FACULTAD DE FARMACIA
LICENCIATURA EN FARMACIA


Biotecnología vegetal aplicada a la farmacia

Tipo: Optativa
Créditos: Teóricos: 3. Prácticos: 1.5.
Curso: Curso 5º. Primer Cuatrimestre.
Departamento: Fisiología Vegetal
 
Descriptores:
Obtención de metabolitos de interés farmacéutico: cultivo de tejidos, células y raíces transgénicas. Biorreactores. Modificación genética de plantas. Obtención de anticuerpos y vacunas en plantas.
 
Programa teórico:

I. CULTIVO DE TEJIDOS Y ÓRGANOS VEGETALES IN VITRO

TEMA 1. INTRODUCCIÓN. Tendencias actuales y perspectivas futuras. Terminología.

TEMA 2. HISTORIA. Experimentos clave realizados hasta el descubrimiento de auxinas y citoquininas. Experimentos que han sido la base de las aplicaciones del Cultivo in Vitro de Tejidos Vegetales.

TEMA 3. ASEPSIA. Procedimientos generales para lograr la asepsia. Esterilización del medio de cultivo. Desinfección del material vegetal. Detección precoz de contaminaciones bacterianas. Infecciones endógenas.

TEMA 4. FACTORES AMBIENTALES. Introducción. Temperatura: efectos en morfogénesis. Humedad. Efectos del tipo de luz, intensidad de radiación y fotoperiodo en morfogénesis. Diseño de cámaras de cultivo.

TEMA 5. FACTORES NUTRICIONALES. Introducción. Composición química del medio de cultivo: sales minerales, hidratos de carbono, reguladores del crecimiento, vitaminas, otros compuestos. Cualidades físicas: sólido y líquido. pH del medio.

TEMA 6. CULTIVOS CELULARES. Establecimiento de cultivos de callo. Inicio de suspensiones celulares. Requerimientos nutricionales. Evaluación del crecimiento. Actividad metabólica. Cultivo de células aisladas. Biorreactores: tipos.

TEMA 7. CITODIFERENCIACIÓN. Definición. Sistemas experimentales para estudiar el proceso. Control hormonal. Ciclo celular y diferenciación. Aspectos citológicos y citoquímicos. Aspectos bioquímicos. Determinación y competencia morfogenética.

TEMA 8. ORGANOGÉNESIS. Introducción. Regulación a nivel bioquímico. Requerimientos fisiológicos. Aspectos histológicos del proceso. Regulación a nivel celular.

TEMA 9. EMBRIOGÉNESIS SOMÁTICA. Definición. Ocurrencia in vivo e in vitro. Factores que afectan al proceso. Bases anatómicas y fisiológicas. Regulación a nivel bioquímico. Aplicaciones prácticas: semillas artificiales.

TEMA 10. PROTOPLASTOS. Aislamiento: factores que afectan al proceso. Viabilidad. Cultivo de protoplastos: formación de la pared celular, división y establecimiento de callo, regeneración de plantas. Aplicaciones prácticas.

TEMA 11. HIBRIDACIÓN SOMÁTICA Y CIBRIDACIÓN. Introducción. Fusión de protoplastos: tipos. Selección de los productos resultantes de la fusión. Verificación de híbridos. Consecuencias genéticas de la fusión de protoplastos. Cibridación. Métodos de obtención de Cíbridos.

TEMA 12. METABOLISMO SECUNDARIO EN CULTIVOS CELULARES O DE RAÍCES. Introducción. Optimización de las condiciones de cultivo. Densidad celular. Selección de líneas celulares de alta producción. Elicitación. Cultivo en biorreactores. Producción de metabolitos en raíces aisladas.

TEMA 13. SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE GENES. Introducción. Fusión de protoplastos: espontánea e inducida. Mecanismo de fusión: aspectos citológicos. Sistemas de selección. Obtención de híbridos citoplasmáticos. Otros métodos de transformación de plantas. Aplicaciones prácticas.

II. INGENIERÍA GENÉTICA VEGETAL

TEMA 14. EL GENOMA DE LAS CÉLULAS VEGETALES. ESTRUCTURA Y EXPRESIÓN DE GENES VEGETALES. Introducción. Organización del genoma. Contenido de ADN. Ploidía. ADN repetido. Funciones. ADN de copia única. Familias multigénicas. Estructura de un gen vegetal típico. Expresión génica. Control de la expresión génica. Factores de transcripción. Otros mecanismos de control.

TEMA 15. PRINCIPIOS BÁSICOS Y HERRAMIENTAS EN TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE. Introducción. Enzimas utilizadas. Vectores para ADN. Vectores de clonación. Vectores de expresión. Vectores de transformación. Clonación de un gen funcional. Librería de genes. Mantenimiento de la librería de genes. Identificación de un gen en la librería. Marcadores moleculares. Genes informadores. Fusiones promotor-gen informador.

TEMA 16. AGROBACTERIUM : VECTOR DE GENES PARA PLANTAS . I. SISTEMA AGROBACTERIUM TUMEFACIENS. Introducción. Biología. Agalla de cuello. Opinas. Rango de hospedador. Plásmidos Ti. T-DNA. Genes de virulencia. Otras funciones. Transferencia del T-DNA: Formación y transferencia de la hebra T; Integración del T-DNA en el genoma vegetal.

