Dirección General de Educación Superior Tecnológica

Transcripción

1 Dirección General de Educación Superior Tecnológica 1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave de la asignatura: Créditos (Ht-Hp - créditos): Carrera: Biología Molecular BTG Ingeniería Bioquímica 2. Presentación Caracterización de la asignatura La Biología Molecular es una disciplina científica básica para un Biotecnólogo la asignatura busca brindar información actualizada, integral y organizada de la modulación de la estructura y composición celular. Las células constituyen las unidades estructurales y funcionales básicas de los organismos, donde se realizan las reacciones necesarias para preservar la vida. La Biología Molecular trata acerca de la interacción entre los ácidos nucleicos y las proteínas para modular el crecimiento y desarrollo adecuado. Es una disciplina amplia y en constante cambio. Este curso hará hincapié en los mecanismos moleculares de la replicación del ADN, la reparación, la transcripción, la síntesis de proteínas, y la regulación genética en diferentes organismos. Se estudiarán las técnicas y los experimentos que permitieron discernir estos mecanismos. Intención didáctica Se busca que el alumno alcance un buen nivel de comprensión de la interacción entre las distintas biomoléculas, la compartamentalización y el funcionamiento de los organelos celulares. La asignatura, es de naturaleza teórico-práctica y está dividida en cinco unidades temáticas: Bases Moleculares del Material Genético. Se estudiarán las características de material genético, así como a las características químicas, estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos, y su importancia en la herencia. Transcripción y regulación de la expresión genética. Explica el proceso de replicación y expresión genética, diferenciando las etapas de replicación y transcripción, mencionando las características, los elementos que participan en el proceso, así como la localización de cada etapa.

2 Síntesis de proteínas: Traducción. Se estudiará y comprenderá los elementos involucrados en la traducción de la información genética así como las modificaciones post-traduccionales Tecnología del ADN Recombinante. Se abordarán los temas correspondientes a los métodos de clonación y expresión génica, así como las técnicas de transformación en diferentes organismos procarióticos y eucarióticos; haciendo énfasis en los fundamentos de éstos. 3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa Lugar y fecha de elaboración o revisión INSTALACIONES DE LA DIRECCION DE INSTITUTOS TECNOLOGICOS DESCENTRALIZADOS, EN LA CIUDAD DE MEXICO, D.F., 16 y 17 de Mayo de 2013 Participantes SUPERIOR DE IRAPUATO SUPERIOR DE LOS RÍOS SUPERIOR DE CD. HIDALGO SUPERIOR DE ECATEPEC SUPERIOR COATZACOALCOS SUPERIOR DE MIZANTLA SUPERIOR DEL SUR DE YUCATÁN Observaciones REUNION DE TRABAJO REALIZADA POR PARES DE LOS INSTITUTOS TECNOLOGICOS DESCENTRALIZADOS PARA ANALIZAR LAS MATERIAS DE LA ESPECIALIDAD DE LA CARRERA DE INGENIERIA BIOQUÍMICA BIOTECNOLOGÍA, QUE OFERTA EL SISTEMA NACIONAL DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICA, CON EL FIN DE ADAPTAR LOS CONTENIDOS AL SISTEMA DE COMPETENCIA.

3 4. Competencia(s) a desarrollar Competencia específica de la asignatura Comprende las bases moleculares del flujo de la información genética, así como los mecanismos de regulación de la misma, lo que conlleva a que el estudiante adquiera los fundamentos técnicos-científicos de las herramientas necesarias para modificar organismos, con el objetivo de solventar una necesidad o un problema en diferentes áreas de aplicación. 5. Competencias previas Conoce e identifica los conceptos básicos de las macromoléculas presentes en la célula. Conoce y comprende los conceptos de síntesis de ADN. Conoce y analiza los conceptos de transcripción. Conoce y comprende los conceptos de traducción. Integra la estructura, nomenclatura y reacciones de los principales grupos funcionales. Analiza los procesos Bioenergéticos. Aplica los conocimientos de Biología Celular Maneja herramientas informáticas. 6. Temario Unidad Temas Subtemas 1 Bases Moleculares del 1.1 Arquitectura del material genético Material Genético 1.2 Replicación y síntesis del ADN Etapas de la replicación Modelos de síntesis del ADN Síntesis continua y discontinua 1.3 Mutación, reparación y recombinación del ADN Tipos de mutaciones Bases moleculares de la mutación Sistemas de reparación del DNA Recombinación del DNA Conversión genética Recombinación homóloga El sistema bacteriano rec 2 Transcripción y regulación de la expresión genética 2.1 La RNA polimerasa de Escherichia coli 2.2 Fases de la transcripción en Escherichia coli

