Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas Suipacha S2002LRK Rosario - Argentina +54 (0) /3

Transcripción

1 Expediente Nº 6075/363 Rosario, 07 de agosto de 2014 VISTO el presente expediente, mediante el cual la Directora Académica del Área Biología Molecular, Dra. Elena Orellano eleva el programa analítico de la Asignatura Biología Molecular, correspondiente a la Carrera de Bioquímica, Plan 2006, y CONSIDERANDO: El Análisis realizado por el Consejo Académico de la Escuela Universitaria de Bioquímica. Que el presente expediente es tratado en Sesión del día de la fecha. Por ello, EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUIMICAS Y FARMACEUTICAS RESUELVE: ARTICULO 1º.- Aprobar el programa analítico de la Asignatura Biología Molecular, correspondiente a la Carrera de Bioquímica, Plan 2006, según se detalla en el ANEXO UNICO de la presente Resolución. ARTICULO 2º.- Regístrese, comuníquese y archívese.- RESOLUCION C.D. Nº 204/2014 Fdo.:)Dra. Patricia M. Castellano - Presidente de la Sesión ES COPIA 1

2 ANEXO UNICO PROGRAMA ANALITICO DE LA ASIGNATURA DE BIOLOGIA MOLECULAR - CARRERA DE BIOQUIMICA Objetivos generales Los objetivos gnoseológicos de esta asignatura son los siguientes: De conocimiento Introducir y discutir críticamente la perspectiva molecular en Biología. Discutir los mecanismos de producción y control de la expresión génica en eucariotes, y su relación con procesos biológicos que por su complejidad y relevancia científica y social tienen especial importancia en Biología. Familiarizar al estudiante con la metodología propia de la disciplina. En este aspecto la modalidad de enseñanza se basará en el empleo de métodos interactivos entre alumno y docente, incluyendo acceso a fuentes primarias de información, manejo de protocolos, clases de discusión, etc. De adquisición de habilidades Entrenamiento del estudiante en métodos moleculares de última generación, de uso analítico. Este aspecto del proceso enseñanza-aprendizaje no concibe la parte práctica como ilustración de los contenidos teóricos, sino como la adquisición de habilidades técnicas que permitan trabajar en el laboratorio de manera eficiente y rigurosa. Incluye la realización por parte del alumno de todas las etapas de la actividad experimental: diseño estratégico, confección de protocolos, realización experimental, obtención de resultados y confección de informes. Actitudinales A lo largo del curso y en todas sus modalidades, se intenta desarrollar en el estudiante actitudes útiles para desarrollarse en una disciplina que se encuentra en un período de constante evolución. Estas actitudes incluyen la capacidad de aprender por sí mismo/a, manejar protocolos, adaptarlos a las posibilidades técnicas y económicas existentes, trabajar en grupo, comunicar los resultados de modo riguroso y conciso, etc. 2

3 Contenidos Modulo 1. El paradigma molecular en Biología Tema 1. Introducción. El Mecanicismo Biológico. Perspectiva histórica. El Programa de investigación de la Biología Molecular. El argumento de la eficiencia. Métodos y sistemas de estudio en Biología Molecular. Biología Molecular e Ingeniería Genética. Qué no es Biología Molecular. Tema 2. El ADN en el genoma eucariote. El ADN como molécula informativa. Anatomía molecular de los cromosomas eucariotes. Clases principales de ADN. ADN altamente repetitivo o satélite. Familias Génicas. Replicación, reparación y recombinación del ADN eucariótico. Telómeros y telomerasas. Cromosomas artificiales. Módulo 2. El control de la Expresión Génica en Eucariotes. Tema 3. Niveles de regulación de la expresión génica. Regulación Transcripcional. Síntesis y Procesamiento de distintos tipos de ARN en células eucariotes. Concepto de Transcripto primario. Promotores. Enhancers. Factores de transcripción. Medición de actividades transcripcionales netas: Métodos generales para estudiar transcripción: run/on ; run/off, G-free cassette, mapeo S1. Maduración de transcriptos. Intrones. Splicing. Autosplicing. Ribozimas. Estabilidad de transcriptos. Edición de transcriptos. Regulación posttranscripcional y traduccional de la expresión génica. Regulación por micro-arns. Silenciamiento génico. Regulación epigenética. Tema 4. Señales y mecanismos de regulación de la expresión génica. El propósito de la regulación génica durante la diferenciación celular y el desarrollo. Organismos unicelulares y multicelulares. Señales hormonales, humorales, ambientales. Mecanismos de regulación. Expresión génica tejido-específica. Tema 5. Biogénesis de organelas. Genética de mitocondrias y plastidios. Importación de proteínas a organelas. Enfermedades asociadas a la biología de organelas. Herencia citoplasmática. Tema 6. Regulación del ciclo celular y crecimiento. Señalización intracelular. Receptores. Segundos mensajeros. MAP quinasas. Mitógenos. 3

