Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
May 01, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: BIO 2040 - BIOLOGIA MOLECULAR |
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División Académica:
División de Ciencias Básicas
Departamento Académico: Dpto. Química y Biología ELG 1120 Calificación mínima de 3.0 y BIO 2030 Calificación mínima de 3.0 y ( MFC 8386 Calificación mínima de 3.0 o MFC 4030 Calificación mínima de 3.0) y QUI 1070 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 3.000 Horas de Teoría 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio El curso de biología molecular tiene un componente teórico y uno práctico. El componente teórico comprende las unidades relacionadas con la historia de la biología molecular, en la que destacan los experimentos clásicos que demostraron que la molécula de ADN es la portadora de la información genética. Además se estudia la composición, estructura y función de los ácidos nucleicos así como también se dilucida la estructura de los cromosomas, cromatina, genes y familias de genes. Este conocimiento permite a su vez comprender y analizar el dogma central de la biología molecular que infiere la manera como fluye la información genética en los seres vivos. Posteriormente se estudia la biosíntesis de ácidos nucleicos y proteínas, la estructura y composición del código genético así como la manera en la que las células regulan el flujo de la información hereditaria. Seguidamente se estudian las proteínas desde la concepción de ser los polímeros responsables de la vida; se analizan los diversos niveles estructurales en las proteínas además de ciertas regiones, como los motivos y epítopes, que son de gran relevancia a nivel de las reacciones asociadas con el reconocimiento intermolecular. También se estudian los priones como proteínas anómalas no mutadas cuyo desempeño depende de las modificaciones postraduccionales sufridas por las proteínas prion normales. Igualmente se estudian las hemoglobinas normales desde el punto de vista molecular como genes ancestrales que han sufrido mutaciones que conllevan a la aparición de diversos tipos de hemoglobinas y que en algunos casos pueden desencadenar las formas anómalas conocidas como hemoglobinopatías. También se estudian los mutágenos, teratógenos y carcinógenos y su influencia en los diferentes tipos de mutaciones que pueden ocurrir a nivel génico y cromosómico. Posteriormente se estudian los procesos de recombinación molecular que son la base de la diversidad genética y de los procesos de clonación molecular. Principalmente se hará énfasis en la recombinación entre secuencias homólogas y aquellas que ocurren entre segmentos específicos de ADN. Después se examina el proceso de apoptosis y la manera como la propia célula regula su funcionamiento. Se estudia el cáncer y sus bases moleculares además de la biología molecular de la respuesta inmune. Finalmente se utilizará la modalidad de las exposiciones para conocer y discutir las técnicas modernas de la biología molecular que se utilizan en el estudio de los genes y su regulación así como en la expresión de proteínas. El componente práctico de la asignatura comprende un análisis de muestras de ADN que se encuentran asociadas con algún tipo de patología clínica. Para lograr este fin se llevan a cabo varias técnicas moleculares que incluye la extracción de ADN a partir de diversas muestras como sangre humana y cultivo bacteriano. También se induce la síntesis de ADN plasmidial en bacterias para su posterior extracción y análisis. Los ADN obtenidos son cuantificados por espectrofotometría y analizados para verificar su pureza y concentración. Luego, estos ADN son utilizados para amplificar el gen responsable de la patología estudiada, mediante la técnica de PCR. Los ADN de tipo bacteriano son utilizados como control de las reacciones. Para llegar al análisis final de las muestras los ADN amplificados son digeridos con endonucleasas de restricción y analizados en gel de agarosa mediante la técnica electroforética. La presencia o no de las diversas bandas amplificadas en el gel, se relacionará con los alelos polimórficos asociados con la patología estudiada. 