4 3 4. Síntesis de proteínas: Traducción Tecnología del ADN recombinante 2.3 La transcripción en células eucariotas 2.4 Inhibidores de la transcripción 2.5 Modificaciones postranscripcionales del RNA Procesamiento en procariotas: eliminación de secuencias flanqueantes, modificación de nucleótidos Procesamiento en eucariotas: síntesis del cap, poliadenilación, eliminación de intrones, modificación de nucleótidos 2.6 Regulación transcripcional: El modelo bacteriano El operón Regulación positiva y negativa Atenuación: el operón triptofano El concepto de regulón 2.7 Regulación de la expresión genética en eucariontes Elementos regulatorios que actúan en trans Elementos regulatorios que actúan en cis Ensamblaje del complejo de transcripción Alteraciones que afectan la eficiencia de la transcripción Ejemplos de regulación en animales y plantas 3.1 Código genético Reconocimiento entre codón y anticodón Variaciones naturales del código genético 3.2 Estructura de los ribosomas y de los trna 3.3 Fases de la traducción en Escherichia coli 3.4 Inhibidores de la síntesis de proteínas 3.5 Modificaciones postraduccionales de las proteínas 3.6 Destino de las proteínas 4.1 Clonación 4.2 Síntesis de oligonucleótidos y PCR 4.3 Métodos generales de clonación

5 molecular: fragmentación, modificación enzimática y unión de moléculas del ADN 4.4. Vectores de clonación y expresión en células procariontes 4.5 Vectores de clonación y expresión en eucariontes S. cerevisiae y Pichia pastoris Células de inséctos Células de mamíferos 4.6 Métodos de transformación celular Químicos Físicos: electroporación y biobalística 7. Actividades de aprendizaje de los temas 1. BASES MOLECULARES DEL MATERIAL GENÉTICO. Especifica(s): Competencias Analiza, comprende y explica las bases moleculares del material genético Genéricas: Capacidad de análisis y síntesis. Conocimiento informático en el ámbito de la ingeniería bioquímica (bioinformatica).. Desarrollos trabajar en equipos y proyecto multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Habilidades de investigación. Actividades de aprendizaje Investigar sobre las características del proceso de replicación del ADN, en cuanto a su carácter semiconservativo. Analizar y discutir en clase. Exponer modelos de los mecanismos de replicación del ADN. Exponer en clase. Investigar y analizar las relaciónes fundamentales de las mutaciones con la evolución.

6 2. TRANSCRIPCIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA Especifica(s): Competencias Comprende el papel de los elementos involucrados en la transcripción de la información genética y las modificaciones postranscripcionales. Genéricas: Capacidad de análisis y síntesis.. Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. Tendencia hacia el autoaprendizaje y a la autoformación en su área, para lograr solucionar de manera eficiente y actuar ante los problemas en su campo de acción. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Ser creativo. Habilidades de investigación. Actividades de aprendizaje Realizar una investigación documental sobre los temas referidos a las propiedades de las RNA polimerasas bacterianas y eucarioticas así como su modo de acción; las características de las etapas de iniciación, elongación y terminación de la transcripción; genes discontinuos, intrones y exones. Buscar simulaciones de los mecanismos de transcripción del RNA, así como los procesos de expresión genética en procariotas y eucariotas. Analizar y discutir en clase. Elaborar un diagrama describiendo el proceso de eliminación de intrones por corte y empalme, en los intrones de los tipos I, II y III. Explicarlo en clase. Investigar y analizar los principales procesos de regulación genética y su importancia en el fenotipo del organismo. Elaborar un trabajo documental de investigación acerca de las aplicaciones biotecnológicas de la regulación genética. 3. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: TRADUCCIÓN. Especifica(s): Competencias Comprende el papel de los elementos involucrados en la traducción de la información genética y las modificaciones postraduccionales. Genéricas: Capacidad de análisis y síntesis. Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. Tendencia hacia el autoaprendizaje y a Actividades de aprendizaje Realizar una investigación documental y elaborar un resumen sobre las características del código genético; las características estructurales y funcionales de los trna; conceptos anticodón y de trnas isoaceptores. Discutir en sesión plenaria. Realizar investigación documental sobre el mecanismo de acción y propiedades de las trnas sintetasas. Explicar en clase. Desarrollar y explicar un esquema sobre el proceso de traducción e indicar las etapas de iniciación, elongación y

