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Academic Year/course: 2020/21

446 - Degree in Biotechnology

27105 - Genetics


Syllabus Information

Academic Year:
2020/21
Subject:
27105 - Genetics
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
446 - Degree in Biotechnology
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The subject and its expected results respond to the following approaches and objectives:

 

It is a basic training course within the first year of the Degree in Biotechnology that aims to transmit to the student the basic knowledge related to the characteristics of hereditary material and inheritance. Through the different activities, the following general objectives will be achieved:

 

- Knowledge of the nature and transmission of hereditary material

- Knowledge of genetic variability

- Knowledge of the basis of population genetics

1.2. Context and importance of this course in the degree

The subject of Genetics is integrated in the second term of the first course of the Degree in Biotechnology. It is a subject that provides specific skills not provided by any other subject. Some of the aspects covered in the subject of Genetics can also serve as a basis for some very specific aspects of other subjects such as Microbiology, Clinical Biotechnology, Molecular Biology, Animal Biotechnology, Plant Biotechnology or Environment Biotechnology.

1.3. Recommendations to take this course

For the good progress and understanding of the subject it is recommended to attend and participate in all the proposed activities.

2. Learning goals

2.1. Competences

By passing the course, the student will be more competent...

 

1. To know the nature and organization of the hereditary material.

2.    To Know the basis of transmission of hereditary material.

3.    To know the fundamentals and consequences of ligation and recombination.

4.    To know the basis of Population Genetics.

 

In addition to these specific skills, the student will be more competent:

- To solve specific problems from different perspectives.

- To analyze information critically.

- To present and discuss the issues in public.

2.2. Learning goals

In order to pass this course, the student must demonstrate the following results:

 

1. The student knows the nature and organization of the hereditary material,

2.    The student is able to apply to specific cases the basis of transmission of hereditary material through generations,

3.    The student includes the concepts of genetic linkage and recombination and their application to genetic maps,

4.    The student knows the basics of Population Genetics.

2.3. Importance of learning goals

This subject allows to know fundamental aspects of the functioning of living beings. It brings the student closer to the most important aspects and characteristics of hereditary material from a functional point of view in prokaryotes and eukaryotes, as well as to the different forms of distribution of this material and the repercussions on the resulting cells. It also allows the student to approach the consequences when the distribution is not carried out properly, as an example, the clinical repercussions of the variation or inadequate distribution of the hereditary material. The study is carried out both at individual and population level and provides an insight into the genetic constitution of individuals or populations depending on their parents or previous generations.

Many molecular aspects of genetics are not covered and they will be dealt with by other subjects, mainly in the third year.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student must demonstrate that he/she has achieved the learning outcomes through the following assessment activities:

  1. Specific skills shall be assessed by means of a written test consisting of tests of short questions and problem solving and case studies. The oral test option is also open to students who find this type of assessment more appropriate. The result of the assessment, by means of the written test, of the theoretical knowledge acquired will be 60% of the mark.
  2. The evaluation of the individual resolution of problems or cases will provide 15% of the final mark.
  3. The active participation and the qualification of the test proposed at the end of each laboratory practice will provide 10% of the final grade.
  4. The active participation in an innovative activity carried out by groups and that allows to value the acquisition of key terms and definitions of the subject will be valued with 15% of the note. The activity can vary according to the academic year: seminar discussion, trivial game, debates, crossword puzzle solving or any other activity proposed by the teachers of the subject.

 

In order to be taken into account the assessments of points 2, 3 and 4, the student must obtain a minimum score of 5 in the written test. In addition to the assessment mode indicated in the previous points, the student will have the possibility of being evaluated in an overall test, which will judge the achievement of the learning results indicated above. The syllabus that students must use to prepare the different tests can be found in the section "Activities and resources" of this same teaching guide.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards the achievement of the learning objectives. Students are expected to participate actively in class throughout the semester. Further information regarding the course will be provided on the first day of class A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as:

 

1) Participatory lectures: taught in a full group. The syllabus and additional material will be available on the ADD website of the University of Zaragoza.

http://add.unizar.es:800/newweb/web/index.html

2) Problems solving sessions: Different classroom sessions will be dedicated to the resolution of genetic problems that will have been previously given to the students so that they can work on them individually and facilitate the session to be participative and to resolve doubts. Theoretical and problem-solving classes will be interspersed, with no special schedule for either. Additionally, students will be given a collection of problems at the beginning of the course and one of the problems from this collection will be included in the final exam.

