Información general

Bienvenida

Las células son las unidades de construcción de todos los seres vivos. Dentro de cada célula existen dos macromoléculas fundamentales que contienen la información necesaria para definir las características biológicas de los organismos, llamadas por lo tanto, macromoléculas informacionales. Estas macromoléculas son los ácidos nucleicos y las proteínas, los cuales contienen información genética e información funcional, respectivamente. Dicha información está reunida en forma de secuencias de nucleótidos o de aminoácidos en un código determinado. El avance científico permitió descifrar estos códigos, así como dilucidar la estructura de las macromoléculas, con lo cual, la caracterización y manipulación de estas fue posible, surgiendo la ingeniería genética o metodología del ADN recombinante. Entre las metodologías que sustentan a la ingeniería genética destaca la técnica de secuenciación de ácidos nucleicos, que ha permitido conocer la secuencia de genomas completos en un periodo de tiempo relativamente corto. Debido al gran número de datos biológicos que la secuenciación masiva provee, se ha vuelto necesario el perfeccionamiento y uso de operaciones y sistemas basados en tecnologías de la información para almacenar, acceder y analizar este gran cúmulo de información. Así, de la necesidad de operar la gran cantidad de datos biológicos que estaban siendo generados por al avance científico y tecnológico de la biología molecular y la genética en las últimas décadas, surge la Bioinformática. En términos generales, la Bioinformática es un área interdisciplinar de reciente creación que se encarga del análisis computacional de datos biológicos.

La asignatura de Bioinformática se imparte en el Décimo Semestre del Módulo de Formación Profesional de la carrera de Ingeniería en Biotecnología. Está precedida de las asignaturas de Biología molecular I y II, en las cuales se sentaron las bases teóricas del procesamiento de las macromoléculas informacionales, es decir, su replicación, transcripción y traducción en el contexto de la célula. En esta asignatura, se aprovecharán las bases teóricas adquiridas previamente por el estudiante, para relacionar dichos procesos, con la información contenida en las secuencias tanto genéticas, como de proteínas.

Los conocimientos adquiridos en esta asignatura, le permitirán al estudiante hacer uso de software basado en algoritmos que permite buscar, comparar y manipular secuencias, así como deducir algunas de sus características moleculares (con tenido de G-C, estructura, peso molecular, punto isoeléctrico, función, entre otros) para obtener y analizar secuencias de nucleótidos y de aminoácidos y convertir estos datos en información biológica, generando herramientas que podrá aplicar en diversas situaciones prácticas, como sería la producción masiva de metabolitos o proteínas con potencial biotecnológico o la obtención de organismos genéticamente modificados. Cabe mencionar que dicho software se encuentran disponible de manera gratuita en la red. Así, se proporcionará un enfoque práctico de algunos de los programas bioinformáticos más comúnmente usados y cómo aplicarlos en problemas biotecnológicos específicos.

  • En la Unidad 1 se brindará el marco histórico que llevó al surgimiento y desarrollo de la Bioinformática, así como la naturaleza de los datos generados, obligando a la creación de bases datos, cuyo concepto y utilidad también serán establecidos en esta unidad.

  • En la Unidad 2 se utilizarán softwares disponibles en internet para obtener y analizar secuencias de nucleótidos, haciendo énfasis en el uso de estos programas para el diseño e interpretación de datos experimentales.

  • Finalmente, en la Unidad 3, se utilizarán diversos software disponibles de manera gratuita en la red para analizar y manipular secuencias de aminoácidos con el fin de deducir distintas características biológicas. En resumen, los conocimientos obtenidos le permitirán al egresado, convertir datos bioinformáticos en datos biológicos para la resolución de problemas prácticos enfocados a la biotecnología.

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Competencias y logros

Competencia general

Desarrollar las técnicas de adquisición, manipulación, comparación y análisis de secuencias de nucleótidos y de proteínas mediante el empleo de software basado en algoritmos de búsqueda y comparación, con el fin de interpretar la información biológica y aplicarla en la producción de proteínas o metabolitos con potencial biotecnológico.

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Temario

El contenido que estudiarás en cada unidad de este módulo se presenta a continuación.

