Biología Molecular

Semestre:

4°

Fecha de elaboración:

Agosto de 2013

Fecha de revisión:

Septiembre de 2013

Elaborado por:

Verónica Narváez Padilla

Ciclo de formación:

Profesional

Área curricular:

Ciencias de la Disciplina

Tipo de unidad:

Teórica

Carácter de unidad:

Obligatoria

Clave:

BM01FP050010

Créditos:

10

Semestre:

4°

Horas Teoría:

5

Horas Práctica:

0

Programas académicos en los que se imparte:

Licenciatura en Ciencias Áreas terminales en Matemáticas, Física, Bioquímica y Biología Molecular, y Ciencias Computacionales y Computación Científica

Prerrequisitos:

Revisa los principales grupos de componentes, subunidades y niveles de organización de las biomoléculas que participan en los procesos e interacciones biológicas.

Antecedentes Recomendadas:

Ninguna

Consecuentes Recomendadas:

  • Genética
  • Biología Celular
  • Laboratorio de Genética
  • Biofísica
  • Virología
  • Evolución
  • Biología del Desarrollo
  • Inmunología

Presentación de la unidad de aprendizaje:

Se ocupa del estudio de las bases moleculares de la vida: relaciona las estructuras de las biomoléculas con las funciones específicas que se desempeñan en la célula y en el organismo. La presentación del modelo estructural del ADN (ácido desoxirribonucleico) por Crick y Watson en 1953, fue el inicio de la biología molecular, ya que el ADN es la molécula que transmite la información hereditaria de generación en generación y al deducir su estructura se entendió cómo logra esta transmisión. La biología molecular concierne principalmente al entendimiento de las interacciones de los diferentes sistemas de la célula lo que incluye muchísimas relaciones, entre ellas las del ADN con el ARN, la síntesis de proteínas y el metabolismo.

Propósito de la unidad de aprendizaje:

Analizar los conceptos y principios básicos de la Biología Molecular, a través del conocimiento de los procesos de transmisión de la información genética, de los mecanismos de su expresión a nivel molecular y celular, así como de la interacción gen-ambiente, teniendo en cuenta sus aplicaciones en la biología contemporánea y la ética en su utilización.

Competencias profesionales:

Reconoce las propiedades físicas y químicas de los compuestos bioactivos, así como las metodologías y mecanismos de síntesis, para aplicarlas en el descubrimiento, diseño y desarrollo de fármacos.Reconoce el mecanismo de acción de los fármacos y su destino en los sistemas biológicos con el fin de mejorar sus propiedades farmacodinámicas.Propone alternativas de estudio de un problema experimental con herramientas de la química, la biología y la bioquímica teórica.

Contribución al perfil de egreso:

Para el cumplimiento del perfil, se desarrollan los valores de respeto por el medio ambiente tendientes a la puesta en práctica del desarrollo sustentable, en cada una de las áreas científicas y tecnológicas para la toma de decisiones, así como la capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica, mostrando un compromiso ético.

Secuencia temática:

