Información detallada de curso

1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: BIO 4040 - BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR (ODO)
División Académica: División de Ciencias Básicas Departamento Académico: Dpto. Química y Biología Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 2.000 Horas de Teoría 1.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio El curso de biología celular y molecular tiene un componente teórico y uno práctico. En el inicio del curso teórico se realiza una introducción a la historia de la biología celular y molecular. Seguidamente se estudian las técnicas utilizadas para la exploración de las células y la identificación y análisis de las macromoléculas que las conforman. Posteriormente se examinan las características que identifican a las células procarióticas y eucarióticas así como las generalidades de las partículas virales. Luego se estudian las biomoléculas responsables del funcionamiento celular. Estos temas introductorios permiten estudiar las enzimas y su función e importancia como catalizadores biológicos. Más adelante se profundiza sobre la composición, estructura y función de varias estructuras celulares como es el caso de la membrana plasmática, el citosol y el citoesqueleto, al igual que los sistemas de endomembranas. Además, se estudian los mecanismos de transporte de iones y sustratos a través de los sistemas de membranas y su relación con la homeostasis corporal y seguidamente se analiza el mecanismo de obtención de energía durante el proceso de respiración aeróbica. A continuación se discuten la interacción de las células con su ambiente externo así como la señalización celular y la transducción de señales al interior de la célula. Por último, se estudia el núcleo y se analiza la naturaleza del genoma, los cromosomas y los genes así como la manera como se lleva a cabo el flujo de la información genética y la manera como se regula su acción. El componente práctico de la asignatura se inicia con el estudio de las normas de bioseguridad que se deben seguir durante el trabajo práctico en el laboratorio. Seguidamente se hace la presentación y correspondiente instrucción de los instrumentos y equipos que van a ser utilizados durante las clases prácticas. Luego, en la siguiente clase práctica, se presenta el método científico y se realizan varias actividades presenciales y virtuales en las que los estudiantes afianzan sus conocimientos sobre la estructura del método científico y lo aplican. Más adelante se estudia la diversidad celular y se observan e identifican algunos organelos y estructuras celulares. Seguidamente se estudia la membrana celular eucariota y se observan los procesos de difusión simple y ósmosis. Posteriormente se observan los procesos de mitosis y meiosis en preparados obtenidos a partir de células de diversos seres vivos. Por último, se hace una extracción de ADN a partir de sangre humana completa y finalmente se realiza una electroforesis en gel de agarosa para observar el ADN obtenido. 3. JUSTIFICACIÓN El estudio de la Biología Celular y Molecular proporciona los fundamentos para la comprensión de las diversas manifestaciones del cuerpo humano. A su vez el conocimiento de la estructura y funcionamiento de la célula a nivel molecular le proporciona al estudiante las herramientas indispensables para asociar cualquier fenómeno fisiológico con los procesos a nivel molecular que suceden en cada una de las células o tejidos asociados a esta condición. El avance vertiginoso de las ciencias naturales y en particular el de la biología molecular permiten hoy día hablar de genes identificados y localizados en los cromosomas, manipulación de la información genética, asociación de múltiples genes a una determinada patología y la implementación de terapias novedosas en las que se clonan genes y/o se inhabilita la expresión de los mismos mediante técnicas de knock out. Así mismo se han obtenido importantes logros en la terapéutica con los medicamentos sintetizados por ingeniería genética, se han diseñado procedimientos para la producción de nuevos polímeros más resistentes y maleables que han podido ser sintetizados mediante el uso de técnicas biotecnológicas. Todo esto permite concluir que la biología celular y molecular es una herramienta esencial para el estudiante del área de la salud ya que le provee de elementos de juicio que le permiten al asimilar y contextualizar la información básica para su aplicación en la investigación biomédica y en la terapia clínica. 4. OBJETIVO GENERAL Proporcionar los fundamentos básicos conceptuales y experimentales de la biología celular y molecular que le permitirán al estudiante la comprensión de los eventos fisiológicos que suceden en el ser humano. 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Al finalizar la asignatura, los estudiantes deben estar en capacidad de: Conocimientos (saber conocer) - Distinguir LOS COMPONENTES QUÍMICOS Y ESTRUCTURALES QUE DIFERENCIAN LAS CÉLULAS PROCARIOTAS DE LAS EUCARIOTAS. - Relacionar LA ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LAS CÉLULAS CON LOS FENÓMENOS FISIOLÓGICOS Y BIOQUÍMICOS QUE REGULAN SU INTERACCIÓN CON EL MEDIO EXTRACELULAR. - Conocer las técnicas actuales usadas en biología celular y molecular para el estudio de las células. Habilidades (saber hacer) - Identificar las células, sus componentes estructurales y la función que éstos efectúan con el fin de mantener la homeostasis en el organismo. - Discutir los avances científicos en biología celular y molecular que han contribuido al desarrollo de nuevas tecnologías en las ciencias de la salud. - Consultar la bibliografía especializada en las bases de datos disponibles en la biblioteca y las de acceso gratuito a través del internet. - Aplicar el método científico en la elaboración de informes y/o trabajos de investigación. - Trabajar en grupo. Actitudes (saber ser) - Trabajar y producir información de manera responsable y ética. - Valorar el trabajo científico de los investigadores y sus aportes para el bienestar de la humanidad. 