3) Laboratory practice sessions: These sessions will be of compulsory attendance except in exceptional cases. They will be carried out in small groups in two sessions of 3 hours each.

4) Computer practice sessions: These sessions will be of compulsory attendance except in exceptional cases. They will be carried out in small groups in two sessions of 2 hours each.

5) Individual problem or case resolution: Individually or in a group, the student will have to solve a practical case applying the theoretical and practical contents of the subject. This case will be delivered before the end of the course on paper or through the Moodle platform.

6) Complementary activities related to the subject matter of the course including: seminars on current news, debates, trivial games, crossword puzzle solving or any other activity designed to learn about genetics.

7) Small group tutorials for seminar preparation and problem solving.

8) Individualized tutorials for resolution of doubts. Tutorial hours will be flexible and agreed in advance with the group depending on the most convenient time. In addition, teachers will be able to resolve doubts through different systems, including Moodle, Meet or email, always respecting the rules and schedules that will be established with the group.

4.2. Learning tasks

The program offered to the student to help him/her achieve the expected results includes the following activities...

 

1) Participatory lectures taught in whole group.

2) Problems resolution classes taught in whole group.

3) Laboratory practices.

4) Computer practices.

5) Problems solving individually.

6) Complementary activities.

7) Individual tutorials or tutorials in small groups for preparation of seminars and troubleshooting or for solving doubts.

8) The material will be available on the website of the ADD of the University of Zaragoza. http://add.unizar.es:800/newweb/web/index.html.

The teaching and evaluation activities will be carried out in face-to-face mode, unless, due to the health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza require them to be carried out telematically

 

4.3. Syllabus

Section I. Nature and organization of hereditary material.

 

Topic 1. DNA, genes and genomes. Chemical nature and structure of DNA. DNA replication. Transcription. Genetic code and translation. Genes, introns and exons. Types of eukaryotic DNA. Genomes: size and number of genes.

Topic 2. Organization of the hereditary material in eukaryotes. Nuclear hereditary material. Internal structure of eukaryotic chromosome. Levels of chromosome packing. Heterochromatin and euchromatin. Chromosomal bands. Types of DNA. External structure of the chromosome. Centromere position, size and number. Extranuclear genetic material.

Topic 3. Organization of the hereditary material in prokaryotes. Introduction. Hereditary material in Viruses. RNA viruses. DNA viruses. Hereditary material in Bacteria. Bacterial chromosome. Plasmids.

 

Section II. Transmission of hereditary material.

 

Topic 4. Chromosomal theory of inheritance. Introduction. Cell cycle. Mitosis and hereditary material. Variations in the process of cell division. Meiosis. Biological and genetic significance of meiosis. Atypical meiosis. Differences between mitosis and meiosis.

Topic 5. Chromosome mutations. Basic concepts. Classification of mutations. Chromosome mutations. Chromosomal rearrangements. Aneuploidy. Euploidy. Human karyotype

Topic 6. Mendelian inheritance as genetic consequence of meiosis and fertilization. Mendelian rules of inheritance. Monohybrids: uniformity and segregation rules. Dihybrids: rule of independent combination. Polihybrids. Knowledge of the genotype from the phenotype.

Topic 7. Extension of Mendelian analysis. Variations in genetic dominance. Allelic series. Several genes affecting the same character. Lethal genes. Penetrance and expressivity.

Topic 8. Sex determination and sex-linked characteristics. Genetic sex determination. X-linked inheritance. Y- linked inheritance. Influence of sex on the inheritance of certain characters: inheritance influenced by sex and limitation of the expression of the character by sex. Dosage compensation.

 

Section III. Linkage and recombination

 

Topic 9. Linked genes. Linkage discovery. Types of crosses to explain gene linkage. Coupling and repulsion. Complete and incomplete linkage. Crosslinking and chiasmata.

Topic 10. Genome mapping in eukaryotes. I. Linkage maps. Basic concepts for the construction of a linkage map. Mapping using a dihybrid testcross. Calculation of frequency of recombinants. Trihybrid testcross. Interference and coincidence. Relationship between genetic distance and frequency of recombination. Map unit and function map.

