Fundamentals of synthetic biology

La asignatura familiarizará a los estudiantes con los fundamentos y temas de investigación en el campo de la biología sintética. Además les permitirá obtener conocimientos suficientes de técnicas tanto experimentales como teóricas para poder progresar de forma autónoma en el campo de la biología sintética.
También se espera que aprecien el enfoque multidisciplinar necesario para comprender y optimizar los procesos biológicos fundamentales, y para aportar soluciones integradas a problemas relevantes en biotecnología y biomedicina con el fin de mejorar el medio ambiente y la salud.
Finalmente, la asignatura brinda una descripción general completa de conceptos clave y desarrollos de vanguardia en biología sintética, lo que garantiza una comprensión profunda para los estudiantes del programa.

TEORÍA (20 horas presenciales)
1. Métodos de bioingeniería y tecnologías facilitadoras
2. Bioingeniería: diseño de nuevas circuitos genéticos y biosensores.
3. Virus recombinantes, cromosomas sintéticos y organismos mínimos.
4. Xenobiología: Código genético expandido, proteínas sintéticas
5. Ingeniería del metabolismo y la señalización en plantas.
6. Plantas como biofactorias, biofortificación y nutricéticos.
7. Biología sintética y adaptación al estrés biótico y abiótico.

Estos contenidos se estructurarán de la siguiente forma:

Sección I. Introducción a la biología sintética
¿Qué es la biología sintética?
Ideales de bioingeniería y biología sintética
Retos de la biología sintética

Sección II. Métodos de bioingeniería y tecnologías facilitadoras
Biología sintética clásica
Desarrollo de piezas biológicas estándar
Cromosomas sintéticos y organismos mínimos semi-sintéticos
Código genético expandido, proteínas sintéticas

Sección III. Aplicaciones de los sistemas biológicos artificiales
Diseño de nuevos circuitos genéticos y biosensores
Ejemplos de aplicaciones de biología sintética
Impacto social de la biología sintética

Sección IV. Conceptos avanzados en biología sintética: de la xenobiología a la ingeniería de proteínas
Introducción a la xenobiología
Diseño e Ingeniería Racional de Proteínas con propiedades y funciones deseadas.
Métodos para la síntesis y modificación de proteínas.
Estrategias de evolución dirigida e ingeniería de proteínas

Sección V. Aplicación de la biología sintética y adaptación de las plantas al cambio climático
Ingeniería metabólica para la producción de biomoléculas sintéticas
Aplicaciones industriales de la biología sintética
Tendencias emergentes: adaptación al medio ambiente

SEMINARIOS (9 horas presenciales)
Los seminarios tratarán temas complementarios a los contenidos de las clases expositivas (7) y servirán para introducir y evaluar contenidos estudiados en las sesiones prácticas (2). Las actividades estarán dirigidas a promover la participación de los alumnos.

PRÁCTICAS (6 horas presenciales)
Proyecto de expresión de cromoproteínas en bacterias. Uso de cromoproteínas como lecturas sencillas de la expresión génica, utilizando clonación BioBrick como tecnología clave de la biología sintética.

TUTORÍA (1 h)
Actividad formativa dirigida al asesoramiento de los estudiantes. Permitirá realizar cuestionarios preparatorios para las pruebas de evaluación que ayudarán a los estudiantes a valorar su comprensión de los contenidos de la asignatura.

- Fundamentals of Systems Biology. From Synthetic Circuits to Whole-cell Models, Markus W. Covert, CRC Press, 2015.
- Darren N. Nesbeth, Synthetic Biology Handbook, CRC Press, 2016.
- Natalie Kuldell PhD., Rachel Bernstein, Karen Ingram, Kathryn M Hart Synthetic Biology in the Lab, BioBuilder, June 2015.
- Synthetic Biology_ A Primer -- Geoff Baldwin et al_ -- Revised, 2015
- Synthetic Biology_ From iGEM to the Artificial Cell -- Manuel Porcar, Juli Peretó, Springer 2014.
- Joachim Boldt, Synthetic Biology. Metaphors, Worldviews, Ethics, and Law, Springer VS,Wiesbaden , 2016.

Comp02 - Desarrollar una capacidad de liderazgo que permita ofrecer soluciones oportunas y creativas en situaciones profesionales complejas TIPO: Competencias
Comp03 - Desarrollar la capacidad de identificar y corregir las desigualdades por razones de género, socioeconómicas y actuar con profesionalidad rigiéndose por principios éticos, de rigor científico y de desarrollo sostenible TIPO: Competencias
Comp04 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos teóricos-prácticos de una forma profesional y sean competentes en el planteamiento/resolución de problemas tanto en contextos académicos como profesionales relacionados con las Biociencias Moleculares TIPO: Competencias
Comp05 - Colaborar en equipos interdisciplinares en cualquier ambiente de trabajo, partiendo del conocimiento del entorno y de la normativa legal vigente TIPO: Competencias
Comp06 - Desarrollar la capacidad de aprender de forma autónoma con iniciativa y espíritu emprendedor TIPO: Competencias
Comp07 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética TIPO: Competencias
Con03 - Conocer los fundamentos y aplicaciones de los principales métodos experimentales avanzados y técnicas analíticas y moleculares de vanguardia utilizados en el ámbito de estudio de las Biociencias Moleculares TIPO: Conocimientos o contenidos
H/D06 - Interpretar resultados experimentales e identificar elementos consistentes e inconsistentes TIPO: Habilidades o destrezas
H/D07 - Aplicar principios de ingeniería al diseño y construcción de nuevos componentes biológicos o rutas metabólicas o de señalización TIPO: Habilidades o destrezas
H/D08 - Aplicar los conocimientos adquiridos en la planificación e implementación de proyectos de investigación TIPO: Habilidades o destrezas
H/D09 - Aplicar adecuadamente los conocimientos y técnicas adquiridos para analizar una situación o concepto complejos y encontrar una manera de solventarlos TIPO: Habilidades o destrezas.