6. CONTENIDO Historia de la biología celular y molecular. Descubrimiento de las células. Robert Hooke, Anton von Leeuwenhoek y Robert Brown. Mathias Schleiden y Theodor Schwann: la teoría celular. Postulados de la teoría celular moderna. Gregor Mendel. Frederick Meischer y Phoebus Levene Edwin Chargaff, Alfred Hershey y Martha Chase. Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick. Matthew Meselson y Franklin Stahl. Marshall Nirenberg, Severo Ochoa y Har Gobind Khorana. Kary Mullis, Paul Berg, Herbert Boyer y Stanley Cohen. Técnicas utilizadas en el estudio de la biología celular y molecular. Microscopía. Microscopio óptico. Microscopio electrónico de transmisión y de barrido. Cultivo celular. Fraccionamiento celular. Aislamiento, purificación y análisis de proteínas y ácidos nucleicos. Tecnología del ADN recombinante. Amplificación de fragmentos de ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Bibliotecas de ADN. Normas de bioseguridad. El microscopio. La célula y los virus. Niveles de organización celular. Teoría celular. Células procariotas y eucariotas. Generalidades de los virus. Composición química de la célula. Agua. Biomoléculas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Enzimas. Estructura del método científico Elaboración de un informe de laboratorio La membrana celular. Composición y estructura molecular de la membrana celular. Fluidez y permeabilidad. Transporte pasivo: Diálisis, ósmosis y difusión facilitada Endocitosis y exocitosis Transporte activo: Primario y secundario Preparación de las muestras Observación de células procariotas, protozoarios, células vegetales y células animales Citosol, citoesqueleto y sistema de endomembra-nas Estructura de la matriz citoplasmática o citosol El citoesqueleto y su función Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios Centrosoma, centriolos, cilios, flagelos y huso acromático Sistemas de endomembranas: ribosoma, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas y peroxisomas Preparación de muestras de células vegetales y animales en soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas Ósmosis y difusión simple Mitocondrias y energía celular Estructura de la mitocondria Producción de ATP: glucólisis, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa Comunicación celular Formas de comunicación y lenguaje Receptores Transducción de señales Respuesta celular Extracción de ADN a partir de sangre total humana Electroforesis en gel de agarosa Núcleo, genoma, cromosomas y genes Estructura nuclear La cromatina y los nucleolos El genoma humano Cromosomas y cariotipo Flujo de la información genética: replicación, transcripción y traducción Regulación de la expresión génica Fases de la mitosis en meristemo de cebolla. Gametogénesis en células humanas Reproducción celular Ciclo celular División celular: mitosis y meiosis. Gametogénesis: ovogénesis y espermatogénesis 7. BIBLIOGRAFIA SOLOMON E.P., BERG L.R., MARTIN D.W. Biología. 8ª ed. McGraw-Hill. México. 2008 KARP G. Biología celular y molecular. Conceptos y experimentos. 4ª ed. McGraw-Hill. México. 2005. DE ROBERTIS E.M.F., HIB J., PONZIO R. Biología Celular y Molecular de De Robertis. 15ª ed. El Ateneo. Buenos Aires. 2005. COOPER G.M., HAUSMAN R.E. La célula. 4ª ed. Marbán. Madrid. 2008. ALBERTS B. y otros. Introducción a la biología celular. 2a ed. Editorial médica panamericana. Buenos Aires. 2006. BREGMAN A. Laboratory Investigations in Cell and Molecular Biology. 3a ed. John Weley. 1996. COOPER G. The Cell. A Molecular Approach. 3a ed. Oxford University Press. Washington D.C. 2004. COX T.M., SINCLAIR J. Biología Molecular en Medicina. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires. 1998. DAVIS L., KUEHL W.M.J., BATTEY J.F. Basic methods in molecular biology. 2a ed. Appleton and Lange. 1994. FULLER G.M., SHIELDS D. Molecular Basis of Medical Cell Biology. Appleton and Lange. Stanford. 1998 JUNQUEIRA L.C. CARNEIRO J. Biología Celular y Molecular. 6ª edición. McGraw-Hill Interamericana. Chile. 1997. LEWIN B. Genes. Reverté. Barcelona. 1989. LODISH H. y otros. Molecular Cell Biology. 4a ed. W.H. FREEMAN. New York. 2000. KAUFMAN P.B. y otros. Handbook or Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine. Boca Ratón: CRC. 1995. SMITH C.A., WOOD E.J. Biología Celular. 1a ed. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana. E.U.A. WINFREY M.R., ROTT M.A., WORTMAN A.T. Unraveling DNA: Molecular Biology for the laboratory. Prentice-Hall, Upper Saddle River. 1997. ALTERS S., ALTERS B. Biology: Understanding life. John Wiley & Sons. Hoboken N.J. 2006. AUDESIRK T., AUDESIRK G. Biología. La vida en la tierra. 4ª Edición. Prentice-Hall Hispanoamericana. México. 1996. BERNSTEIN R., BERNSTEIN S. Biología. 10ª. Edición. McGraw- Hill. Santafé de Bogotá. 1998. CURTIS H., BARNES N.S., SCHNEK A., FLORES G. Biología. 6ª. Edición. Médica Panamericana. Buenos Aires. 2006. PURVES W.K. y otros. Life, the science of biology. 7a. Edición. Sinauer. Sunderlands. 2004

