Bienvenido a CLP2 «Genómica y proteómica medioambientales – hábitats acuáticos»
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CLP1 está previsto para:
CLP1 Resumen
El avance de los enfoques basados en el ADN para la generación e interpretación de datos del genoma abarca, entre otros, el estudio de los genomas a escala ambiental utilizando ADN ambiental (eDNA). El ADNe es el material genético de origen nuclear y mitocondrial liberado por un organismo en el medio ambiente. Se obtiene directamente de muestras ambientales (terrestres o acuáticas) sin necesidad de disponibilidad de biomaterial y se utiliza como un enfoque de muestreo no invasivo, estandarizado, eficiente y fácil de manipular. Por lo tanto, el muestreo de ADNe se aplica para monitorear la distribución de especies y opera a través de protocolos sensibles y rentables. Aunque los desafíos e inconvenientes técnicos actuales que enfrentan los científicos están relacionados principalmente con los obstáculos en la obtención, secuenciación e interpretación de datos del eDNA, el potencial de las aplicaciones del eDNA es indudable. Las perspectivas sobre las aplicaciones del eDNA cubren la mejora de los métodos de campo y protocolos de laboratorio para su detección y los avances técnicos en la aplicación del eDNA como herramienta de inventario y seguimiento de la biodiversidad.
Los ecosistemas acuáticos están bajo una presión cada vez mayor debido a una variedad de factores ambientales estresantes, incluidos los contaminantes químicos, la degradación del hábitat, el cambio climático y las especies invasoras. Es esencial comprender cómo los organismos acuáticos responden molecularmente a diversas tensiones para evaluar el estado de los ecosistemas acuáticos y crear planes eficientes para la preservación y gestión ambiental. La ómica, que incluye genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica, transforma la toxicología acuática al proporcionar una comprensión profunda de cómo los contaminantes afectan la vida acuática. Se analizan en detalle la evaluación de métodos genómicos en toxicología acuática, las posibilidades y limitaciones de las metodologías de microarrays y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (PCR), proteómica, metabolómica, secuenciación de ARN y estudios de metilación de ADN. En conjunto, estos enfoques ómicos brindan una comprensión holística de los mecanismos moleculares subyacentes a la toxicidad, facilitando la identificación de nuevos biomarcadores para la detección temprana de la contaminación, la evaluación del riesgo ambiental y el desarrollo de estrategias de mitigación más efectivas para salvaguardar los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Este resultado de aprendizaje se centra en una búsqueda integral de ómicas en toxicología acuática con enfoques de estudios de casos, que cubren sus principios, aplicaciones, desafíos y direcciones futuras.
La proteómica ambiental es un área de aplicación de la proteómica que estudia los efectos de los entornos de crecimiento en el desarrollo de organismos en condiciones naturales no controladas. Esta rama de la proteómica contribuye a la identificación y determinación cuantitativa de las proteínas expresadas en la célula, al descubrimiento de los mecanismos de procesos celulares esenciales y al esclarecimiento de fenómenos como la sintrofia, el intercambio de genes y la comunicación entre células a nivel molecular. La proteómica ambiental investiga los ensamblajes de organismos dominados por microbios y diseña patrones diferenciales de producción y expresión de proteínas que reflejan respuestas fisiológicas a los cambios ambientales (en condiciones normales y bajo estrés). Realiza estudios de laboratorio con microorganismos ambientales modelo y estudia comunidades microbianas naturales, analizando su proteoma colectivo (metaproteómica). La proteómica ambiental tiene diversas áreas de investigación y aplicación (por ejemplo, ingeniería metabólica, ecología microbiana, tolerancia al estrés ambiental, etc.) debido a las innovaciones metodológicas y técnicas (por ejemplo, 2D PAGE, LC, ICAT, MS, visualización de fagos, bioinformática, etc.) que permiten la identificación de proteínas y la caracterización estructural.
La biotecnología ambiental es la aplicación de principios y técnicas de la biotecnología para estudiar y gestionar el medio ambiente natural. Implica el uso de microorganismos y otros agentes biológicos para realizar tareas beneficiosas para el medio ambiente, como limpiar sitios contaminados, mejorar la salud del suelo y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Ejemplos de aplicaciones de biotecnología ambiental incluyen el uso de bacterias para descomponer contaminantes en el agua y el suelo, el uso de algas para absorber el exceso de nutrientes de las aguas residuales y el uso de hongos para descomponer la materia orgánica en los vertederos. La biotecnología ambiental tiene el potencial de contribuir a encontrar soluciones sostenibles a los problemas ambientales y es un área de investigación y desarrollo activo. La base de datos ambiental proporciona acceso a literatura científica internacional relacionada con todos los aspectos de la calidad ambiental, el monitoreo, la gestión de recursos y la conservación. La bioinformática es esencial para comprender los procesos ecológicos, gestionar datos y desarrollar herramientas para abordar los desafíos globales.
