Instructivo 1

AÑO: 2015

1- Datos de la asignatura Nombre Bioquímica y Biología de Microorganismos (Plan 2007)

Código A-36

Tipo (Marque con una X) Nivel (Marque con una X)

Obligatoria Grado X

Optativa X Post-Grado X

Área curricular a la que pertenece Bioquímica y Biología Molecular

Departamento Instituto de Investigaciones Biológicas

Carrera/s Licenciatura en Ciencias Biológicas

Ciclo o año de ubicación en

la carrera/s

Ciclo Superior

Carga horaria asignada en el Plan de Estudios:

Total 124

Semanal 12

Distribución de la carga horaria (semanal) presencial de los alumnos:

Teóricas Prácticas Teórico - prácticas

4 h 5 h 3 h

Relación docente - alumnos:

Cantidad estimada de

alumnos inscriptos

Cantidad de docentes Cantidad de comisiones

Instructivo 2

Profesores Auxiliares Teóricas Prácticas Teórico-Práçticas

10 1 2 1 1 1

2- Composición del equipo docente ( Ver instructivo): Nº Nombre y Apellido Título/s

1. Rosana E. De Castro Dra en Cs. Biológicas

2. Dra Claudia Studdert Dra en Cs. Biológicas

3. Dr Roberto Paggi Dr Cs. Biológicas

4.

5.

Nº Cargo Dedicación Carácter Cantidad de horas semanales dedicadas a: (*)

T As Adj JTP A1 A2 Ad Bec E P S Reg. Int. Otros Docencia Investig. Ext. Gest.

Frente a alumnos Totales

1. X X X 4 12 25 - 3

2. X X X 8 12 28 - -

3. X X X 8 12 28

4.

5.

(*) la suma de las horas Totale + Investig. + Ext. + Gest. no puede superar la asignación horaria del cargo docente.

3- Plan de trabajo del equipo docente

Objetivos de BBM

BBM forma parte de las materias optativas del Ciclo Superior de la Licenciatura en Ciencias Biológicas. Tiene como objetivo general

profundizar en el conocimiento de los procesos celulares y genéticos de los procariotas (bacterias y arqueas) y de las técnicas para abordar su

estudio.

Instructivo 3

Los objetivos específicos son:

- Comprender las bases bioquímico-moleculares que conducen a la flexibilidad y diversidad metabólica de los organismos procariotas, sus

mecanismos genéticos y estrategias de adaptación al medio.

- Conocer el fundamento teórico y adquirir habilidades prácticas en técnicas y procedimientos para abordar el estudio del Metabolismo

bacteriano, Genética Bacteriana y Microbiología ambiental.

- Adquirir habilidades para interpretar y comunicar trabajos científicos en forma oral y a través de la elaboración informes científicos.

2- Enunciación de la totalidad de los contenidos a desarrollar en la asignatura.

Programa Analítico

Teórico

Unidad 1: Filogenia Molecular. Metagenómica.

Filogenia molecular. Dominios: Bacteria, Archaea y Eucarya. Principales características de los Dominios. Organización de la célula procariota.

Similitudes y diferencias entre bacterias y arqueas.

Ecología microbiana: Técnicas independientes de cultivo para conocer la biodiversidad y función de los microorganismos en muestras

ambientales. Metagenómica.

Unidad 2: Genética bacteriana.

Plásmidos: propiedades, control del número de copia, mecanismos de particionamiento, incompatibilidad. Elementos genéticos móviles:

Secuencias de inserción (IS) y Transposones bacterianos (Tn). Características y mecanismos de transposición. Mutaciones.

Recombinación homóloga, sitio específica e ilegítima.

Mecanismos de intercambio genético. Conjugación. Transformación. Transducción.

Bacteriófagos. Transducción generalizada y especializada. Importancia biológica y aplicaciones prácticas.

Técnicas del ADN recombinante. Clonación de genes en procariotas: vectores, construcción y análisis de bibliotecas. Construcción y

caracterización de cepas mutantes. Genómica, Transcriptómica y Proteómica.

Unidad 3: Metabolismo.

Generalidades del metabolismo. Modificaciones de las rutas centrales en bacterias crecidas bajo diferentes condiciones.

Instructivo 4

Membranas celulares de bacterias y arqueas. Sistemas de transporte de solutos. Sistemas de las fosfotransferasas (PTS). Mecanismos de

exportación de proteínas en los procariotas: Vía de secreción general (Sec), sistemas Sec dependientes, sistema de las argininas gemelas (Tat),

sistemas de secreción en bacterias patógenas (tipo I, tipo III).