Código y Nombre de la Asignatura: BIO 4040 - BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR (ODO)

División Académica: División de Ciencias Básicas
Departamento Académico: Dpto. Química y Biología
Número de créditos:
Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado):
2.000 Horas de Teoría
1.000 Horas de Laboratorio
Niveles: Educación Superior Pregrado
Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio

El curso de biología celular y molecular tiene un componente teórico y uno práctico. En el inicio del curso teórico se realiza una introducción a la historia de la biología celular y molecular. Seguidamente se estudian las técnicas utilizadas para la exploración de las células y la identificación y análisis de las macromoléculas que las conforman. Posteriormente se examinan las características que identifican a las células procarióticas y eucarióticas así como las generalidades de las partículas virales.

Luego se estudian las biomoléculas responsables del funcionamiento celular. Estos temas introductorios permiten estudiar las enzimas y su función e importancia como catalizadores biológicos. Más adelante se profundiza sobre la composición, estructura y función de varias estructuras celulares como es el caso de la membrana plasmática, el citosol y el citoesqueleto, al igual que los sistemas de endomembranas. Además, se estudian los mecanismos de transporte de iones y sustratos a través de los sistemas de membranas y su relación con la homeostasis corporal y seguidamente se analiza el mecanismo de obtención de energía durante el proceso de respiración aeróbica. A continuación se discuten la interacción de las células con su ambiente externo así como la señalización celular y la transducción de señales al interior de la célula. Por último, se estudia el núcleo y se analiza la naturaleza del genoma, los cromosomas y los genes así como la manera como se lleva a cabo el flujo de la información genética y la manera como se regula su acción.

El componente práctico de la asignatura se inicia con el estudio de las normas de bioseguridad que se deben seguir durante el trabajo práctico en el laboratorio. Seguidamente se hace la presentación y correspondiente instrucción de los instrumentos y equipos que van a ser utilizados durante las clases prácticas. Luego, en la siguiente clase práctica, se presenta el método científico y se realizan varias actividades presenciales y virtuales en las que los estudiantes afianzan sus conocimientos sobre la estructura del método científico y lo aplican. Más adelante se estudia la diversidad celular y se observan e identifican algunos organelos y estructuras celulares. Seguidamente se estudia la membrana celular eucariota y se observan los procesos de difusión simple y ósmosis. Posteriormente se observan los procesos de mitosis y meiosis en preparados obtenidos a partir de células de diversos seres vivos. Por último, se hace una extracción de ADN a partir de sangre humana completa y finalmente se realiza una electroforesis en gel de agarosa para observar el ADN obtenido.

