| Competències |
| Tipus A | Codi | Competències Específiques |
| Recerca | ||
| AR17 | Comprensió del concepte Nanobiotecnologia i avaluació crítica dels beneficis i inconvenients de les seves aplicacions potencials. | |
| AR18 | Entendre l’expressió gènica, funció de l’ADN i els processos que se’n deriven. | |
| AR19 | Entendre el paper de les proteïnes, enzims i anticossos en el cos humpa i com les propietats dels anticossos poden ser explotades per a ús terapèutic i en diagnòstics. | |
| AR20 | Comprensió de les cèl•lules mare, les diferències entre cèl•lules mare adultes i embrionàries, i les seves respectives avantatges i desavantatges. Els mètodes utilitzats per la seva diferenciació, aplicacions clíniques. | |
| AR21 | Entendre la genòmica, transcriptòmica i proteòmica i les eines que són utilitzades per estudiar cada una d’elles. | |
| Tipus B | Codi | Competències Transversals |
| Recerca | ||
| BR2 | Treballar de manera autònoma amb iniciativa. | |
| BR3 | Capacitat de gestió de la informació. | |
| BR10 | Habilitats crítiques: anàlisi i sintesi. | |
| BR11 | Capacitat per generar noves idees (creativitat) | |
| Tipus C | Codi | Competències Nuclears |
| Comú | ||
| CC3 | Comunicar-se de manera efectiva en la pràctica professional i com a ciutadà. | |
| CC4 | Dominar l’expressió i la comprensió de, pel cap baix, un idioma estranger. | |
| Objectius d'aprenentatge |
| Objectius | Competències | ||
| Comprendre el concepte Nanobiotecnologia i avaluació crítica dels beneficis i inconvenients de les seves aplicacions potencials. | AR17 |
BR2 BR3 BR10 BR11 |
CC3 CC4 |
| Entendre l'expressió gènica, funció de l'ADN i els processos que se'n deriven. | AR18 |
BR2 BR3 BR10 BR11 |
CC3 CC4 |
| Entendre el paper de les proteïnes, enzims i anticossos en el cos humpa i com les propietats dels anticossos poden ser explotades per a ús terapèutic i en diagnòstics. | AR19 |
BR2 BR3 BR10 BR11 |
CC3 CC4 |
| Comprendre les cèl.lules mare, les diferències entre cèl.lules mare adultes i embrionàries, i les seves respectives avantatges i desavantatges. Els mètodes utilitzats per la seva diferenciació, aplicacions clíniques. | AR20 |
BR2 BR3 BR10 BR11 |
CC3 CC4 |
| Entendre la genòmica, transcriptòmica i proteòmica i les eines que són utilitzades per estudiar cada una d'elles. | AR21 |
BR2 BR3 BR10 BR11 |
CC3 CC4 |
| Continguts |
| Tema | Subtema |
| Estructura ADN i el Dogma Central | Estructura de l'ADN, de les bases purines i pirimidines en l'ADN i ARN. Nucleòsids. Nucleòtids. Ponts d'hidrogen. Desnaturalització & renaturalització. Expressió gènica. mARN, tARN & rARN. El vincle entre ADN i proteïna (el dogma central), i les conseqüencies del seu vincle. |
| Replicació, Transcripció i Translació, El Codi Triple | Els processos de replicació de l'ADN. Els fragments d'Okazaki. Telòmers i telomerases i els seus papers en càncer i edat. ADN empaquetat i cromatina. Expressió gènica (transcripció i translació). El codi genètic i els aminoàcids. |
| Proteïnes i Estructura de Proteïnes, Enzims i Anticossos | Estructura i propietats dels aminoàcids, els enllaços peptídics, el plegament de la proteïna, i les estructures primària, secundària, terciària i quaternària. Discussió d'algunes classes de proteïnes (estructurals, de transport, motors, d'emmagatzematge, senyals, receptores, etc.). Enzims i anticossos. Enzims d'acord amb les seves classificacions. El paper dels anticossos en el sistema immune i la seva utilitat en teràpia i diagnòstics. |
| Tecnologia de l'ADN recombinant | Història de la tecnologia de l'ADN recombinant i les tècniques en les que està involucrat. L'ús de vectors (plàsmids, bacteriòfags etc.), enzims de restricció, lligases i resistència a antibiòtics en el procés de permeabilització, transformació i enriquiment selectiu per clonació de l'ADN. Alguns èxits comercials en la tecnologia de l'ADN recombinant: la producció de insulina recombinant. |