3. JUSTIFICACIÓN La biología molecular estudia todos los procesos bioquímicos en los seres vivos desde la perspectiva de la interacción de las moléculas responsables del metabolismo celular y la homeostasis, así como también la relación que estas moléculas pueden sostener con otras células, partículas y el medio circundante. A su vez, la biología molecular permite conocer en detalle la manera como se articulan cada uno de los eventos celulares con las respuestas fisiológicas de las células y/o los organismos. Esto permite deducir que la manifestación de estos eventos a nivel celular y fisiológico tiene una base molecular. En la actualidad la biología molecular ha trascendido como una herramienta frecuente en la práctica clínica para el diagnóstico, tratamiento y posible cura de las enfermedades. Además la inclusión de la bioinformática en los estudios de biología molecular ha permitido la identificación de muchos genes responsables o asociados a varias patologías importantes y además ha sido posible descifrar algunos mecanismos relacionados con la regulación de la expresión de los genes involucrados en estas patologías. Hoy día hay muchos centros médicos en el mundo que han incorporado técnicas de biología molecular en el diagnóstico prenatal o pre sintomático de enfermedades hereditarias, en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades infecciosas y en futuro no muy lejano se espera que gracias a la biología molecular y la ingeniería genética, la detección temprana de las neoplasias malignas sea una tarea sencilla. Cabe anotar que se han obtenido importantes logros en la terapéutica con los medicamentos sintetizados por ingeniería genética, se ha avanzado en los tratamientos por terapia génica y se han emprendido algunos de los proyectos científicos más ambiciosos de la humanidad, el llamado Proyecto Hapmap (posterior al proyecto genoma humano –HUGO-), que tiene por objetivo identificar y determinar las variaciones genéticas o SNPs que están relacionadas con la manera como el ADN de cada población y en particular de cada individuo interacciona con una determinada molécula o el mecanismo que utiliza para responder ante ciertos estímulos. La información obtenida por el Proyecto Hapmap planteará dudas o problemas de carácter social, clínico y ético respecto a la manera como se realiza la atención y el tratamiento a un paciente. Todos estos cambios hacen necesario que el futuro médico esté familiarizado con los conceptos básicos de la Biología Molecular, su aplicación en la investigación biomédica, y en especial su aplicación clínica. La Biología Molecular no es el futuro de la medicina es el presente 4. OBJETIVO GENERAL Proporcionar los fundamentos teóricos que permitan asociar cada una de las respuestas fisiológicas del cuerpo humano con los procesos moleculares que ocurren a nivel celular. 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Al finalizar la asignatura, los estudiantes deben estar en capacidad de: Conocimientos (saber conocer) - Conocer las bases moleculares del funcionamiento de los seres vivos. - Relacionar la estructura molecular y función de las células con la forma como éstas responden ante los diversos estímulos externos y la manera como se comunican entre ellas. - Identificar y conocer los elementos estructurales del genoma eucariota y procariota. - Distinguir los mecanismos que utilizan las células para regular la expresión de sus genes. - Conocer las técnicas de biología molecular utilizadas por la medicina moderna para realizar un diagnóstico rápido y efectivo. Habilidades (saber hacer) - Aprender a implementar el método científico en la elaboración de ponencias y documentos científicos. Realizar presentaciones orales en público. - Buscar, clasificar y analizar la información científica obtenidas de las bases de datos y de las fuentes bibliográficas impresas sobre un determinado tema de estudio. - Aplicar las técnicas básicas usadas en biología molecular. Actitudes (saber ser) - Valorar el trabajo de los científicos y sus aportes para el desarrollo de la sociedad al otorgarles los créditos correspondientes en los trabajos que incluyen información bibliográfica. Ser ético durante todo el proceso de formación en biología molecular. 6. CONTENIDO Historia de la biología molecular. Experimentos que demostraron que el ADN es la molécula portadora de la herencia. - Frederick Meischer y la nucleína. - Principio de la transformación bacteriana por Griffith. - Experimento de Avery, McLeod y McCarty. - Experimento de Hershey y Chase. - Watson y Crick y la estructura del ADN. - Experimento de Messelson y Stahl. - Experimento de Jacob y Monod. - Severo Ochoa y el código genético. - Secuenciamiento del ADN por Maxam-Gilbert y Sanger. - Kary Mullis y la PCR. - Organismos transgénicos. Clonación - Proyecto Genoma Humano y Proyecto Hapmap. - Premios Nobel en Medicina y Fisiología. - Estructura del genoma. Ácidos nucleicos - Estructura del genoma: cromosomas, genes, familias de genes, clusters e islotes. - Secuencias altamente repetidas, medianamente repetidas y de copia única. - El agua y su interacción con las biomoléculas. - Composición, estructura, función y propiedades de los ácidos nucleicos. - Desnaturalización y renaturalización - Flujo de la información genética. - El dogma de la biología molecular: ADN ARN Proteínas. - Replicación, transcripción y traducción de los genomas procariotas y eucariotas. - Procesamiento y maduración de los