4 Módulo 3. Tópicos Especiales Tema 7. Biología Molecular del Desarrollo. Determinación del plan corporal en los animales. Desarrollo del plan corporal en los artrópodos. Definición del eje antero-posterior y dorso-ventral. Morfógenos. Los genes maternos y los genes gap. Definición de las partes corporales. Los genes de regla de pares y los genes de polaridad de segmento. Definición posicional. Los genes homeóticos. Los complejos Antennapedia y Ultrabithorax. Organogénesis. El plan corporal de los vertebrados. Los genes Hox. Campos morfogenéticos en vertebrados. Integración de la cascada de decisiones morfogenéticas. Aspectos evolutivos en desarrollo animal. Tema 8. Biología Molecular del Desarrollo Patológico. Carcinogénesis. Bases genéticas y epigenéticas del origen del cáncer. Uso de cultivo de células y tejidos en el estudio del cáncer. El origen del cáncer humano. Oncogenes. Supresores y genes de la estabilidad. Clasificación y mecanismos de acción. Arreglos cromosómicos vinculados a procesos oncológicos y onco-hematológicos. Tema 9. Genética Molecular Cuantitativa. Estudio de la estructura genética en una población de organismos. Teoría de las frecuencias génicas. El equilibrio de Hardy-Weinberg. Cálculos de las frecuencias alélicas y genotípicas. Supuestos del teorema de Hardy-Weinberg y violaciones de los supuestos. Violaciones que afectan las frecuencias genotípicas. Apareamiento al azar. Apareamiento clasificado. Endogamia. Letales recesivos. Violaciones que afectan las frecuencias alélicas. Tamaño de población. Error de toma de muestra. Deriva génica. Cuellos de botella. Efecto de fundador. Migraciones. Regla de Wahlund. Mutaciones. Efectos poblacionales. Selección. Tipos de selección. Fenómenos que mantienen el polimorfismo. Ventajas. Bioquímica diagnóstica y forense. Análisis de filiación. Métodos basados en la reacción de PCR. Loci polimórficos. VNTR y STR. Interpretación de resultados. El teorema de Bayes aplicado a la identificación de individuos y al análisis de paternidad. Módulo 4. Métodos Generales en Biología Molecular Tema 10. La metodología del ADN recombinante. Clonado Molecular. Vectores: plásmidos, fagos, fásmidos, cósmidos, cromosomas artificiales. Enzimas utilizadas en clonado molecular: endonucleasas de restricción, polimerasas, ligasas, exonucleasas, transcriptasa reversa. Tema 11. Técnicas de clonado y caracterización de genes eucarióticos. 4

5 Clonado de genes que codifican productos conocidos. Genética reversa. Clonado de genes que codifican productos no conocidos. Clonado posicional de genes. Caminata cromosómica. Salto cromosómico. Uso de bibliotecas de "contigs". Determinación de la secuencia de genes. Generación de organismos y proteínas mutantes. Nociones básicas de mutagénesis insercional y sitio-dirigida. Tema 12. Expresión de proteínas recombinantes. Transgénesis. Expresión en bacterias. El sistema de Escherichia coli. Uso de promotores. Expresión en otros microorganismos: Saccharomyces. Expresión en células de cultivo. Expresión de proteínas recombinantes en plantas y animales. Animales transgénicos. Módulo 5. Técnicas de Análisis Biomédico y Biotecnológico. Tema 13. Interacciones entre ácidos nucleicos y proteínas Electroforesis y transferencia de proteínas a distintos soportes: nitrocelulosa, nylon, PVDF. Usos y aplicaciones. Distintos métodos de revelado. Interacciones entre proteínas y ácidos nucleicos. La técnica de "southwestern". Geles de retardo y super retardo. Mapeo de sitios de interacción por protección a la DNAsa y a la ruptura química. Ensayos de doble híbrido. Tema 14. Interacciones entre ácidos nucleicos Electroforesis y transferencia de ácidos nucleicos. Métodos de capilaridad, vacío y campo eléctrico. Las técnicas de Southern y northern. Hibridación molecular. Marcado de sondas. Métodos radioquímicos y colorimétricos. Aplicaciones. Hibridación in situ. Polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP). Su uso en la identificación y tipificación de organismos. Tecnología de ADN chip. Tema 15. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) Principios de la reacción de PCR. Diseño de cebadores y condiciones de reacción. Selección de polimerasas. Diseños especiales. PCR "anidada" (nested). PCR multiplex. Detección de mutaciones puntuales. Amplificación específica para alelos (ASA). Amplificación de ARN: RTPCR. PCR en tiempo real. Polimorfismos de fragmentos cebados al azar (RAPD). Sistemas de detección de productos amplificados. Tema 16. Marcadores moleculares. Marcadores genéticos, bioquímicos y moleculares. RFLP: Herencia. Polimorfismo. Ligamiento. Mapeo genético y físico. Marcadores basados en 5