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  Unidad 1. Introducción a la bioinformática

1.1. Genómica funcional

1.1.1. Dogma central de la Biología Molecular

1.1.2. Secuenciación genómica masiva

1.1.3. La era de las “Omicas”

1.1.4. Concepto de Bioinformática

1.2. Recursos disponibles en internet

1.2.1. Bases de datos: utilidad, concepto y clasificación

1.2.2. Secuencias de ADN o de proteínas como datos biológicos

1.2.3. La base de datos del NCBI

  Unidad 2. Análisis computacional de secuencias de ADN

2.1. Búsqueda de secuencias de ADN

2.1.1. Formatos de secuencias

2.1.2. El caso específico de algunas bases de datos

2.1.3. Parámetros de búsqueda

2.2. Alineamiento de secuencias

2.2.1. Concepto de alineamiento de secuencias

2.2.2. Fundamentos teóricos del alineamiento de secuencias

2.2.3. Similitud, identidad y homología

2.2.4. Alineamiento de un par de secuencias

2.2.5. Alineamiento múltiple de secuencias

2.3. Aplicaciones prácticas del análisis de las secuencias de ADN

2.3.1. Contenido GC

2.3.2. Diseño de cebadores

2.3.3. Diseño de plásmidos y patrón de restricción

2.4. Transcriptómica

  Unidad 3. Análisis de secuencias de aminoácidos

3.1. Conversión de la información del ADN a aminoácidos

3.2. Análisis de secuencias de aminoácidos

3.2.1. Alineamiento de secuencias de aminoácidos

3.2.2. Predicción de la estructura de proteínas

3.2.3. Relación de la secuencia de aminoácidos con la función biológica de la proteína

3.2.4. Análisis de secuencias específicas

3.3. Aplicaciones prácticas del análisis de secuencias de aminoácidos

3.3.1 Determinación de propiedades fisicoquímicas de las proteínas

3.3.2. Acoplamiento molecular para el estudio de proteínas

Metodología

A continuación se describe la metodología de trabajo y se dan los lineamientos generales bajo los cuales se trabajará la asignatura.

La metodología de enseñanza y evaluación será el Aprendizaje Basado en Problemas (ABP), así como la realización de prácticas teóricas y ejercicios, enfatizando la necesidad de la participación y cumplimiento del estudiante de forma ordenada y coordinada con el docente en línea para el logro de las competencias establecidas en la asignatura.

El uso del Aprendizaje Basado en Problemas, la realización de prácticas teóricas y ejercicios le permitirán al estudiante adquirir habilidades y conocimientos que propicien aprendizajes significativos que le permitan enfrentar situaciones de su entorno en un contexto real, aplicando el conocimiento y conceptos que se van obteniendo a lo largo de la asignatura, además de propiciar el interés por el desarrollo sustentable de su medio y la preservación de los recursos naturales.

Durante el semestre se realizarán diversas actividades cuya finalidad es reforzar y aplicar los conocimientos revisados a lo largo del curso, lo cual le permitirá desarrollar las competencias señaladas en el programa. Es importante que las prácticas y ejercicios se realicen en su totalidad y en el momento señalado para que los estudiantes puedan evaluar sus avances o deficiencias con respecto a los temas indicados.

A lo largo del curso se trabajará con problemas prototípicos, mismos que serán orientados por el docente en línea.

Evaluación

Para acreditar la asignatura se espera la participación responsable y activa del estudiante, contando con el acompañamiento y comunicación estrecha con su docente en línea, quien a través de la retroalimentación permanente evaluará de manera objetiva su desempeño.

En este contexto, la retroalimentación permanente es fundamental para promover el aprendizaje significativo y reconocer el esfuerzo. Es requisito indispensable la entrega oportuna de cada una de las tareas, actividades y evidencias, así como la participación en foros y demás actividades programadas en cada una de las unidades y conforme a las indicaciones dadas. Las rúbricas establecidas para cada actividad contienen los criterios y lineamientos para realizarlas, por lo que es importante que el (la) estudiante las revise antes de elaborar sus actividades.

A continuación se presenta el esquema general de evaluación.

Esquema de evaluación
Evaluación continua Actividades colaborativas 10 %
Actividades individuales 30 %
E-portafolio Evidencia de aprendizaje 40 %
Autorreflexión 10 %
Asignación a cargo del docente Instrumentos y técnicas de evaluación propuestas por el docente en línea 10 %
Calificación final 100 %

Cabe señalar que para aprobar la asignatura, se debe de obtener la calificación mínima indicada por la UnADM.

Fuentes de consulta

Básica

  • Attwood, T. K. & Parry-Smith, D. J. (2002). Introducción a la Bioinformática. Madrid: Prentice Hall D. L. ISBN: 84-205-3551-6.
  • Baxevanis, A. E. & Ouellette, B. F. F. (Eds.). (2001). Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins. Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBNs: 0-471-38390-2 (Hardback); 0-471-38391-0 (Paper).
  • Lesk, A. M. (2008). Introduction to Bioinformatics. Third Edition. New York: Oxford University Press Inc. ISBN: 978-0-19-920804-3.

Complementaria

  • Posada, D. (2009). Bioinformatics for DNA sequence analysis. New York: Humana Press. e-ISBN 978-1-59745-251-9. DOI 10.1007/978-1-59745-251-9.

Muy bien, ahora inicia el estudio de la unidad 1.