ARNs. - El código genético. - Replicación a nivel de los telómeros. - Función de la metilación en las moléculas de ADN (impronta genómica). - Transcripción reversa. - Regulación de la expresión génica. - Modelo del operón. - Operón lactosa. - Represor triptófano. - Activadores y represores. - Regulación de la expresión génica en eucariotas. Modelos. - Modificación de la estructura de la cromatina. - Secuencias aislantes. - Mutaciones y sistemas de reparación del ADN. - Mutágenos, carcinógenos y teratógenos. - Mutación génica y cromosómica. - Mutaciones por sustitución. - Inserción y deleción. - Mutaciones a nivel de los cromosomas. - Mutaciones causadas por la variación en el número de copias de una secuencia - Reparación directa del ADN. - Fotorreactivación. - Reparación por escisión. - Sistema de corrección de pruebas. - Sistema SOS. - Reparación por recombinación. - Recombinación. - Recombinación genética. - Recombinación entre homólogos. - Recombinación sitio-específica. - Tecnología del ADN recombinante e ingeniería genética. - Hibridación de ácidos nucleicos. - Secuenciamiento de ácidos nucleicos y proteínas. - Sondas moleculares y Tags. - RFLP. PCR. - Tecnología del ADN recombinante e ingeniería genética. - Vectores en clonación. - Técnicas de clonación molecular y transformación. - Bibliotecas de ADN y de cADN. - Identificación y extracción de proteínas. - Células madre. - Proteínas. - Composición, estructura y función de las proteínas. - Enlaces responsables de las estructuras proteicas. - Motivos y epítopes. - Familia de genes para las globinas. - Hemoglobinas anormales. - Priones. - Apoptosis. - Diferencia entre los procesos de apoptosis y necrosis. - Apoptosis por señales extrínsecas. - Apoptosis por señales intrínsecas. - Biología molecular del cáncer - Control del ciclo celular. - Genes supresores de tumores. - Protooncogenes. - Mutación y cáncer. - Modelo genético de algunos tipos de cáncer. - Fundamentos moleculares de la respuesta inmune. - Patógenos e infección. - Componentes del sistema inmune. - Antígenos y anticuerpos. - Genes responsables de la formación de anticuerpos. - Respuesta innata y adaptativa 7. BIBLIOGRAFÍA TEXTO GUÍA: LODISH H. et al. Biología Molecular de la Célula. 7ª ed. Editorial Panamericana. 2015. BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR: ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell. 6th edition. Garland Publishing. New York. 2014. COOPER, Geoffrey, The Cell. A Molecular Approach. Oxford University Press. Washington, D.C, 2013. DE ROBERTIS E.M.F., HIB, J. y PONZIO, R. Biología Celular y Molecular de De Robertis. 12ª edición. El Ateneo. Buenos Aires. 2006. LEWIN, B. Genes XI. Onceava edición. Reverté. Barcelona. 2012. KARP, G. Biología Celular y Molecular: Conceptos y Experimentos. Editorial McGraw-Hill - Interamericana. México. 2010. BIOLOGÍA GENERAL: AUDESIRK, T., AUDESIRK G. Biology: Life on Earth. 4ª ed. Prentice Hall. New Jersey. 2001. SOLOMON, E. P., BERG, L. R ., MARTIN, D. W., VILLEE, C. A. Biología de Villee. Cuarta edición. Interamericana-McGraw-Hill. México. 2007. BIOQUIMICA: NELSON D., COX M. Lehninger principios de bioquímica. Sexta edición. W.H. Freeman. 2012. BERG J., TYMOCZCO J., STRYER, L. Bioquímica. Sexta edición. W.H. Freeman. 2015. GENÉTICA GENERAL: STRACHAN T., READ A. Human Molecular Genetics. Cuarta edición. Garland Science. 2010. Revistas especializadas Investigación y Ciencia: http://www.investigacionyciencia.es/ Salud Uninorte: http://www.uninorte.edu.co/publicaciones/secciones.asp?ID=16 Revistas de investigación clínica Imbiomed: http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showIndex&id_revista=2 Scientific American: http://www.sciam.com/ Nature: http://www.nature.com/index.html Science: http://www.sciencemag.org/ Human Reproduction: http://humrep.oxfordjournals.org/ Plos Biology Journal: http://biology.plosjournals.org/ Direcciones electrónicas de interés The Cell: A molecular approach: http://www.sinauer.com/cooper/4e/index.html Life: The science of biology: http://www.whfreeman.com/thelifewire6e/ El proyecto biológico: http://www.biologia.arizona.edu/default.html Your genes, Your health: http://www.ygyh.org/ DNA From The Beginning: http://www.dnaftb.org/dnaftb/ Howard Hughes Medical Institute: http://www.hhmi.org/ Biology: Life on earth: http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/audesirk6/ Life: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072919183/student_view0/ Mutaciones: http://bioinformatica.uab.es/genomica/swf/mutacion.swf Animaciones: http://www.johnkyrk.com/ Animaciones: http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/biology.html Animaciones: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/dl/free/0072437316/120060/ ravenanimation.htm |
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