  1. I Genomas, transcriptomas y proteomas.
    1. DNA. Genomas. Composición de los genes. Estructura del DNA.
    2. RNA. Transcriptoma. Estructura del RNA. Contenido celular de RNA.
    3. Proteínas. Proteoma. Estructura de proteínas. Relación entre trascriptoma y proteoma.
  2. II Técnicas básicas de biología molecular.
    1. 2.1 Enzimas para la manipulación del DNA. DNA polimerasas. Nucleasas. Enzimas de restricción. Ligasas. Enzimas de modificación terminal. Clonación (biología de plásmidos y fagos), hibridización (reasociación de ácidos nucleicos), PCR, transcriptasa reversa.
    2. 2.2 Mapeos físicos y genómicos. Marcadores de DNA. Análisis de ligamiento. Mapeos de restricción. Hibridación in situ. STS.
    3. 2.3 Secuenciación de genomas. Secuenciación por terminación de cadena. Secuenciación por degradación química. Pirosecuenciación. Ensamblado de secuencia contigua.
    4. 2.4 Localización de genes dentro de las secuencias. Localización del ORFs. Localización de RNAs funcionales. Hibridación. Análisis computacional de la función de genes. Inactivación de genes. Sobre-expresión de genes. Mutagénesis dirigida. Genes reporteros.
    5. 2.5 Estudio del transcriptoma y proteoma. Análisis de secuencia. Microarrays y chips. Separación de proteínas. Identificación de proteínas que interactúan y complejos multiprotéicos. Sistema de dos híbridos.
  3. III Genomas nucleares eucariotes.
    1. 3.1 Composición y propiedades de la cromatina. Empaquetamiento del DNA en los cromosomas. Organización de los genes dentro del genoma. Tamaño y complejidad del genoma. DNA repetitivo.
  4. IV Genomas procariotas y genomas de organelos eucariotes.
    1. Características físicas y genéticas de los genomas procariotas. Cromosomas. Organización de los genes. Tamaño y complejidad. Concepto de especie en procariotas.
    2. Genomas de organelos eucariotes. Orígenes. Características físicas. Contenido genético.
  5. V Genomas virales y elementos móviles.
    1. Genomas de bacteriófagos y virus eucariotes. Estrategias de replicación.
    2. Elementos móviles. Transposición vía un intermediario de RNA. Transposones de DNA.
  6. VI Acceso al genoma.
    1. Arquitectura del núcleo eucariota. Dominios de la cromatina.
    2. Modificaciones de la cromatina y expresión genética. Modificación química de histonas. Remodelación de los nucleosomas. Silenciamiento del DNA por mutilación. Inactivación del cromosoma X. Imprinting.
  7. VII Complejo de inicio de la transcripción.
    1. Proteínas de unión al DNA. Motivo de hélice vuelta hélice. Dedos de zinc. Dominio de TBP. Localización por retardamiento de geles. Ensayos de protección a nucleadas.
    2. RNA polimerasas. Reconocimiento de las secuencias de inicio de la trascripción. Promotores eucariotas y procariotas.
    3. Ensamblado del complejo de inicio de la transcripción. Inicio de la transcripción en E. coli. Inicio de la trascripción con la RNA polimerasa II. Inicio de la transcripción con las RNA polimerasas I y III.
    4. Regulación del inicio de la transcripción en bacterias. Estructura del promotor. Operadores. Represores. Inductores. Co-represores.
    5. Regulación del inicio de la transcripción en eucariotas. Estructura del promotor. Activadores y co-activadores. Represores.
  8. VIII Síntesis y procesamiento del RNA.
    1. Síntesis y procesamiento de RNAs bacterianos. Elongación del transcrito. Terminación del transcrito. Antiterminación. Atenuación. Procesamiento de rRNAS y tRNAs. Modificación de nucleótidos. Degradación de RNAs bacterianos.
    2. Síntesis y procesamiento de mRNAs eucariotas. Síntesis de mRNAs por RNA polimerasa II. Capping. Elongación. Terminación. Poliadenilacion. Regulación de la síntesis del mRNA. Eliminación de intrones.
    3. Síntesis y procesamiento de RNAs funcionales en eucariotas. Splicing de pre-rRNAs y tRNAs. Modificaciones químicas. Edición del RNA.
    4. Degradación y transporte del RNA en eucariotas. Degradación. Silenciamiento. Micro-RNAs. Transporte dentro de la célula.
  9. IX Síntesis y procesamiento del proteoma.
    1. tRNA. Papel en la síntesis de proteínas. Estructura. Aminoacilación. Interacción codón-anticodón.
    2. Ribosomas. Estructura.
    3. Inicio de la traducción. Sitios internos de inicio en bacteria. Papel del cap y poli-A en eucariotas. Regulación del inicio de la traducción.
    4. Elongación. Elongación en procariotas y eucariotas. Peptidil-transferasa como ribozima. Cambio de marco de lectura y eventos inusuales durante la elongación.
    5. Terminación. Terminación de la traducción en procariotas, eucariotas y archea.
    6. Procesamiento postraduccional. Plegamiento de proteínas. Cortes proteolíticos. Modificaciones químicas. Inteínas.
  10. X Regulación de la expresión genética.
    1. Cambios transientes en la actividad genómica. Transducción de señales.
    2. Cambios permanentes y semipermanentes de la actividad genómica. Rearreglos genómicos. Cambios en la estructura de la cromatina. Regulación del genoma por circuitos de retroalimentación.
    3. Regulación de la expresión genómica durante el desarrollo. Ciclo lisogénico. Esporulación en Bacillus. Desarrollo de la vulva en C. elegans. Desarrollo temprano en Drosophila.
  11. XI Replicación del Genoma.
    1. El problema topológico.
    2. Inicio de la replicación. Orígenes de replicación en E. coli, levadura y eucariotas mas complejos.
    3. Elongación. DNA polimerasas en procariotas y eucariotas. Cadena líder y cadena retrasada. Síntesis de la cadena discontinua. Horquilla de replicación en bacterias. Horquilla de replicación en eucariotas. Replicación en arquea.
    4. Terminación. Terminación en E. coli. Terminación en eucariotas. Telómeros.
    5. Regulación de la replicación genómica. Coordinación del ciclo celular con la replicación del genoma. Control dentro de la fase S.
  12. XII Mutaciones y reparación del DNA.
    1. Mutaciones. Causas. Efectos. Hipermutación y mutaciones programadas.
    2. Reparación del DNA. Reparación directa. Reparación por escisión. Reparación por mis-match.. Reparación de rompimientos de DNA. Defectos en la reparación.
  13. XIII Recombinación.
    1. Recombinación homologa. Modelos de Holliday y Meselson-Radding. Bioquímica de la recombinación homóloga. Recombinación homóloga y reparación.
    2. Recombinación sitio específica. Integración de l al genoma. Ingeniería genética.
    3. Transposición. Transposición replicativa y conservativa. Retroelementos.
  14. XIV Evolución de los genomas.
    1. Orígenes de los genomas. Sistemas de RNA. Primeros genomas de DNA.
    2. Adquisición de nuevos genes. Eventos de duplicación. Rearreglos. Adquisición de genes de otras especies.
    3. DNA no codificante y evolución del genoma. Elementos transponibles y evolución. Origen de intrones.

Criterios de Evaluación:

  • Exámenes parciales: 30%
  • Examen final: 30%
  • Participación en clase: 10%
  • Búsqueda de información: 10%
  • Otra (especifique): tareas.: 20%

Bibliografía básica:

  • Brown, T. A. 2007. Genomes 3. 3a edición. Ed. Garland Science.
  • Lewin, B. Genes VII. Ed. Oxford University Press.

Bibliografía complementaria:

  • Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Watson, J. D. 2002. Molecular biology of the cell. Ed. Garland publishing Co.