Rutas biosintéticas Biosíntesis de las unidades estructurales (building blocks) y macromoléculas. Asimilación de P, N y S. Biosíntesis de la

envoltura celular.

Flexibilidad y diversidad metabólica. Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica. Fotomorfogénesis, regulación del metabolismo fotosintético y

respiratorio en la bacteria púrpura no sulfúrea Rhodobacter sphaeroides. Rutas de fijación de carbono(CO2) en los procariotas aerobios y

anaerobios: ciclo de Calvin-Benson, ruta reductiva del TCA, ruta reductiva del acetil-coA, ruta del 3-hidroxipropionato. Asimilación de

compuestos de 2C en las bacterias: Ciclo del Glioxilato.

Oxidación de compuestos inorgánicos. Bioenergética y metabolismo del carbono en los microorganismos quimiolitótrofos. Bacterias del

hidrógeno, del azufre, oxidadoras de hierro, amonio y nitrito.

Utilización de polímeros extracelulares y compuestos xenobióticos. Vías de oxidación de compuestos orgánicos. Embden-Meyerhorf-Parnas

(EMP), Entner-Doudoroff (ED), Ciclo de la Pentosa Fosfato (PP), Ciclo del Acido tricarboxílico (TCA). Modificaciones de las rutas centrales en

las arqueas.

Metabolismo aeróbico-anaeróbico. Composición de las cadenas respiratorias en diferentes microorganismos. Regulación del metabolismo

aeróbico y anaeróbico. Respiración anaeróbica. Reducción de nitrato y desnitrificación. Reducción de sulfato. Metanogénesis. Fermentaciones.

Fijación de nitrógeno (N2).

Adaptaciones bioquímicas y fisiológicas de los procariotas a los ambientes extremos (extremófilos).

Unidad 4: Regulación génica y transducción de señales.

Expresión génica y mecanismos regulatorios en bacterias. Operones, regulones y redes de regulación global. Regulación génica en situaciones de

estrés (fase estacionaria, esporulación). Técnicas de estudio de la expresión génica global en los procariotas.

Transducción de señales: Sistemas de dos componentes. Características generales. Quimiotaxis en Escherichia coli.

Comunicación célula-célula: Quorum sensing (QS). Mecanismo del QS en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. Procesos regulados por

QS: bioluminiscencia, virulencia, formación de biofilms, producción de antibióticos, fase estacionaria.

Instructivo 5

Programa de Trabajos Prácticos

TPs experimentales:

TP1: “Ecología microbiana: Columna de Winogradsky” (duración: 3 clases espaciadas entre sí y seguimiento durante el curso).

Objetivo: observar el desarrollo diferencial de microorganismos aislados de ambientes naturales según sus capacidades metabólicas en una

columna de tierra o agua. Consiste en el armado y observación de una columna de Winogradsky a partir de muestras de tierra/agua de diferentes

ambientes (traídas por los estudiantes) y posterior identificación de la biodiversidad presente en la columna mediante técnicas independientes de

cultivo (técnicas moleculares, ej PCR). Se aisla ADN total de la muestra (ADN metagenómico, ADN mt) y se analiza su cantidad y calidad en

geles de agarosa. A partir del ADNmt se amplifican por PCR los genes codificantes del ARNr 16S con cebadores específicos de bacterias y

arqueas para evaluar la biodiversidad presente en la muestra. Paralelamente se realizan cultivos selectivos para enriquecer en microorganismos

con alguna capacidad metabólica específica (ej. reductores de sulfato) y se amplifica por PCR un gen metabólico involucrado en la reducción de

sulfato, tanto a partir del ADNmt de la muestra ambiental sin cultivar como del proveniente de los cultivos de enriquecimiento.

TP2: “Quimiotaxis en E. coli. Utilización de técnicas de genética bacteriana”(duración: 7 clases).

Objetivo: transferir mutaciones en componentes del sistema de transducción de señales para quimiotaxis. Se utiliza la técnica de transducción

generalizada con el bacteriófago P1 de E. coli. Posteriormente, las mutaciones son complementadas mediante la transformación con plásmidos de

expresión conteniendo la copia salvaje (wt) del gen mutado. Los fenotipos de las cepas salvajes, mutantes y transformantes son verificados en

placas con antibióticos y mediante la utilización de técnicas específicas para el estudio de la quimiotaxis (ensayo de swimming en placas de agar

blando).

TP3: “Flexibilidad metábolica en bacteria fotosintética Rhodobacter sphaeroides” (duración: 3 clases).