6 amplificación. Identificación de individuos o Mapeo. Tema 17. Biología de Sistemas. Genómica funcional. Perfiles transcripcionales. Proteómica. Metabolómica y otras tecnologías sistémicas. Bioinformática. Módulo 6_ Sección Experimental Unidad 1: Introducción al laboratorio de Biología molecular Análisis de la expresión de proteínas recombinantes: expresión de la proteína ferredoxina-nadp(h) reductasa de Leptospira interrogans. Trabajo práctico Nº 1: Introducción al laboratorio de Biología Molecular. Preparación y esterilización de los medios de cultivo. Trabajo práctico N 2: Minipreparaciones de ADN plasmídico por el método de lisis alcalina. Trabajo práctico N 3: Transformación de la bacteria Escherichia coli con cloruro de calcio. Trabajo práctico Nº 4: Expresión de proteínas recombinantes en Escherichia coli. Trabajo práctico Nº 5: Electroforesis de proteínas en geles de poliacrilamida. Unidad 2: Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) a partir de una muestra de ADN genómico obtenido de sangre humana. Trabajo práctico Nº 6: Obtención de ADN genómico a partir de sangre entera. Trabajo práctico Nº 7: Amplificación por PCR de los genes humanos para sexado genómico (sry y zp3). Trabajo práctico Nº 8: Electroforesis de ácidos nucleicos. Observaciones Los módulos 1-3 (Temas 1-9) representan contenidos de naturaleza teórica. Serán dictados para el curso completo. Se proporcionará al comienzo del cursado el material de estudio, en la forma de referencias bibliográficas de textos accesibles y separatas de artículos originales y revisiones. El docente actuará en consecuencia de modo interactivo, proponiendo la reflexión y discussion crítica de los contenidos estudiados. Se requieren 15 sesiones de 2 h cada una a lo largo del semestre. Los módulos 4 y 5 (Temas 10-17) representan contenidos de naturaleza técnica y experimental. Se proporcionarán separatas de artículos metodológicos al comienzo del cursado. Estos módulos constituyen una unidad que proporciona el fundamento experimental de la Biología Molecular, y 6

7 serán dictados de forma paralela a los contenidos teóricos de los tres primeros módulos. Dentro de este contexto, el Módulo 4 describe técnicas generales para manipulación y caracterización de genes y transcriptos, mientras que el Módulo 5 incluye las técnicas analíticas de uso en el Laboratorio Molecular. Las clases se realizarán en grupos y serán de tipo teórico práctica, con mostración de experimentos y resultados reales, discusión de artículos originales y resolución de problemas. Se requieren 15 sesiones de 2 h cada una a lo largo del semestre. El módulo 6 constituye el núcleo experimental del curso. Se proporcionará la guía de prácticos al comienzo del cursado. Se realizarán 9 sesiones de 4 hs cada una (incluyendo la discusión de los informes) en grupos de alumnos, con experimentos individuales y discusión conjunta. Durante las sesiones se complementa con discusiones de problemas tipo de parciales. Carga horaria completa: 12 semanas de 7 horas de clase. Dos semanas para parcial y recuperatorio. En promedio, 100 hs. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Molecular Cell Biology, 4ta, 5º, 6 º, 7 º Edición, Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Kaiser, C.A, Krieger, M., Scott, M.P., Darnell, J. W.H Freeman & Co. eds. (libro principal de la materia) Biología Molecular del Gen (5a. edición-2004) Watson, Baker, Bell, Gann, Levine, Losick Ed. Médica Panamericana. Genes VII-IX Lewin, B. Versión online Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2º Edición Maniatis, Fristch y Sambrook, Current Protocols In Molecular Biology (1987 y actualizaciones), Ausubel, F.M., Brent, R., Kingston, R.E., Moore, D.D., Seidman, J.G., Smith, J.A., and Struhl, K.. John Wiley & Sons, New York. Separatas de revisiones acerca de temas específicos. REGULARIZACION: Condiciones: 85% de la asistencia a las actividades obligatorias, aprobar el trabajo práctico, aprobar el parcial o su correspondiente parcial recuperatorio. PARCIALES: Un parcial de contenidos teóricos, teórico prácticos y de laboratorio. Con un recuperatorio. Los parciales se aprueban con seis (APROBADO). 7

8 CONTENIDOS MÍNIMOS BIOLOGÍA MOLECULAR - El paradigm molecular en Biología - El AND en el genoma eucariote. - El control de la Expresión Genica en Eucariotes - Niveles de regulación de la expression génica. - Señales y mecanismos de regulación de la expression génica - Tópicos Especiales - Biología Molecular del Desarrollo - Biología Molecular del Desarrollo Patológico - Genética Molecular Cuantitativa de las Especies y los Individuos - Métodos Generales en biología Molecular - La metodología del AND recombinante. - Origen de las sondas moleculares. Nociones sobre construcción y mantenimiento de bibliotecas. - Técnicas de clonado y caracterización de genes eucarióticos. - Expresión de Proteínas Recombinantes - Técnicas de Análisis Biomédico y Biotecnológico. - Interacciones entre ácidos nucleicos y proteinnas - Interacciones entre ácidos nucleicos - Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) - Oncogenes - 8