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Guía docente de la asignatura / materia:

Cristalografía de Macromoléculas

Curso 2021/2022
Fecha última actualización: 15/07/2021
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 16/07/2021

Máster

Máster Universitario en Biotecnología

Módulo

Modulo I: Docencia

Rama

Ciencias

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Primero

Créditos

3

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Francisco Javier López Jaramillo

Horario de Tutorías

Francisco Javier López Jaramillo

fjljara@ugr.es
Anual
  • Lunes 11:00 a 13:00 (Despacho del Profesor)
  • Miércoles 11:00 a 13:00 (Despacho del Profesor)
  • Jueves 11:00 a 13:00 (Despacho del Profesor)

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

1. Solubilidad, sobresaturación y diagrama de fases.
2. Búsqueda de condiciones de cristalización.
3. Técnicas de cristalización.
4. Cristalización de proteínas de membrana y de ácidos nucléicos.
5. Difracción de rayos X: conceptos, instrumentación y metodología.
6. El problema de las fases en cristalografía. Procedimientos para la determinación de fases.
7. Refinamiento de estructuras: conceptos aspectos claves y estrategias

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan 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.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de 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 vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. 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.
  • CB10. 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.

Competencias Específicas

  • CE01. Identificar, diseñar, implementar e interpretar métodos Biotecnológicos; 
  • CE02. Organizar y diseñar actividades en el campo de la experimentación en Biotecnología; 
  • CE03. Manejar las tecnologías de la información para la adquisición, procesamiento y difusión de resultados en investigación; 
  • CE04. Emitir juicios en función de criterios y razonamiento crítico y aprender a reconocer los parámetros de calidad en investigación; 
  • CE06. Trabajar en equipo y abordar los problemas de una forma interdisciplinar 
  • CE07. Elaborar adecuadamente y con cierta originalidad composiciones escritas, proyectos de trabajo o artículos científicos en el área de la Biotecnología. 
  • CE08. Presentar públicamente ideas, procedimientos o informes de investigación sobre Biotecnología para asesorar a personas y a organizaciones. 
  • CE09. Reconocer y adaptarse a la diversidad y multiculturalidad. 
  • CE23. Comprender las características particulares de las macromoléculas biológicas (proteínas y ácidos nucléicos) desde la perspectiva de la cristalografia. 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

El alumno sabrá/comprenderá (competencias congnitivas)

  • Comprender las características particulares de las macromoléculas biológicas (proteínas y ácidos nucléicos) desde la perspectiva de la cristalografía.
  • Conocer los parámetros críticos que se pueden modular en cualquier proceso de cristalización en general y de macromoléculas en particular.
  • Conocer las diferentes técnicas de cristalización.
  • Conocer los principios de la difracción de rayos X y la instrumentación.
  • Conocer el problema de las fases en cristalografía y las diferentes estrategias de abordaje.
  • Conocer las herramientas básicas para el cálculo de estructuras de macromoléculas.

El alumno será capaz de (competencias procedimentales/instrumentales)

  • Aplicar los conocimientos del curso al diseño de un experimento de cristalización de macromoléculas biológicas.
  • Generar ideas y posibles opciones de abordaje de proyecto de biología estructural.
  • Detectar similitudes entre el conocimiento aprendido y situaciones reales en los procesos de cristalización, difracción y resolución estructural.
  • Aprehender la información más relevante de un proyecto de cristalización y analizarla de forma coherente

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

El curso se estructura en 3 bloques

1. De la solución al cristal

1.1 Solubilidad, sobresaturación y diagrama de fases. Se describirá la importancia de la sobresaturación como fuerza motriz de la cristalización (nucleación y crecimiento) y su repercusión sobre el resultado de los experimentos de cristalización.

1.2 Búsqueda de condiciones de cristalización. Se identificarán los elementos claves y las posibles estrategias a seguir para la cristalización de una macromolécula. Se describirá el uso racional de kits de cristalización y se introducirá la filosofía high throughput screening (HTS)

1.3 Técnicas de cristalización. Se presentarán las técnicas de cristalización actualmente en uso (batch, gota colgante, gota sedante, cristalización en geles, acupuntura, microgravedad), las características de cada una de ellas y como implementarlas con el objetivo de proporcionar criterios que permitan la elección de una u otra técnica.

1.4 Cristalización de proteínas de membrana y de ácidos nucleicos. Se describirán las peculiaridades de la cristalización de ácidos nucleicos (importancia farmacológica de los complejos

2. Del cristal al film

2.1 Difracción de rayos X: conceptos, instrumentación y metodología. Se desarrollarán los conceptos básicos que describen la interacción de la radiación X con la materia y se presentará la instrumentación (fuentes de rayos X, detectores, “criocristalografía”...) empleada para la difracción de cristales de macromoléculas.

3. Del film a la estructura

3.1 El problema de las fases. Se presentará el problema de las fases en cristalografía y las diferentes aproximaciones (reemplazamiento molecular, medida de señal anómala...) existentes para abordarlo.

3.2 Refinamiento de estructuras: conceptos, aspectos claves y estrategias. Se presentará el plan de trabajo general cuando se refina una estructura y se describirán los diferentes protocolos de refinamiento, haciendo especial hincapié en los parámetros a evaluar en la elección de las diferentes estrategias.