TEMA 17. AGROBACTERIUM : VECTOR DE GENES PARA PLANTAS . II. TRANSFORMACIÓN GENÉTICA DE PLANTAS MEDIADA POR A. TUMEFACIENS. Introducción. Vectores para la transferencia de genes. Sistema co-integrado. Sistema binario. Componentes del T-DNA modificado. Aislamiento del material transformado y regeneración de plantas. Cocultivo de protoplastos con Agrobacterium. Cocultivo con explantos. Método de los discos de hoja. Análisis del material transformado.

TEMA 18. AGROBACTERIUM: VECTOR DE GENES PARA PLANTAS. III SISTEMA AGROBACTERIUM RHIZOGENES. Introducción. Biología. Síndrome de la raíz pilosa. Plásmidos Ri. T-DNA. Genes rol y genes aux. Transferencia e integración del T-DNA. Inducción y cultivo de raíces transgénicas. Regeneración de plantas transformadas.

TEMA 19. VIRUS VEGETALES COMO VECTORES DE GENES. Introducción. Biología. Virus ADN. Caulimovirus. Virus ARN. Tobamovirus. Vectores de expresión basados en tomabovirus. Aplicaciones de los vectores virales.

TEMA 20. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN DIRECTA. I. BIOLÍSTICA. Introducción. Pistola de genes. Características de los microproyectiles. Vectores de genes. Fijación del ADN a los microproyectiles. Integración del ADN foráneo en el genoma vegetal. Estudios de expresión. Selección de transformantes. Utilidad de esta tecnología.

TEMA 21. MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN DIRECTA. II. TRANSFERENCIA DRECTA DE ADN A PROTOPLASTOS. Introducción. Tratamientos químicos: Polietilenglicol. Electroporación: parámetros eléctricos; Otros factores. Estudios de expresión transitoria. Incorporación estable y expresión de los genes. Fusión de protoplastos con liposomas portadores de ADN. Microinyección de ADN en protoplastos.

TEMA 22. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA. I. OBTENCIÓN DE PROTEÍNAS TERAPÉUTICAS EN PLANTAS TRANSGÉNICAS. Introducción. Selección de las plantas. Estrategias de expresión. Estrategias para la recuperación de la proteína recombinante.

TEMA 23. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA. II. PLANTAS TRANSGÉNICAS COMO VACUNAS COMESTIBLES. Introducción. Plantas modelo. Concepto de vacuna comestible. Vacunas candidatas. Inmunogenicidad oral. Ejemplos industriales.

TEMA 24. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA. III. MODIFICACIÓN GENÉTICA DEL METABOLISMO SECUNDARIO. Introducción. Acción sobre genes individuales. Elección del gen. Adición de nuevos genes. Inhibición de genes específicos. Manipulación de rutas metabólicas. Identificación y caracterización de la ruta metabólica. Factores que regulan el flujo a través de dicha ruta. Factores que limitan la acumulación de el/los productos de interés. Acciones específicas.

 
Programa práctico:

1. Preparación de medios de cultivo in Vitro.

2. Iniciación de callo a partir de raíz de zanahoria y tubérculo de patata.

3. Organogénesis a partir de médula de tallo de tabaco.

4. Obtención de raíces en cabellera (hairy roots) mediante infección de explantos con Agrobacterium rizogenes.

 
Evaluación:
Un único examen final escrito. Para poder presentarse y por tanto aprobar la asignatura será imprescindible realizar todas las prácticas y superar el correspondiente examen.
 
Bibliografía:

Azcón-Bieto J. y Talón M. (ed.) (2000): Fundamentos de Fisiología Vegetal. Interamericana-McGraw-Hill, Madrid.

Bhojwani M.K. y Razdan M.K. (1996): Plant Tissue Culture. Ed. Elsevier.

Buchanan B.B., Gruissen W. y Jones R.L. (2000) Biochemistry and Molecular Biology of plants. Am. Soc. of Plant Physiologists. Rockville, Maryland, USA.

Grierson D. y Covey S.N. (1991): Biotecnología Molecular de las Plantas. Ed. Acribia, S.A.

Hiatt A. (1993): Transgenic Plants. Fundamentals and Applications. Ed. Marcel Decker Inc.

Izquierdo M. (2001): Ingeniería Genética y Transferencia Génica. Ed. Pirámide.

León J. y García J.M. (1992): Manual de Genética Molecular. Ed. Síntesis.

Murray D.R. (1993): Advanced Methods in Plant Breeding. Ed. C.A.A. International.

Perera J. y Tormo J.L. (2002): Ingeniería Genética, Volúmenes I y II. Ed. Síntesis.

Salisbury F.B. y Ross C.W. (2000): Fisiología Vegetal. Ed.International Thompson Editores Spain - Paraninfo, S.A., Madrid.

Serrano M. y Piñol M.T. (1991): Biotecnología Vegetal. Ed. Síntesis.

Taiz L. y Zeiger E. (2002): Plant Physiology. Sinauer Associates, Sunderland, MA, USA.