Objetivos educativos
Este CLP ofrece nuevos conocimientos y competencias sobre:
- eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular
- Muestreo de ADNe y sus desafíos e inconvenientes técnicos
- Áreas de aplicación del ADN y potencial futuro
- Proporcionar conocimientos previos sobre la utilización de técnicas ómicas en toxicología acuática, incluidas genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica.
- Destacar el desarrollo significativo de las habilidades para interpretar eficazmente los datos ómicos generados a partir de estudios de toxicología acuática.
- Destacar los enfoques ómicos para mejorar las estrategias de evaluación de riesgos con estudios de casos en toxicología acuática.
- Fundamentos de proteómica y proteómica Ambiental.
- Principales categorías de proteómica ambiental y las innovaciones metodológicas y técnicas relevantes para ellas.
- Desafíos, fronteras y perspectivas de las aplicaciones de la proteómica ambiental.
- Métodos bioinformáticos y herramientas de software para comprender datos biológicos.
- Ciencia de datos: bases de datos ambientales que aseguran acceso a una gran cantidad de información relacionada con las ciencias ambientales.
- Ciencias ambientales: campo que estudia el medio ambiente y resuelve problemas ambientales.
- Retos y perspectiva de la bioinformática Ambiental.
Resultados de aprendizaje esperados
Al finalizar este módulo, los estudiantes podrán:
- Definir el eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular
- Explicar las áreas de aplicación del eDNA de origen microbiano y macroorganismos en diferentes hábitats y periodos de tiempo.
- Reconocer y aplicar protocolos de muestreo de ADNe para monitorear la distribución de especies.
- Explicar los desafíos técnicos y los inconvenientes del muestreo de eDNA y la interpretación de datos.
- Comprender el potencial de las aplicaciones de eDNA
- Obtener conocimiento sobre cómo los contaminantes interactúan con los organismos acuáticos a nivel molecular a través de la genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica, dilucidando las vías y procesos afectados por los tóxicos.
- Identificar biomarcadores y caracterizar biomarcadores moleculares indicativos de exposición a contaminantes acuáticos, permitiendo un monitoreo más sensible y confiable de la contaminación ambiental y la detección temprana de riesgos potenciales para los ecosistemas acuáticos.
- Integrar datos ómicos en los marcos de evaluación de riesgos, permitiendo una evaluación más completa de los impactos potenciales de los contaminantes en los organismos y ecosistemas acuáticos, e informando decisiones regulatorias basadas en evidencia.
- Aplicar ómicas en toxicología acuática con el diseño y realización de experimentos basados en ómicas para investigar los efectos de los contaminantes en los organismos acuáticos, incluida la selección de técnicas ómicas apropiadas, preparación de muestras, análisis e interpretación de datos.
- Comprender los principios y aplicaciones de las técnicas ómicas en un enfoque de investigación interdisciplinario con estudios de casos para desarrollar estrategias innovadoras para la protección y conservación de los ecosistemas acuáticos.
- Describir los principios de la proteómica/proteómica ambiental.
- Aplicar estudios proteómicos para la evaluación de la diversidad proteica de ecosistemas y comunidades.
- Definir las principales categorías de estudios de proteómica ambiental.
- Explicar la aplicación de la proteómica ambiental para la ingeniería metabólica, los estudios de ecología microbiana y la evaluación de la tolerancia al estrés ambiental.
- Especificar los desafíos, fronteras y perspectivas de la proteómica ambiental
- Describir los principios y aspectos clave de la bioinformática ambiental y sus métodos y herramientas de software.
- Utiliczar diferentes bases de datos ambientales que cubran todos los aspectos del impacto humano en el medio ambiente.
- Definir las principales categorías de las ciencias ambientales.
- Explicar la aplicación de la bioinformática ambiental.
- Definir los desafíos, límites y perspectiva de la bioinformática Ambiental.
Composición
Este CLP comprende dos Unidades de Resultados de Aprendizaje (ULO 2 & ULO 6)
- ULO 2:
- Módulo 1: Genómica: ADN ambiental y muestreo
- Módulo 9: Ómicas en toxicología acuática
- ULO 6
- Módulo 3: Proteómica Avanzada ambiental
- Módulo 6: Base de datos ambientales y bioinformática
Contenidos de aprendizaje
Acceda aquí al contenido didáctico del CLP2!
>> Genómica: ADN ambiental y muestreo
>> Ómicas en toxicología acuática
Evaluación de conocimientos
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Puntos de crédito ECTS y certificado
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