| Electroforesis, Secuenciació, PCR, Far molecular (Molecular Beacons), PCR a temps real | Descobriment de l'ADNpolimerasa i el seu ús en la reacció en cadena de la polimerasa para l'amplificació de l'ADN. Passos involucrats, el paper dels primers i l'ús de fars moleculars pel PCR a temps real. Estudi en detall del Nested, multiplex, hot start, asymmetric i touchdown PCR així com d'altres formats de PCR. Ús de electroforesis per separació de ADN i proteïna i discussió del procés manual i automatitzat de la seqüenciació d'ADN. |
| Dining & Sleuthing con ADN | Estudi d'aliments modificats genèticament, i ADN forense. Descripció de les propietats de totipotència i 'ús del vector Agrobacterium tumefaciens. Descripció de les aplicacions específiques d'aliments modificats genèticament utilitzant alguns casos concrets. Que són els cultius GM i com es fan? Per què nosaltres necessitem cultius GM? Quines companyies biotecnològiques estan al davant del Ag-Biotech Crop production? Quins processos per regularitzar existeixen amb els cultius GM? Quines són les discussions a l'entorn dels aliments GM- real o imaginat? Breu visió de la història de l'ADN forense. Què són els polimorfismes, short tandem repeats, CODIS, RFLPs i l'ús d'aquests per a l'obtenció de DNA fingerprint. Estudi de les aplicacions en investigacions criminals, reconeixement de cadàvers, proves de paternitat. Punt de discussió l'ús de l'ADN mitocondrial en anàlisis evolucionaries. |
| Teràpia de cèl•lules mare i Teràpia gènica (I i II part) |
Cèl•lules mare i teràpia gènica. Primera part. Introducció del concepte de cèl•lules mare embrionàries i adultes, orígens i propietats de cèl•lules mare, generació i diferenciació de cèl•lules mare embrionàries, teràpia de cèl•lules mare, aplicacions clíniques. Comparació dels avantatges i inconvenients de cèl•lules adultes i embrionàries, respectivament. Discussió sobre les companyies de biotecnologia que treballen en aquest camp i la política de diferents països en relació a les cèl•lules mare. Debat sobre qüestions ètiques associades a les cèl•lules mares. Cèl·lules mare i teràpia gènica. Segona part. Explicació la teràpia gènica, començant per la història, els tipus de teràpia gènica i els diferents sistemes que són disponibles. Descripció dels vectors virals (virus integrats i no integrats) i alliberaments per electroporació i alliberaments liposòmic. Limitacions i aplicacions de teràpia gènica. Diferents casos de malalties monogèniques i de teràpia gènica en càncers. |
| El projecte Genoma Humà, Genòmics, transcriptòmics i proteòmics | Visió del projecte de Genoma Humà (HGP) i de l'era post-genòmica. Discussió de la història i objectius del HGP, objectius del projecte, mapeatge de baixa o alta resolució, chromosome walking, shotgun sequencing, automatitzada seqüènciació de l'ADN, DNA microarrays, bioinformàtica i els resultats de el HGP, temes ètics, legals i socials associats. La importància de single nucleotide polymorphisms (SNPs). Explicació de la genòmica funcional i les eines (aptàmers, espectroscòpia de massa i electroforesis de gel 2D-diferencial) per portar el control de l'expressió gènica utilitzant la metabòlica (transcriptòmics) i la proteòmica. |
| Descobriment de fàrmacs, Patents, propietats intel•lectuals i Transferència de tecnologia | Canvi de paradigma facilitat pels enfocs postgenòmics en el descobriment de fàrmacs via genòmica funcional associada a la farmacologia. Ús de comparative genòmics and cDNA microarrays pel control del nivells d'expressió del mARN causats per fàrmacs candidats. El procés d'introducció dels fàrmacs al mercat, les fases involucrades i el tema de propietat intel•lectual pels nous negocis tecnològics. Els elements claus d'un pla de treball de les empreses. Inici de l'activitat virtual d'inversió en firmes biotecnològiques sobre el segon període del curs. Elecció de companyies virtual basada en els seus productes actuals, productes en projecte, protecció de patent, ingressos, acords d'associacions i marketing, despeses I+D, etc. |