- Clases expositivas 20h: modalidad de enseñanza presencial. Los contenidos de teoría se impartirán como clases magistrales con el apoyo de material audiovisual, que estará disponible en el Aula virtual. La asistencia a las clases magistrales no será evaluada. Las sesiones expositivas se utilizarán para introducir los contenidos de forma ordenada sobre el estado actual de los contenidos que conforman la guía docente de la asignatura. El conjunto de la actividad lectiva se desarrollará de forma presencial, interactuando el profesorado y el estudiantado en el mismo espacio físico con ayuda de medios audiovisuales e informáticos.

- Clases interactivas de Seminarios 9h: presenciales de 1 hora y de asistencia obligatoria. En estas sesiones interactivas se abordarán y se tratarán temas complementarios a los contenidos de las clases expositivas y prácticas. Para ello, se plantearán actividades y casos prácticos dirigidos a promover la participación de los alumnos para adquirir competencias mediante la discusión y la resolución de problemas utilizando programas, aplicaciones y bases de datos relevantes para la materia.

- Clases interactivas de laboratorio 6h: presenciales, organizadas en 3 sesiones de 2 horas que se desarrollarán de forma continuada durante 1 semana. La asistencia a las clases prácticas es obligatoria e imprescindible para superar la asignatura. El rendimiento se evaluará mediante una prueba escrita.

- Tutoría 1h: La tutoría en grupo será obligatoria y se utilizará para orientar a los alumnos sobre aspectos concretos del aprendizaje, resolver dudas que se puedan plantear y para realizar cuestionarios preparatorios de pruebas de evaluación. Las actividades de tutoría no serán evaluables.

Examen final: Constituirá un 80% de la nota final. En el examen de teoría será presencial. Se evaluarán los contenidos de las clases teóricas y combinará preguntas tipo test, preguntas cortas y de desarrollo. Es necesario alcanzar una nota de mínima de 5 de 10 puntos en el examen de teoría para poder sumar la nota de la evaluación continua.

Evaluación continua: Sumará un 20% de la nota final. Estará compuesta por:
- Seminarios: 5%. Cuestionarios evaluables sobre el contenido de los seminarios u otras actividades programadas. Estos cuestionarios se realizarán individualmente de forma asíncrona a través del aula virtual una vez finalizado cada seminario. La realización de estos cuestionarios no es obligatoria.
- Actividades laboratorio 15%. La asistencia a la totalidad de las clases de laboratorio es obligatoria para poder aprobar la asignatura. Se realizará una prueba escrita sobre las prácticas y será necesario obtener el 40% de la puntuación asignada para superar la asignatura. Esta prueba podrá ser repetida con el examen de teoría en el caso de que no se haya alcanzado en este apartado la puntuación mínima.

Segunda oportunidad: Los alumnos serán evaluados de la misma forma que en la primera oportunidad, aplicándose los mismos porcentajes de valoración. Aquellos alumnos que no hayan superado el examen de las actividades de laboratorio podrán repetir la correspondiente prueba escrita en la segunda oportunidad.

Para aquellos alumnos que no superen la asignatura, se mantendrá la nota de los seminarios durante 2 cursos. Los repetidores no tendrán obligación de volver a realizar las prácticas de laboratorio, aunque la nota se mantendrá solamente durante 2 cursos académicos, después de los cuales deberán repetir el examen de prácticas.

En el examen final se evaluarán las competencias y habilidades/destrezas: Comp04, Comp06, Con03.
En la realización de las prácticas: Comp02, Comp03, Comp04, Comp05, Comp06, Con03, H/D06, H/D07, H/D08, H/D09.
En el trabajo realizado en los seminarios: Comp02, Comp04, Comp06, Comp07, Con03, H/D06, H/D07, H/D08, H/D09.

Horas presenciales: 39 horas totales.
- Teóricas: 20 horas
- Seminarios: 9 horas
- Prácticas: 6 horas
- Tutorías: 1 horas
- Evaluación: 3 horas

Trabajo personal del alumnado 76,5 horas

- Asistencia y seguimiento continuo de la docencia.
- Apoyo bibliográfico orientado a la preparación y al estudio de la materia.
- Es aconsejable llevar al día los contenidos de la asignatura para facilitar la comprensión de las nuevas sesiones dado el orden creciente de dificultad de los contenidos.
- La tutoría programada permitirá realizar cuestionarios preparatorios de pruebas de evaluación.

Todo el material audiovisual utilizado en las clases magistrales, seminarios y laboratorio estará disponible en el aula virtual. No se resolverán dudas por correo electrónico.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas, será de aplicación lo recogido en la Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de cualificaciones.

Se impartirán los contenidos de la asignatura en gallego, español e inglés.