Objetivo: observar la capacidad de la bacteria fotosintética Rhodobacter sphaeroides de crecer en condiciones fototrófica y quimiotróficas. Se

crece al microorganismo en condiciones quimioheterotróficas (oxígeno y oscuridad) y luego en condiciones fototróficas (anaerobiosis y luz). Se

trazan curvas de crecimiento midiendo la densidad óptica (DO 600) y determinando la concentración de proteína celular de los cultivos a

diferentes tiempos. Paralelamente se mide el contenido específico de bacterioclorofila (Bcl/cel) cuando las células se cambian de una a otra

condición.

Al finalizar los TPs 2 y 3 los estudiantes presentarán un informe escrito, en forma individual.

En el TP 1 cada grupo de trabajo expondrá y discutirá los resultados obtenidos en forma oral usando transparencias o presentaciones en Power

Point.

Instructivo 6

Los informes deberán contar con las siguientes secciones:

Introducción: breve, y debe mencionar específicamente el objetivo del TP.

Materiales y Métodos: breve descripción de los mismos, refiriendo a los protocolos de la guía de TP sin necesidad de repetir su descripción.

Resultados: Cada experimento debe ser introducido brevemente indicando claramente su objetivo. A continuación, se describirá el resultado

obtenido y se dirigirá al lector a la figura o tabla correspondientes; finalmente se enunciará una breve conclusión del experimento. Las figuras o

tablas deben ser acompañadas por su correspondiente leyenda, con un título y la descripción necesaria para entender el experimento realizado

independientemente del cuerpo del texto.

Conclusiones y Discusión: se enumerarán las conclusiones del TP en su conjunto, y se discutirán aquellos aspectos pertinentes para el TP en

particular: por qué se obtuvo algún resultado diferente del esperado, si se podrían haber usado técnicas alternativas, etc.

Seminarios

Consisten en la lectura, exposición y discusión de artículos de publicaciones periódicas sobre diferentes aspectos de los procariotas. En la

actualidad los temas son:

Patogénesis I: Sistemas de Secreción Tipo III

Patogénesis II: Resistencia a antibióticos

Sideróforos

Biotecnología

Microbiología ambiental

Extremófilos : Arqueas

Transducción de señales: Sistemas de dos componentes

Quorum-sensing

Cada estudiante leerá y comentará un artículo científico sobre los temas mencionados. Para la exposición de los seminarios se deberá tener en

cuanta: introducción (muy breve), objetivos, descripción de los principales experimentos y conclusión de cada uno, discusión de los resultados

y conclusiones generales del trabajo. Deberá incluir una instancia de participación activa por parte del resto de los estudiantes, ej. propuesta de

experimentos alternativos, resolver una situación problemática derivada del tema expuesto. El tiempo de exposición de cada seminario no

deberá superar los 30 min, más 10 min para preguntas. Algunos seminarios se discutirán en forma conjunta.

Los seminarios tendrán una nota de evaluación. Para la evaluación se tendrá en cuenta: claridad en la exposición, conocimiento del tema y

Instructivo 7

capacidad de síntesis.

Resolución de problemas

Las guías de problemas contienen:

- Preguntas teórico-prácticas (cuestionario)

- Problemas de análisis de resultados experimentales

Para cada clase los estudiantes deberán traer los problemas resueltos o al menos planteados. Durante la clase se discutirá cada uno de ellos bajo

la supervisión de los docentes.

Bibliografía General

Brock, Biology of Microorganisms. 13th Ed. Madigan, M.T., Martinko,J., Stahl, D., ClarkD.P. . Benjamin Cummings (2012)

Introducción a la Microbiología. 9na Ed. Tortora G.J., Funke, B.R., Case, C.L. Editorial Médica Panamericana (2007).

Bacterial Physiology and Metabolism. Kim, B.H and Gadd, G.F. Cambridge University Press (2008)

Archaea. Molecular and Cellular Biology. R. Cavicchioli. ASM Press. Washington DC (2007).

Microbe. M. Schaechter, J.L. Ingraham, Neidhardt, F.C. ASM Press Washington DC (2006).

Fundamental Bacterial Genetics. Ed. By N. Trun and J. Trempy. Blackwell Science Ltd. N, Y. (2004).

Molecular Biotechnology. Principles an Applications of recombinant DNA.4th Ed. Glick, B.R., Pasternak, J.J. and Patten, C.L. ASM Press

(2012)

Bibliografía Específica

Revisiones y artículos específicos de publicaciones periódicas de Microbiología y disciplinas afines sobre los temas tratados en el curso.