7 la autoformación en su área, para lograr solucionar de manera eficiente y actuar ante los problemas en su campo de acción. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Habilidades de investigación. terminación del proceso de biosíntesis de proteínas tanto para procariontes como eucariontes. Elaborar un ensayo relacionado con las modificaciones postraduccionales que pueden tener las proteínas. Discutir la información en sesión plenaria. 4. TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE. Especifica(s): Competencias Conoce los principios básicos de la generación de organismos modificados genéticamente a través del empleo de las técnicas de transformación genética así como su diseño de acuerdo las necesidades de la investigación. Genéricas: Capacidad de análisis y síntesis. Resolución de problemas. Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Habilidades de investigación. Actividades de aprendizaje Realizar una investigación documental y/o un resumen acerca de los métodos de transformación de células con vectores. Discutir en sesión plenaria en clase. Desarrolla y esquematizar las partes en las que están conformados los vectores de clonación y expresión para los distintos tipos de organismos. 8. Prácticas Realización de cultivos celulares Minipreparación de ADN plasmídico Transformación de células competentes Tratamiento de las muestras con endonucleasas de restricción Separación electroforética de los fragmentos obtenidos

8 9. Proyecto Integrador (Para fortalecer la(s) competencia(s) de la asignatura) El objetivo del proyecto es demostrar el desarrollo y alcance de la(s) competencia(s) de la asignatura, considerando las siguientes fases: Se realiza una investigación por parte del alumno para resolver un problema, en donde se tengan que emplear la mayoría de los conceptos correspondientes a biología molecular. Fundamentación: Define los antecedentes y la justificación del proyecto seleccionado o asignado, incluyendo el marco teórico. Planeación: Es recomendable definir un cronograma de actividades desde el comienzo del curso, para que sean cubiertas al final del ciclo en su totalidad. Ejecución: Las actividades se desarrollan en el entorno de los temas revisados durante el curso, trabajando de manera gradual conforme se vaya avanzando y de acuerdo al cronograma de actividades ejecutado durante la planeación. Evaluación. Se realizará mediante un reporte de proyecto y revisión de las evidencias de su investigación, se deja a consideración la presentación del proyecto para su defensa. 10. Evaluación por competencias (específicas y genéricas de la asignatura) Instrumentos y herramientas sugeridas para evaluar las actividades de aprendizaje: 1. Lista de cotejo para tareas. 2. Control de asistencia. 3. Reporte de prácticas de laboratorio. 4. Examen. 5. Portafolio de evidencias. 11. Fuentes de información Nelson DL, Cox MM, Principios de Bioquímica, tercera edición, Omega, Barcelona, Mathews CK, Van Holde KE, Ahern KG, Bioquímica, tercera edición, Addison Wesley, Madrid, Luque J, Herráez A, Texto ilustrado de biología molecular e ingeniería genética. Conceptos, técnicas y aplicaciones en ciencias de la salud, Hartcourt, Madrid, Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson, Biología molecular de

9 la célula, tercera edición, Omega, Barcelona, Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell JE, Biología celular y molecular, Panamericana, Madrid, Lewin, Genes VIII, Prentice Hall, Sambrook J. y Rusell D. W., Molecular cloning a laboratory manual, CSHL Press, EUA, 2001.