Topic 11. Genome mapping in eukaryotes. II. Physical maps. Interspecific somatic hybridization. In situ hybridization. DNA sequencing. Comparative mapping.

 

Section IV. Population genetics

 

Topic 12. Basic concepts of population genetics. Gene and genotypic frequencies and their estimation. Hardy-Weinberg equilibrium in autosomal and sex-linked genes.

Topic 13. Changes in Hardy-Weinberg equilibrium I. Systematic processes. Effect of migration. Effect of mutation. Effect of selection in cases of complete dominance, incomplete dominance and selection in favour of the heterozygous. Mutation - selection balance.

Topic 14. Changes in Hardy-Weinberg equilibrium II. Dispersive processes. Small populations. Genetic drift. Effective population size. Inbreeding and its effects. Inbreeding coefficient calculation.

4.4. Course planning and calendar

The period of theoretical classes and problems will coincide with that officially established. Please refer to the Facultad de Ciencias website https://ciencias.unizar.es/grado-en-biotecnologia and https://moodle2.unizar.es/add/. In this website, the dates of the exams will be communicated in the Degree of Biotechnology section.

The places where the sessions will be given, the calendar and the practice groups will be established in coordination with the rest of the subjects at the beginning of the course. The coordinator will set up the practice groups at the beginning of the course so as not to produce overlaps with other subjects.

The dates for the rest of the activities of the subject will be agreed with the students with enough time in advance and once agreed they will be communicated through Moodle.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=27105&year=2019


Curso Académico: 2020/21

446 - Graduado en Biotecnología

27105 - Genética


Información del Plan Docente

Año académico:
2020/21
Asignatura:
27105 - Genética
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
446 - Graduado en Biotecnología
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Biología

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Se trata de una asignatura de formación básica dentro del primer curso del Grado en Biotecnología  que pretende trasmitir al estudiante los conocimientos básicos relacionados con las características del material hereditario y  de la herencia. A través de las distintas actividades se pretende conseguir los siguientes objetivos de tipo general:

- Conocimiento de la naturaleza y transmisión del material hereditario
- Conocimiento de la variabilidad genética
- Conocimiento de las bases de la genética de poblaciones

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura de Genética se halla integrada en el segundo cuatrimestre del primer curso del Grado de biotecnología. Se trata de una asignatura que aporta unas competencias específicas no aportadas por ninguna otra asignatura. Algunos de los aspectos abordados en la asignatura de Genética pueden además, servir de base para algunos aspectos muy concretos de otras asignaturas como la Microbiología, Biotecnología Clínica, Biología Molecular, Biotecnología Animal, Biotecnología Vegetal o del medio ambiente.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura



Para la buena marcha y comprensión de la asignatura se recomienda la asistencia y participación en todas las actividades propuestas.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

 

  1. Conocer la naturaleza y organización del material hereditario
  2. Conocer las bases de la transmisión del material hereditario
  3. Conocer los fundamentos y consecuencias del ligamiento y recombinación
  4. Conocer las bases de la Genética de Poblaciones

Además de dichas competencias específicas, el alumno será más competente para:

  • Resolver los problemas concretos desde diferentes perspectivas.
  • Analizar de una forma crítica la información
  • Presentar y discutir públicamente los temas

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

1. Conoce la naturaleza y organización del material hereditario

2. Es capaz de aplicar a casos concretos las bases de la transmisión del material hereditario a través de generaciones

3. Comprende los conceptos de ligamiento y recombinación y su aplicación a la elaboración de mapas

4. Conoce las bases de la Genética de Poblaciones

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Permite conocer aspectos fundamentales del funcionamiento de los seres vivos. Acerca al estudiante a los aspectos y características más importantes del material hereditario desde un punto de vista funcional en procariotas y eucariotas, así como a las diferentes formas de reparto de ese material y las repercusiones sobre las células resultantes. También le permite un acercamiento a las consecuencias cuando el reparto no se realiza de forma adecuada, es decir a las repercusiones clínicas de la variación o el reparto inadecuado del material hereditario. El estudio se realiza tanto a nivel individual como a nivel poblacional ofreciendo una visión de la constitución genética de los individuos o poblaciones dependiendo de sus progenitores o de las generaciones anteriores.

No se abordan muchos aspectos moleculares de la Genética que serán abordados por otras asignaturas, fundamentalmente en tercer curso.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación

 

  1. Las competencias específicas se evaluarán mediante prueba escrita consistente en pruebas de preguntas cortas y resolución de problemas y casos. La opción de prueba oral está igualmente abierta para los estudiantes que consideren más oportuno este tipo de evaluación. El resultado de la valoración, mediante la prueba escrita, de los conocimientos teóricos adquiridos supondrá el 60% de la nota.
  1. La valoración de la resolución individual de problemas o casos aportará el 15% de la nota final.
  2. La participación activa y la calificación el test propuesto al final de cada practica de laboratorio aportará el 10% de la nota final.
  3. La participación activa en una actividad innovadora realizada por grupos y que permita valorar la adquisición de términos y definiciones clave de la asignatura se valorará con el 15% de la nota. La actividad puede variar según el curso académico: debate de seminarios, juego del trivial, debates, resolución de crucigramas o cualquier otra actividad propuesta por los profesores de la asignatura.

Para poder ser tenidas en cuenta las valoraciones de los puntos 2, 3 y 4, el alumno deberá obtener una calificación mínima de un 5 en la prueba escrita.

Además de la modalidad de evaluación señalada en los puntos anteriores, el alumno tendrá la posibilidad de ser evaluado en una prueba global, que juzgará la consecución de los resultados del aprendizaje señalados anteriormente.

El temario que los estudiantes deben utilizar para preparar las diferentes pruebas se encuentra en el apartado "Actividades y recursos" de esta misma guía docente.

 

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

  1. Clases de teoría participativas impartidas en grupo completo. El material estará disponible en la página de la ADD de la universidad de Zaragoza. http://add.unizar.es:800/newweb/web/index.html.
  2. Clases de problemas en aula. Distintas sesiones en aula se dedicarán a la resolución de problemas de genética que previamente se habrán entregado a los estudiantes para que puedan trabajarlos individualmente y facilitar que la sesión sea participativa y de resolución de dudas. Las clases teóricas y de problemas se intercalarán, no destinando un calendario especial para unas y otras. Adicionalmente, a los alumnos se les facilitará una colección de problemas al comenzar el curso y uno de los problemas de esta colección se incluirá en el examen final.
  3. Prácticas de laboratorio: de asistencia obligatoria salvo casos excepcionales. Se realizarán en grupos pequeños en 2 sesiones de 3 horas cada una.
  4. Prácticas de ordenador: de asistencia obligatoria salvo casos excepcionales, realizadas en grupos pequeños en dos sesiones de 2 horas cada sesión.
  5. Resolución individual de problemas o casos. De forma individual o en grupo, el estudiante tendrá que resolver un caso práctico aplicando los contenidos teorico-prácticos de la asignatura. Este caso se entregará antes de la finalización del curso en papel o mediante la plataforma Moodle.
  6. Actividades complementarias relacionadas con la temática de la asignatura que incluyen: seminarios sobre noticias de actualidad, debates, juego del trivial, resolución de crucigramas o cualquier otra actividad diseñada para aprender genética.
  1. Tutorías en grupos pequeños para preparación de seminarios y resolución de problemas.
  2. Tutorías individualizadas para resolución de dudas. Las horas de tutorías serán flexibles y acordadas con antelación con el grupo dependiendo de cuál sea el horario más conveniente. Además, los profesores podrán resolver dudas a través de diferentes sistemas, incluidos el Moodle, Meet o el email, siempre respetando unas normas y horarios que serán establecidos con el grupo.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

 

  1. Clases de teoría participativas impartidas en grupo completo
  2. Clases de problemas impartidas a grupo completo
  3. Prácticas de laboratorio
  4. Prácticas de ordenador
  5. Resolución individual o en grupo de problemas y casos
  6. Actividades complementarias
  7. Tutorías individualizadas o en grupos pequeños
  8. Apoyo a la formación mediante los recursos disponibles en el ADD de la Universidad de Zaragoza http://add.unizar.es:800/newweb/web/index.html

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática.

 

4.3. Programa

Bloque I. Naturaleza y organización del material hereditario

 

Tema 1. DNA, genes y genomas.

Naturaleza química y estructura del DNA. Replicación del DNA. Transcripción. Código Genético y Traducción. Genes, intrones y exones. Tipos de DNA eucariótico. Genomas: tamaño y número de genes

 

Tema 2. Organización del material hereditario en eucariotas

Material hereditario nuclear. Estructura interna del cromosoma eucariótico. Niveles de empaquetamiento del DNA. Heterocromatina y eucromatina. Bandas cromosómicas. Tipos de DNA. Estructura externa del cromosoma. Posición del centrómero, tamaño y número. Material hereditario extranuclear.

 

Tema 3. Organización del material hereditario en procariotas

Introducción. Material hereditario de los virus. Virus RNA. Virus DNA. Material hereditario de bacterias. Cromosoma bacteriano. Plásmidos

 

Bloque II. Transmisión del material hereditario

 

Tema 4. Teoría cromosómica de la herencia

Introducción. Ciclo celular. Mitosis y material hereditario. Variaciones en el proceso de división celular. Meiosis. Significación biológica y genética de la meiosis. Meiosis atípicas. Diferencias entre mitosis y meiosis.

 

Tema 5. Cambios en el material hereditario

Concepto de mutación. Clasificación de las mutaciones. Mutaciones cromosómicas. Reordenamientos cromosómicos. Aneuploidias. Euploidias. Cariotipo humano

 

Tema 6. Mendelismo como consecuencia genética de la meiosis y la fecundación.

Principios mendelianos. Monohibridismo: ley de la uniformidad y ley de la segregación. Dihibridismo: ley de la combinación independiente. Polihibridismo. Conocimiento del genotipo a partir del fenotipo.

 

Tema 7. Ampliación del análisis mendeliano

Variaciones en la dominancia. Series alélicas. Varios genes afectando a un mismo carácter. Genes letales. Penetrancia y expresividad

Tema 8. Determinación del sexo y características ligadas al sexo

Determinación genética del sexo. Herencia ligada al cromosoma X. Herencia ligada al cromosoma Y. Influencia del sexo en la herencia de determinados caracteres: herencia influenciada por el sexo y limitación de la expresión del carácter con el sexo. Compensación de la dosis génica.

 

 

Bloque III. Ligamiento y recombinación

 

Tema 9  Genes ligados

Descubrimiento del ligamiento. Tipos de cruzamientos para explicar el ligamiento. Acoplamiento y repulsión. Ligamiento completo e incompleto. Entrecruzamiento y formación de quiasmas

 

Tema 10  Cartografía del genoma en eucariotas. I. Mapas genéticos

Fundamentos para la construcción de un mapa genético. Detección de ligamiento entre dos genes. Cálculo de las frecuencias de recombinación. . Cruzamiento de tres puntos. Interferencia y coincidencia. Relación entre la distancia genética y la frecuencia de recombinación. Unidad de mapa y función de mapa

 

Tema 11.Cartografía del genoma en eucariotas. II. Mapas físicos

Hibridación somática interespecífica. Hibridación "in situ". Secuenciación del DNA Mapeo comparativo.

 

Bloque IV. Genética de poblaciones

 

Tema 12. Conceptos básicos de genética de poblaciones

Frecuencias génicas y genotípicas y su estimación. Equilibrio Hardy-Weinberg en genes autosómicos y genes ligados al sexo.

 

Tema 13.  Alteraciones del equilibrio Hardy-Weinberg. I. Procesos sistemáticos .

Efecto migración. Efecto mutación. Efecto de la selección en los casos de dominancia completa, intermedia y selección a favor del heterocigoto. Equilibrio mutación - selección.

 

Tema 14. Alteraciones del equilibrio de Hardy-Weinberg. II .Procesos dispersivos.

Poblaciones pequeñas. Deriva genética. Tamaño efectivo. Endogamia y sus efectos. Cálculo del coeficiente de consaguinidad.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

El periodo de clases teóricas y de problemas coincidirá con el establecido oficialmente. Consultar en: https://ciencias.unizar.es/grado-en-biotecnologia y https://moodle2.unizar.es/add/. En dicha web se podrán consultar también las fechas de exámenes en el apartado Grado en Biotecnología.

Los lugares de impartición de las sesiones, el calendario y los grupos de prácticas se establecerán de manera coordinada con el resto de materias a principio de curso. El coordinador confeccionará los grupos de prácticas a principio de curso con el objeto de no producir solapamientos con otras asignaturas.

Las fechas para el resto de las actividades de la asignatura se acordarán con los estudiantes con el suficiente tiempo de antelación y una vez acordadas se comunicarán a través de Moodle.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=27105&year=2019