Práctico

Al finalizar el bloque 1 se realizará una sesión práctica consistente en la cristalización de proteínas modelo mediante difusión de vapor, al objeto de que los alumnos pongan en práctica los conocimientos adquiridos y entren en contacto con la forma de trabajar en cristalografía
Al finalizar el bloque 2 se realizará una práctica de difracción de algunos de los cristales obtenidos y pondrán en práctica los conocimientos sobre difracción e instrumentación adquiridos.  La práctica se realizará en la unidad de difracción de Rayos X del Centro de Instrumentación Científica de la UGR 

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  •  “Crystallization of Biological Macromolecules”. McPherson. Cold Spring Harbor Laboratory, 1999
  •  “Crystallography Made Crystal Clear”. Gale Rhodes. Academic Press, 1993
  •  “Crystal structure analysis of chemists and biologists”. Jenny P. Glusker, Mitchell Lewis, Miriam Rossi. Wiley-VCH, 1994

Bibliografía complementaria

  • “Crystallization of nucleic acids and proteins. A practical approach”. Ed. A. Ducruix and R. Giegé. Oxford Unversity Press Second Ed. 1999
  • “Protein Crystallization. Techniques, strategies and tips”. T. Bergfors. International University Line 1999
  •  “Principles of Protein X-ray Crystallography”. Jan Drenth. Springer Verlag Publishing 1999
  • “X-Ray Structure Determination: A Practical Guide”. George H. Stout, Lyle H. Jensen. Wiley-Interscience 1989 (2nd Edition)

Enlaces recomendados

https://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/index.html
http://www.ruppweb.org/Xray/101index.html

Metodología docente

  • MD01 Clases magistrales 
  • MD02 Experimentación 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

  Método de evaluación    Porcentaje    
Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo      65%  
Evaluación mediante examen de los conocimientos y/o habilidades adquiridas      15%  
Actitud y participación de los estudiantes en clase      20%  

Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo. Consiste en la elaboración y exposición por parte del alumno de un trabajo de revisión bibliográfica sobre un tema propuesto. Se valorará, el contenido del trabajo, la presentación y su discusión.
Evaluación mediante examen de los conocimientos y/o habilidades adquiridas.  Alternativamente los alumnos podrán elabora el equivalente a un “crystallization report” sobre la práctica 1 y responder a cuestiones prácticas sobre la sesión de difracción (práctica 2).
Actitud y participación de los estudiantes en clase. Durante el desarrollo del curso se pedirá a los alumnos que lean y comenten artículos científicos.  Se valorará la participación en clase.

Evaluación Extraordinaria

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.
La prueba extraordinaria consistirá en un examen teórico-práctico de los contenidos impartidos en el curso

Evaluación única final

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.
Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas. Lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.
La evaluación única final consistirá en un examen teórico-práctico de los contenidos impartidos en el curso

Información adicional

Escenario A (Enseñanza-Aprendizaje presencial y tele-presencial)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Cualquier hora/día previo acuerdo con el profesor

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

Plataforma PRADO

Medidas de adaptación de la metodología docente

En un escenario de enseñanza presencial/no presencial, la metodología docente presencial será la descrita en el escenario presencial mientras que la no presencial se apoyará en el uso de la plataforma PRADO como espacio común de encuentro. Aunque la ya de por si baja presencialidad de este curso y el limitado número de alumnos que habitualmente se matriculan no hace prever un impacto importante en la docencia presencial.
La posibilidad de desarrollar la docencia práctica de la asignatura de manera presencial es incierta. Es plausible que aun pudiendo acudir al laboratorio, el número de alumnos tenga que ser reducido para mantener la distancia de seguridad y que las limitaciones de espacio/tiempo de laboratorio en el departamento no permitan desarrollar el programa completo. Se contemplan tres escenarios: i) presencial, ii) semipresencial en el que el reducido tiempo de laboratorio se complementa con otros recursos y ii) no presencial, donde la metodología se centrará en estudios de casos.
Se mantiene los trabajos dirigidos y ante la eventualidad de que no puedan ser expuestos, se solicitará a los alumnos que entreguen una presentación que recoja el sonido de la exposición.

Evaluación Ordinaria

En el escenario presencial/no presencial no se esperan incidencias en la evaluación y se mantienen los mismos criterios y porcentajes que en el escenario presencial. Ante la eventualidad de que los alumnos no puedan exponer sus trabajos dirigidos, se evaluará la que presentación que recoja el sonido de la exposición.

Evaluación Extraordinaria

Como en el escenario presencial

Evaluación única final

Como en el escenario presencial

Escenario B (Suspensión de la actividad presencial)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Cualquier hora/día previo acuerdo con el profesor

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

Plataforma PRADO

Medidas de adaptación de la metodología docente

Toda la docencia se canalizará a través de la plataforma PRADO. La docencia práctica se suprime y se sustituye por ejercicios de investigación. Se mantiene la elaboración de trabajos dirigidos y se solicita a los alumnos que los expongan en una presentación que recoja el sonido de la exposición.

Evaluación Ordinaria

En el escenario no presencial no se esperan incidencias en la evaluación y se mantienen los mismos criterios y porcentajes que en el escenario presencial con la salvedad de en los trabajos dirigidos se evaluará la presentación que recoja el sonido de la exposición.

Evaluación Extraordinaria

Mismos criterios que en escenario presencial

Evaluación única final

Mismos criterios que en escenario presencial