fuentes de información

Básica , , ,

Se facilitará actualizada a través de Moodle, préviamente a cada clase.
Complementaria

Recomendaciones
(*)La Guía docente es el documento donde se visualiza la propuesta académica de la URV. Este documento es público y no es modificable, excepto en casos excepcionales revisados por el órgano competente o debidamente revisado de acuerdo la normativa vigente.