6- Cronograma de contenidos, actividades y evaluaciones.

CRONOGRAMA 2015. Las fechas están sujetas a modificación según calendario académico 2015

Instructivo 8

Teóricos: Miércoles y Viernes de 8.0-10.0 h. Aula 5 Cs Económicas.

Seminarios: Miércoles y Viernes de 10.15-12 h. Laboratorio IIB.

Problemas: Lunes 8:30 a 12 h, Laboratorio IIB

Trabajos prácticos de laboratorio: Lunes, miércoles y viernes entre 8:30 y 12 h, según cronograma. Laboratorio IIB

Fecha Teórica Seminario Problemas TP Lab.

Lu 11/03 Reunión Informativa

Mi 13/03 Filog. Mol. Estr. Celular

Vi 15/03 Mutaciones. Plásmidos. Transf. Conjugación.

Lu 18/03 --- Ecología I

Mi 20/03 Recombinación. Tn

Vi 22/03 Bacteriófagos. Transducción Ecología I

Lu 25/03 ---

Mi 27/03 Técnicas ADN recombinante.

Vi 29/03 Feriado Semana Santa

Lu 01/04 Feriado puente turístico

Mi 03/04 Metabolismo.

Vi 05/03 Transporte-Secreción de Prot.

Lu 08/04 --- Genética I

Mi 10/04 Biosíntesis.

Vi 12/04 Diversidad metab. Fotosíntesis.

Lu 15/04 --- Genética II

Mi 17/04 Libre

Vi 19/04 Libre

Lu 22/04 --- Procesos asociados a membrana

Mi 24/04 Fijación de N2 Micro ambiental

Vi 26/04 Quimiolitótrofos Patogénesis (SST3)

Lu 29/04 --- Procesos asociados a membrana

Mi 01/05 Feriado

Vi 03/05 Oxid. comp.org. Repaso I

Lu 06/05 Parcial I

Mi 08/05 Degr. HC. Fijación N2 Patogénesis (Antib.)

Vi 10/05 Metab. aerobio-anaerobio Sideróforos

Lu 13/05 --- Metabolismo I

Instructivo 9

Mi 15/05 Fermentaciones Biotecnología (Biosensor)

Vi 17/05 Extremófilos Biotecnología (Biocomb.)

Lu 20/05 --- Metabolismo II

Mi 22/05 Regulación Génica I R. sph

Vi 24/05 Transducción de señales R. sph

Lu 27/05 --- R. sph

Mi 29/05 Regulación génica II Extremófilos/ Arqueas

Vi 31/05 Quimiotaxis

Lu 03/06 --- Metabolismo III

Mi 05/06 Quorum Sensing Sist. dos Comp. R.sph. (Inf)

Vi 07/06 Libre Repaso II

Lu 10/06 Parcial II

Mi 12/06 QT

Vi 14/06 QT

Lu 17/06 QS QT

Mi 19/06 QT

Vi 21/06 Feriado

Lu 24/06 QT

Mi 26/06 QT

Vi 28/06 QT y Ecol.II

Lu 01/07 QT/Ecol.II I

(Inf./Present.)

Mi 03/07 Repaso III

Vi 05/07 Parcial III `

Finaliza primer cuatrimestre. Presentación cursadas aprobadas y promociones

Fechas de Parcial recuperatorio III e Integrativo a determinar.

Temas de parciales

Parcial I:

Filogenia Molecular, Genética, Transporte, Metabolismo generalidades. Biosíntesis.

Parcial II:

Metabolismo (desde Fotosíntesis) y Regulación Génica.

Instructivo 10

Parcial III:

Trabajos prácticos. Integración.

7- Procesos de intervención pedagógica.

Clases teóricas/sesiones de discusión. Serán conducidas por el profesor para facilitar la comprensión de los temas fundamentales del curso, ya

sea por su complejidad o porque están insuficientemente tratados en la bibliografía básica. Durante las clases se incentivará la participación de

los estudiantes. Se utilizarán presentaciones en PPt. La bibliografía básica de los libros de texto se complementará con artículos de revisión y

trabajos específicos de publicaciones periódicas de Microbiología y disciplinas relacionadas.

Sesiones de discusión/Seminarios. Se llevarán a cabo durante las clases de Seminarios con la finalidad de facilitar la comprensión de los

contenidos y el intercambio de puntos de vista. Cada persona expondrá un trabajo científico de publicaciones periódicas sobre un tema dado

(ver programa de seminarios). Los artículos estarán seleccionados previamente por los docentes. Los temas tratados en estas clases reforzarán

o complementarán el conocimiento sobre los temas que se desarrollan en las clases teóricas.