| 'Bottom-down' – Tècniques de Nanofabricació | Bases de la producció de superfícies nanoestructurades i les tècniques per la microfabricació de microsistemes, sistemes microelectromecànics (SMEM), microsensors, microactuadors i les seves aplicacions a la operació i seguretat automotiva, diagnòstic i tractament mèdic, nanoelectrònica, i nanomecànica. Els avantatges dels Microsistemes en termes de reduït requeriment energètic, paralelització i cost. Tecnologies de funcionalització de superfícies i d'anisotropic and isotropic wet and dry bulk, deep reactive ion etching, LIGA, serigrafiat d'UV i tècniques avançades de serigrafia (extreme Uvm e-beam, raig d'ions, i serigrafia de raigs X), de deposició (deposició/vaporització química i física, evaporació tèrmica i sputtering). |
| 'Top-up'- Autoensamblatge biològic | Producció de nanoestructures mitjançant l'autoensamblatge biològic. Monocapes de tiols autoensamblades sobre or i monocapes mixtes produïdes per autoensamblatge dirigit per hidrofobicitat/hidrofilitat. Utilització d'anfilits en aigua creats via films de Langmuir Blodgett i utilització monocapes lipídiques i nanopartícules de ligand estabilitzades. Possibilitat de crear suprestructures d'ADN ensamblat, fent ús d'ADN ramificat com a esquelet o de nanopartícules d'ADN funcionalitzades i els enfocs basats en la superposició electrostàtica de capes i el camp en creixement dels dendrímers. |
| Fabricació de Nanopartícules i Biofuncionalització | Coneixement de diferents mètodes de fabricació, estabilització i biofuncionalització de nanopartícules. Propietats relacionades amb el tamany. Tècniques per produir nanopartícules dissenyades amb propietats idònies per una catàlisis selectiva, aplicacions electròniques, òptiques i magnètiques – per exemple, mètodes per produir nanopartícules metàl•liques i bi/multimetàl•liques, nanopartícules semiconductores, nanopartícules orgàniques, nanopartícules polimèriques. Tècniques com citrate reduction, plasma vaporisation, electrostatic spray assisted vapour deposition, laser ablation, sol-gel synthesis, nanosprays, electron beam lithography, photolithography patterning, nanosphere lithography, microcontact printing etc. Temes de estabilització. La teoria DLVO. Rutes de biofuncioanalització. Aplicacions d'aquestes nanopartícules per ús magnètic, òptic, catalític, electroquímic i mèdic. |
| Nanotools: Tècniques microscòpiques per la caracterització i manipulació en nanoescala. | Eines nanoscòpiques (nanotools) per a la caracterització i manipulació de forces nanoestructurades. Els fonaments en el camp de microscopia iònica, microscopia electrònic d'escanejat (SEM), microscopia electrònic de transmissió (TEM), scanning probe microscope, scanning tunnelling microscope (STM), microscopia de força atòmica (AFM) i microscopia de força lateral (LFM). L'ús de STM per manipulació d'àtoms i l'ús de AFM per la caracterització d'elements biològics i elucidació de forces en i entre proteïnes. |
| Carbon Nanotubes | Entendre la producció, propietats i aplicacions de nanotubs de carbó. Història dels nanotubs de carbó, fullerenes and buckyballs. Les propietats dels nanotubs de carbó depenent del seu mètode de producció. Diferents tipus de nanotubs com single-walled carbon nanotubes (SWNT) and multi-walled carbon nanotubes (MWNT). Diferents rutes de síntesis com chemical vapour deposition, arc discharge i laser ablation i mètodes per purificació. Aplicacions biologiques de SWNTs i MWNTs. |