3. JUSTIFICACIÓN

El estudio de la Biología Celular y Molecular proporciona los fundamentos para la comprensión de las diversas manifestaciones del cuerpo humano. A su vez el conocimiento de la estructura y funcionamiento de la célula a nivel molecular le proporciona al estudiante las herramientas indispensables para asociar cualquier fenómeno fisiológico con los procesos a nivel molecular que suceden en cada una de las células o tejidos asociados a esta condición.
El avance vertiginoso de las ciencias naturales y en particular el de la biología molecular permiten hoy día hablar de genes identificados y localizados en los cromosomas, manipulación de la información genética, asociación de múltiples genes a una determinada patología y la implementación de terapias novedosas en las que se clonan genes y/o se inhabilita la expresión de los mismos mediante técnicas de knock out. Así mismo se han obtenido importantes logros en la terapéutica con los medicamentos sintetizados por ingeniería genética, se han diseñado procedimientos para la producción de nuevos polímeros más resistentes y maleables que han podido ser sintetizados mediante el uso de técnicas biotecnológicas.
Todo esto permite concluir que la biología celular y molecular es una herramienta esencial para el estudiante del área de la salud ya que le provee de elementos de juicio que le permiten al asimilar y contextualizar la información básica para su aplicación en la investigación biomédica y en la terapia clínica.

4. OBJETIVO GENERAL

Proporcionar los fundamentos básicos conceptuales y experimentales de la biología celular y molecular que le permitirán al estudiante la comprensión de los eventos fisiológicos que suceden en el ser humano.

5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Al finalizar la asignatura, los estudiantes deben estar en capacidad de:

Conocimientos (saber conocer)
- Distinguir LOS COMPONENTES QUÍMICOS Y ESTRUCTURALES QUE DIFERENCIAN LAS CÉLULAS PROCARIOTAS DE LAS EUCARIOTAS.
- Relacionar LA ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LAS CÉLULAS CON LOS FENÓMENOS FISIOLÓGICOS Y BIOQUÍMICOS QUE REGULAN SU INTERACCIÓN CON EL MEDIO EXTRACELULAR.
- Conocer las técnicas actuales usadas en biología celular y molecular para el estudio de las células.

Habilidades (saber hacer)
- Identificar las células, sus componentes estructurales y la función que éstos efectúan con el fin de mantener la homeostasis en el organismo.
- Discutir los avances científicos en biología celular y molecular que han contribuido al desarrollo de nuevas tecnologías en las ciencias de la salud.
- Consultar la bibliografía especializada en las bases de datos disponibles en la biblioteca y las de acceso gratuito a través del internet.
- Aplicar el método científico en la elaboración de informes y/o trabajos de investigación.
- Trabajar en grupo.

Actitudes (saber ser)
- Trabajar y producir información de manera responsable y ética.
- Valorar el trabajo científico de los investigadores y sus aportes para el bienestar de la humanidad.

6. CONTENIDO

Historia de la biología celular y molecular.
Descubrimiento de las células.
Robert Hooke, Anton von Leeuwenhoek y Robert Brown.
Mathias Schleiden y Theodor Schwann: la teoría celular.
Postulados de la teoría celular moderna.
Gregor Mendel.
Frederick Meischer y Phoebus Levene
Edwin Chargaff, Alfred Hershey y Martha Chase.
Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick.
Matthew Meselson y Franklin Stahl.
Marshall Nirenberg, Severo Ochoa y Har Gobind Khorana.
Kary Mullis, Paul Berg, Herbert Boyer y Stanley Cohen.

Técnicas utilizadas en el estudio de la biología celular y molecular.
Microscopía.
Microscopio óptico.
Microscopio electrónico de transmisión y de barrido.
Cultivo celular.
Fraccionamiento celular.
Aislamiento, purificación y análisis de proteínas y ácidos nucleicos.
Tecnología del ADN recombinante.
Amplificación de fragmentos de ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
Bibliotecas de ADN.

Normas de bioseguridad.
El microscopio.

La célula y los virus.
Niveles de organización celular.
Teoría celular.
Células procariotas y eucariotas.
Generalidades de los virus.