Trabajo de laboratorio-taller y Trabajo de investigación. Se aplican a las clases de trabajos prácticos de laboratorio. Estas clases permitirán a los

estudiantes la manipulación de aparatos, materiales y equipos propios de la experimentación en Microbiología, Bioquímica y Biología Molecular,

así como también la ejercitación del método científico.

Taller-grupo operativo. Tendrán lugar durante las clases destinadas a la resolución de problemas, de modo que los estudiantes en la conjunción

teórico-práctica aborden la solución.

Clases de repaso. Se llevarán a cabo después de finalizar un bloque temático, previo a los examenes parciales.

Pasantías. Lo estudiantes accederán a la posibilidad de realizar pasantías de 2-6 meses en un laboratorio para realizar actividades experimentales

puntuales y sencillas en el marco de un Proyecto de Investigación. La selección de los estudiantes se realizará mediante un concurso de

antecedentes.

8- Evaluación

La evaluación se realizará mediante:

Instructivo 11

1. Examenes Parciales (3), cada uno con un (1) recuperatorio.

Los dos primeros sobre contenidos teóricos (50 puntos) y problemas (50 puntos). Cada parte se aprobará con al menos un mínimo de 25

puntos y podrán recuperarse por separado. El tercero, fundamentalmente sobre el TP de laboratorio (70 %) en el cual se promediará, además, la

nota del Informe del TP (30 %).

2. Exposición de artículos científicos de la especialidad (seminarios)

Aprobación de la cursada

Para aprobar la cursada se deberá cumplir con los siguientes requisitos:

- Asistencia a los trabajos prácticos superior al 80 %.

- Una nota mínima de cinco (5) puntos en cada parcial (o recuperatorio) y en las clases de seminario.

Promoción

Para acceder al régimen promocional (OCA 320/94) se deberán reunir las siguientes condiciones:

- No haber recuperado ningún parcial.

- Una nota mínima de seis puntos (6) en cada parcial.

- Una nota mínima de seis puntos (6) en los seminarios.

- Promedio siete (7) entre los tres parciales.

La nota final estará constituida de la siguiente manera: 90% promedio de los 3 parciales y 10% nota del seminario.

Quienes obtuvieran una nota superior a cinco (5) e inferior a siete (7) podrán acceder a un único examen integrativo para obtener la promoción.

Aquellos que obtuvieran una calificación mínima de siete (7) en el integrativo podrán promocionar. En este caso, la nota final será el promedio

de los parciales e integrativo (90%) y la nota de seminarios (10%).

En el caso de no obtener la calificación mínima requerida para la promoción deberán rendir examen final. La nota del final incluye la nota de la

cursada (25%).

A utoevaluación del curso

Instructivo 12

Al final del curso se realiza una encuesta anónima a los estudiantes con la finalidad de evaluar el desarrollo de la cursada, los aciertos y

desaciertos, el desempeño de los docentes, obtener sugerencias para mejorar la calidad del curso .

9- Asignación y distribución de tareas de cada uno de los integrantes del equipo docente.

El profesor organiza el cronograma de actividades, dictará las clases teóricas, diseñará y corregirá los parciales teóricos, supervisará la

organización del curso en general, atenderá las inquietudes de los estudiantes, tomará los exámenes finales.

Los docentes auxiliares tendrán a cargo la organización y supervisión de las actividades prácticas en general, confeccionarán y corregirán

la parte práctica de los parciales e informes de laboratorio. Los docentes auxiliares participan en el dictado de 1 o 2 clases teóricas sobre temas

afines a su especialidad, (Dra C. Studdert,-JTP- clase Quimiotaxis en E coli ; Dr R. Paggi-ATP- , clases Fermentaciones y Quorum sensing).

El docente adscripto se ocupará de la preparación del material y colaborará asistiendo a los estudiantes durante los TPs de laboratorio.

El equipo docente completo se reúne previo al inicio de cada cursada para organizar el cronograma de clases y articular adecuadamente los temas

de clases teóricas y prácticas. Adicionalmente se realizarán reuniones periódicas, según se requiera, para discutir y coordinar acciones sobre el

desarrollo del curso. Al finalizar la cursada se hará una encuesta anónima a los estudiantes con la finalidad de detectar fortalezas y debilidades de

cada cursada y en base a esto planificar mejoras.

Profesor responsable y coordinador de BBM Docentes auxiliares

Dra Rosana E. De Castro Dra Claudia A. Studdert, Dr Roberto Paggi