| Aplicacions en Nanobiotecnologia: Diagnòstics, Teràpia, Computació de ADN i electrònica d'ADN, Enginyeria de Teixits / Òrgans artificials | L'ús de la Nanobiotecnologia per aplicacions en diagnòstic. Biosensors basats en superfícies nanoestructurades i funcionals. La integració de biosensors dins de Microsistemes per detecció múltiple on la detecció simultània de proteïnes i àcids nucleics es facilitada amb un tractament de les mostres per un sistema micro. L'ús de nanopartícules biofuncionalitzades per visió de tumors in vivo. La funció de la Nanobiotecnologia en aplicacions terapèutiques. Ús de liposomes lligats a anticossos per subministrament de fàrmacs dirigits en tumors cancerígens, anticossos lligats a nanopartícules magnètiques per a la hipertermia fluida magnètica i vesícules portadores de fàrmacs lligats a nanopartícules pel possible creuament en la barrera entre cervell i sang. Demostració de la computació d'ADN utilitzant els exemples de the Hamiltonian Path Problem. Informació sobre els avanços recents que s'han fet a la University of Wisconsin, Weizmann Institute i California Institute of Technology. La recerca actual sobre polímers funcionals per aplicacions d'enginyeria en teixits dels ossos, nanocompostos polímer/inorgànics per a reconstituents dentals i aplicacions de reemplaçament d'ossos, nanomaterials bioactius en empelts d'ossos i enginyeria de teixits, esquelets nanoestructurats per enginyeria i regeneració de teixits. Discussió de la recerca portada a terme i les futures possibilitats de l'electrònica de l'ADN. |
| Planificació |
| Metodologies :: Proves | |||||||||
| Competències | (*) Hores a classe | Hores fora de classe | (**) Hores totals | ||||||
| Activitats Introductòries |
|
2 | 2 | 4 | |||||
| Sessió Magistral |
|
20 | 40 | 60 | |||||
| Treballs |
|
14 | 28 | 42 | |||||
| Presentacions / exposicions |
|
5 | 10 | 15 | |||||
| Atenció personalitzada |
|
8 | 0 | 8 | |||||
| (*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor. (**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat | |||||||||
| Metodologies |
| Descripció | |
| Activitats Introductòries | Dues sessions magistrals introductòries per poder treballar els conceptes fonamentals d’aquesta matèria |
| Sessió Magistral | Sessions via xarxa per treballar els continguts teòrics de la matèria. |
| Treballs | Per tal de poder afavorir els aprenentatges, no només de les competències específiques sinó també de les generals i de les transversals, s’ha planificat una part de treball en grup. S’articulen al voltant de grups d’activitat en moltes ocasions interdisciplinars i transnacionals. |
| Presentacions / exposicions | Exposició i defensa pública a classe d’un treball elaborat per l’alumne individualment o en grup. |
| Atenció personalitzada |
|
|
| Avaluació |
| Descripció | Pes | ||
| Treballs | Per tal de poder afavorir els aprenentatges, no només de les competències específiques sinó també de les generals i de les transversals, s’ha planificat una part de treball en grup. S’articulen al voltant de grups d’activitat en moltes ocasions interdisciplinars i transnacionals. | 80 | |
| Presentacions / exposicions | Exposició i defensa pública a classe d’un treball elaborat per l’alumne individualment o en grup. | 15 | |
| Altres | Assistència a classe més gran del 80%. Resposta a les preguntes formulades a classe. Interès i iniciativa |
15 | |
| Altres comentaris i segona convocatòria | |||
| Fonts d'informació |
| Bàsica |
C.M. NIEMEYER, Nanobiotechnology: Concepts, Applications and Perspectives, Wiley-VCH, 2004
J. D. WATSON, DNA: The secrets of Life, Alfred Knopf Publishers, 2003
S. J. ROSENTHAL, D. W. WRIGHT, Nanobiotechnology Protocols, Humana Press Inc., 2005
H.S. NALWA, Handbook of Nanostructured Biomaterials and Their Applications in Nanobiotechnology, American Scientific Publishers, 2005 |
||||||||
| Complementària |
M. RATNER AND D. RATNER, Nanotechnology: Gentle Introduction to the Next Big Idea, Prentice Hall, 2003
WILSON, M., KANNANGARA, K., SMITH, G., SIMMONS, M., RAGUSE, B., Nanotechnology: Basic sciences and technologies, Chapman & Hall/CRC, 2002
BUD, R., uses of life: A History of Biotechnology, Cambridge University Press, 1993
MICHAEL CRICHTON, Prey, Harper Collins, |
||||||||
| Recomanacions |
(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent