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Academic Year/course: 2023/24

626 - Máster Universitario en Biofísica y Biotecnología Cuantitativa / Master in Biophysics and Quantitative Biotechnology

68453 - Bioactive molecules: identification, design & development


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
68453 - Bioactive molecules: identification, design & development
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
626 - Máster Universitario en Biofísica y Biotecnología Cuantitativa / Master in Biophysics and Quantitative Biotechnology
ECTS:
6.0
Year:
01
Semester:
First semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

The objectives of this course are related to:

1 - Possess and understand knowledge that provides a basis or opportunity to be original in the development and / or application of ideas, often in a context of research

2 - Students should be able to apply acquired knowledge and problem-solving skills in environments new or little known within broader (or multidisciplinary) contexts related to their area of study

3 - Students are able to integrate knowledge and confront the complexity of making judgments from information that, incomplete or limited, includes reflections on the social and ethical responsibilities associated with the application of their knowledge and judgments

4 - That the students know how to communicate their conclusions and the last knowledge and reasons that support them to specialized public and non-specialized services in a clear and unambiguous manner

5 - Students have the learning skills that allow them to continue studying in a way that will be largely self-directed or autonomous.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), so that the acquisition of the learning outcomes of the subject provides training and competence to contribute to some extent to their achievement: GOAL 3: GOOD HEALTH AND WELL-BEING. GOAL 4: QUALITY EDUCATION. GOAL 8: DECENT WORK AND ECONOMIC GROWTH

2. Learning results

Students will achieve the following results:

1 - Order, analyze critically, interpret and synthesize information

2 - Obtain information from different types of sources and evaluate their reliability

3 - Learn efficiently through autonomous study and acquire a significant degree of independence

4 - Apply acquired knowledge and solve problems in new or unfamiliar environments within broader (or multidisciplinary) contexts related to the area of study

5 - Formulate, analyze, evaluate and compare new or alternative solutions to different problems

6 - Be able to work in multidisciplinary and international teams

7 - Develop capacity for criticism and self-criticism

8 - Make decisions taking into account social, ethical and legal responsibilities

9 - Be able to develop a project, participating in the stages of bibliographic search, experiment planning, obtaining results, interpreting, and disseminating them

3. Syllabus

The course will address the following topics:

 

Theory sessions (20 hours of theoretical lessons):

SECTION 1: Biomolecular Engineering for medicine and biotechnology

1.1- Gen cloning/expression systems and protein purification process 

1.2- Site directed and random protein mutagenesis

1.3- Protein modeling applications for rational design of protein mutations

1.4- Protein improvement: Thermostability Protein Solubility and Protein Affinity

1.5- Development of new enzymes

1.6- New commercial biological products as bioactive compounds

SECTION 2: Strategies for new drug candidates’ identification

2.1- Drug discovery and optimization

2.2- Protein folding and protein/ligand binding equilibria

2.3- Molecular, cellular and in vivo assays during the identification of bioactive compounds

2.4- Experimental screening of chemical libraries

2.5- Computational screening of chemical libraries

2.6- QSAR models: structure/function relationships. Synthetic chemistry and medicinal chemistry. Development and validation of QSAR models.

SECTION 3: From “in vitro” bioactive molecules identification to “in vivo” testing 

3.1- Bioavailability testing (ADME): Pharmacodynamics and pharmacokinetics

3.2- Drug toxicity tests in cells and animals

3.3- Drug targeting

3.4- Developing new drugs: Examples of small molecules identification 

 

Practical sessions (30 hours of practical sessions):

Students will be guided through practical exercises to deeper understand and apply the content previously showed in the theory sessions.

 

Seminar sessions (10 hours of student’s presentations):

Students will explain a research project related to the subject topic.

4. Academic activities

The activities offered to the student to help him/her achieve the expected results are:

 

The course includes 6 ECTS organized according to:

- Interactive lecture sessions: (0.8 ECTS: 20 hours).

- Practical workshops in the computer lab room (0.6 ECTS): 15 hours.

- Practical individual assessments with computer (0.6 ECTS): 15 hours.

- Assignments: Presentation and work exposition or seminar (0.4 ECTS): 10 hours.

- Autonomous work (3.6 ECTS): 90 hours.

 

Theory sessions: 2-hour sessions take place. Lecture notes and a series of problems (and its solutions) will be available for the students. At the end of each topic, some of the problems will be solved in class by the professor and the rest will be done individually. The professor will also assign some unsolved problems to be submitted later.

 

Practical sessions: 3-hour sessions take place. Students are provided in advance with task guidelines for each session.

5. Assessment system

Student must demonstrate that he/she has achieved the expected learning outcomes by means of the following assessment activities:

 

Homework (35/100): Preparing a report about a topic related to the course. The report will be prepared individually or in groups of two students. It will evaluate considering how the student describes in a clear way the problem statement, describes properly the methodology, and the results in a logic and sequential way, give original ideas in the description, provide conclusions justified by the job and reports the appropriate the references in literature.

 

Written Test (50/100): It will comprise of questions that requires short or long answers. Short ones will allow performing a comprehensive sampling of the student knowledge and long ones will allow students to exhibit their expression capabilities in presentation and sustain argumentations, and critical judgments. This written test will be based on the learning activity program.

 

Seminars (15/100): Report preparation and public presentation and defense about a topic related to the course. This report will be individual or in two group students. The presentation sessions will have seminar format. 10-15 minutes for presentation and defense. The work will be evaluated according to its structure (coherent) and appropriate literature reference contained; clarity and tidiness during the presentation; maturity during debate.


Curso Académico: 2023/24

626 - Máster Universitario en Biofísica y Biotecnología Cuantitativa / Master in Biophysics and Quantitative Biotechnology

68453 - Moléculas bioactivas: identificación, diseño y desarrollo


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
68453 - Moléculas bioactivas: identificación, diseño y desarrollo
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
626 - Máster Universitario en Biofísica y Biotecnología Cuantitativa / Master in Biophysics and Quantitative Biotechnology
Créditos:
6.0
Curso:
01
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Los objetivos de este curso están relacionados con:

1 - Poseer y comprender conocimientos que proporcionen una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

2 - Que los estudiantes sean capaces de aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

3 - Que los estudiantes sepan integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas asociadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

4 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

5 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona la capacitación y competencia para contribuir en alguna medida a su consecución: OBJETIVO 3: BUENA SALUD Y BIENESTAR. OBJETIVO 4: EDUCACIÓN DE CALIDAD. OBJETIVO 8: TRABAJO DECENTE Y CRECIMIENTO ECONÓMICO.

 

2. Resultados de aprendizaje

Los alumnos alcanzarán los siguientes resultados

1 - Ordenar, analizar críticamente, interpretar y sintetizar la información.

2 - Obtener información de diferentes tipos de fuentes y evaluar su fiabilidad

3 - Aprender eficazmente mediante el estudio autónomo y adquirir un grado significativo de independencia

4 - Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con el área de estudio

5 - Formular, analizar, evaluar y comparar soluciones nuevas o alternativas a diferentes problemas

6 - Ser capaz de trabajar en equipos multidisciplinares e internacionales

7 - Desarrollar la capacidad de crítica y autocrítica

8 - Tomar decisiones teniendo en cuenta las responsabilidades sociales, éticas y legales

9 - Ser capaz de desarrollar un proyecto, participando en las etapas de búsqueda bibliográfica, planificación de experimentos, obtención de resultados, interpretación y difusión de los mismos.

3. Programa de la asignatura

El curso abordará los siguientes temas

 

Sesiones teóricas (20 horas de clases teóricas):

SECCIÓN 1: Ingeniería biomolecular para medicina y biotecnología

1.1- Sistemas de clonación/expresión de genes y proceso de purificación de proteínas 

1.2- Mutagénesis proteica dirigida y aleatoria

1.3- Aplicaciones del modelado de proteínas para el diseño racional de mutaciones proteicas

1.4- Mejora de proteínas: Termoestabilidad, solubilidad y afinidad de proteínas

1.5- Desarrollo de nuevas enzimas

1.6- Nuevos productos biológicos comerciales como compuestos bioactivos

SECCIÓN 2: Estrategias para la identificación de nuevos candidatos a fármacos

2.1- Descubrimiento y optimización de fármacos

2.2- Plegamiento de proteínas y equilibrios de unión proteína/ligando

2.3- Ensayos moleculares, celulares e in vivo durante la identificación de compuestos bioactivos

2.4- Cribado experimental de bibliotecas químicas

2.5- Cribado computacional de bibliotecas químicas

2.6- Modelos QSAR: relaciones estructura/función. Química sintética y química médica. Desarrollo y validación de modelos QSAR.

SECCIÓN 3: De la identificación "in vitro" de moléculas bioactivas a los ensayos "in vivo 

3.1- Pruebas de biodisponibilidad (ADME): Farmacodinámica y farmacocinética

3.2- Ensayos de toxicidad de fármacos en células y animales

3.3- Focalización de fármacos

3.4- Desarrollo de nuevos fármacos: Ejemplos de identificación de moléculas pequeñas 

 

Sesiones prácticas (30 horas de sesiones prácticas):

Los estudiantes serán guiados a través de ejercicios prácticos para profundizar en la comprensión y aplicación de los contenidos previamente mostrados en las sesiones teóricas.

 

Sesiones de seminario (10 horas de presentaciones de los estudiantes):

Los estudiantes expondrán un proyecto de investigación relacionado con el tema de la asignatura.

4. Actividades académicas

Las actividades que se ofrecen al alumno para ayudarle a conseguir los resultados esperados son:

 

El curso incluye 6 ECTS organizados según:

- Sesiones lectivas interactivas: (0,8 ECTS: 20 horas).

- Talleres prácticos en el aula de informática (0,6 ECTS): 15 horas.

- Evaluaciones prácticas individuales con ordenador (0,6 ECTS): 15 horas.

- Tareas: Presentación y exposición del trabajo o seminario (0,4 ECTS): 10 horas.

- Trabajo autónomo (3,6 ECTS): 90 horas.

 

Sesiones de teoría: Se realizan sesiones de 2 horas. Los alumnos dispondrán de apuntes de clase y de una serie de problemas (y sus soluciones). Al final de cada tema, algunos de los problemas serán resueltos en clase por el profesor y el resto se realizará individualmente. El profesor también asignará algunos problemas sin resolver para ser entregados posteriormente.

 

Sesiones prácticas: Se realizan sesiones de 3 horas. Los estudiantes reciben por adelantado las directrices de las tareas para cada sesión.

5. Sistema de evaluación

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

 

Tareas (35/100): Preparación de un informe sobre un tema relacionado con el curso. El informe se elaborará individualmente o en grupos de dos estudiantes. Se evaluará considerando cómo el alumno describe de forma clara el planteamiento del problema, describe adecuadamente la metodología, y los resultados de forma lógica y secuencial, aporta ideas originales en la descripción, proporciona conclusiones justificadas por el trabajo e informa de las referencias bibliográficas adecuadas.

 

Prueba escrita (50/100): Constará de preguntas que requerirán respuestas cortas o largas. Las cortas permitirán realizar un muestreo exhaustivo de los conocimientos del alumno y las largas permitirán al alumno exhibir sus capacidades de expresión en la presentación y sustentación de argumentaciones y juicios críticos. Esta prueba escrita se basará en el programa de actividades de aprendizaje.

 

Seminarios (15/100): Preparación de un informe y presentación y defensa pública sobre un tema relacionado con el curso. Este informe será individual o en dos grupos de estudiantes. Las sesiones de presentación tendrán formato de seminario. 10-15 minutos para la presentación y defensa. El trabajo será evaluado según su estructura (coherente) y adecuada referencia bibliográfica contenida; claridad y pulcritud durante la presentación; madurez durante el debate.