Composición química de la célula.
Agua.
Biomoléculas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Enzimas.

Estructura del método científico
Elaboración de un informe de laboratorio

La membrana celular.
Composición y estructura molecular de la membrana celular.
Fluidez y permeabilidad.
Transporte pasivo: Diálisis, ósmosis y difusión facilitada
Endocitosis y exocitosis
Transporte activo: Primario y secundario

Preparación de las muestras
Observación de células procariotas, protozoarios, células vegetales y células animales

Citosol, citoesqueleto y sistema de endomembra-nas
Estructura de la matriz citoplasmática o citosol
El citoesqueleto y su función
Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios
Centrosoma, centriolos, cilios, flagelos y huso acromático
Sistemas de endomembranas: ribosoma, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas y peroxisomas

Preparación de muestras de células vegetales y animales en soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas
Ósmosis y difusión simple

Mitocondrias y energía celular
Estructura de la mitocondria
Producción de ATP: glucólisis, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

Comunicación celular
Formas de comunicación y lenguaje
Receptores
Transducción de señales
Respuesta celular

Extracción de ADN a partir de sangre total humana
Electroforesis en gel de agarosa

Núcleo, genoma, cromosomas y genes
Estructura nuclear
La cromatina y los nucleolos
El genoma humano
Cromosomas y cariotipo
Flujo de la información genética: replicación, transcripción y traducción
Regulación de la expresión génica

Fases de la mitosis en meristemo de cebolla.
Gametogénesis en células humanas

Reproducción celular
Ciclo celular División celular: mitosis y meiosis.
Gametogénesis: ovogénesis y espermatogénesis

7. BIBLIOGRAFIA

SOLOMON E.P., BERG L.R., MARTIN D.W. Biología. 8ª ed. McGraw-Hill. México. 2008
KARP G. Biología celular y molecular. Conceptos y experimentos. 4ª ed. McGraw-Hill. México. 2005.
DE ROBERTIS E.M.F., HIB J., PONZIO R. Biología Celular y Molecular de De Robertis. 15ª ed. El Ateneo. Buenos Aires. 2005.
COOPER G.M., HAUSMAN R.E. La célula. 4ª ed. Marbán. Madrid. 2008.
ALBERTS B. y otros. Introducción a la biología celular. 2a ed. Editorial médica panamericana. Buenos Aires. 2006.
BREGMAN A. Laboratory Investigations in Cell and Molecular Biology. 3a ed. John Weley. 1996.
COOPER G. The Cell. A Molecular Approach. 3a ed. Oxford University Press. Washington D.C. 2004.
COX T.M., SINCLAIR J. Biología Molecular en Medicina. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires. 1998.
DAVIS L., KUEHL W.M.J., BATTEY J.F. Basic methods in molecular biology. 2a ed. Appleton and Lange. 1994.
FULLER G.M., SHIELDS D. Molecular Basis of Medical Cell Biology. Appleton and Lange. Stanford. 1998
JUNQUEIRA L.C. CARNEIRO J. Biología Celular y Molecular. 6ª edición. McGraw-Hill Interamericana. Chile. 1997.
LEWIN B. Genes. Reverté. Barcelona. 1989.
LODISH H. y otros. Molecular Cell Biology. 4a ed. W.H. FREEMAN. New York. 2000.
KAUFMAN P.B. y otros. Handbook or Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine. Boca Ratón: CRC. 1995.
SMITH C.A., WOOD E.J. Biología Celular. 1a ed. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana. E.U.A.
WINFREY M.R., ROTT M.A., WORTMAN A.T. Unraveling DNA: Molecular Biology for the laboratory. Prentice-Hall, Upper Saddle River. 1997.
ALTERS S., ALTERS B. Biology: Understanding life. John Wiley & Sons. Hoboken N.J. 2006.
AUDESIRK T., AUDESIRK G. Biología. La vida en la tierra. 4ª Edición. Prentice-Hall Hispanoamericana. México. 1996.
BERNSTEIN R., BERNSTEIN S. Biología. 10ª. Edición. McGraw- Hill. Santafé de Bogotá. 1998.
CURTIS H., BARNES N.S., SCHNEK A., FLORES G. Biología. 6ª. Edición. Médica Panamericana. Buenos Aires. 2006.
PURVES W.K. y otros. Life, the science of biology. 7a. Edición. Sinauer. Sunderlands. 2004

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