Facultad de Ciencias Químicas, Instituto de Ciencias Posgrado en Ciencias Químicas, Maestría en Ciencias Químicas.

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1 Unidad Académica: Posgrado Nivel: Clave Plan: Área: Fecha de registro en la unidad académica : Modalidad: Carácter: Nombre de la materia: Semestre en el plan de estudios: Facultad de Ciencias Químicas, Instituto de Ciencias Posgrado en Ciencias Químicas, Maestría en Ciencias Químicas MCQB M2 Horas semestre: 100 Horas semana/teóricas/práctic as Créditos: 10 Bioquímica y Biología Molecular 27 de noviembre de 2015 Curso presencial semestral Obligatorio BIOLOGÍA MOLECULAR II Segundo semestre 5 (5 teóricas, 0 prácticas) Objetivo general de la materia Que los estudiantes adquieran un panorama amplio de las técnicas de biología molecular utilizadas para abordar el estudio de genes y proteínas a diferentes niveles, de las cuales algunas las aplicará durante la realización de su trabajo de tesis. Que los estudiantes adquieran la capacidad de analizar las técnicas de biología molecular y los artículos que se discuten, por lo tanto estará capacitado para diseñar un protocolo para el estudio de la expresión de un gen. Contenidos temáticos UNIDAD DE APRENDIZAJE 1 (Duración en horas: 3) NOMBRE: Tecnología del ADN recombinante

2 OBJETIVO: Que los estudiantes adquieran los conceptos básicos y el alcance de la tecnología del ADN recombinante. Tema 1. Concepto del ADN recombinante Tema 2. Concepto de clonación Tema 3. Estrategia general de clonación Tema 4. Impacto de la tecnología del ADN recombinante en el estudio de genes y su función UNIDAD DE APRENDIZAJE 2 (Duración en horas: 15) NOMBRE: Técnicas generales del ADN recombinante OBJETIVO: Que los estudiantes comprendan el fundamento de las principales técnicas del ADN recombinante. Tema 1. Extracción y purificación de ácidos nucleicos: ADN (células eucariotas: animales y vegetales, bacterias), ADN plasmídico. ARN total, purificación de ARNm. Tema 2. Enzimología del ADN recombinante - Nucleasas: endonucleasas y exonucleasas. Desoxirribonucleasas: DNasa I, Mung Bean. Ribonucleasas: RNasa T1, RNasa U2, RNasa A. Exonucleasa III, Exonucleasa VII, Exonucleasa T7. Nucleasa Bal31, Nucleasa S1. - Enzimas de restricción - ADN ligasa de E. coli, ADN ligasa T4, ARN ligasa T4 - ADN polimerasa I, Fragmento Klenow de la ADN polimerasa I, DNA polimerasa T4, ADN polimerasa T7, Taq ADN polimerasa. ARN polimerasa bacteriana, ARN polimerasas de bacteriófagos T3, T7 y SP6. Transcriptasa reversa. - Fosfodiesterasas y Fosfatasas, Polinucleótido fosforilasa, Polinucleótido cinasa T4, Fosfatasa alcalina, Transferasa terminal. - Polimerasa poli-a, Metilasas ADN, Proteínas de unión a ADN dañado: RecA, Topoisomerasas I y II. Tema 3. Hibridación de ácidos nucleicos: Southern blot y Northern blot. Hibridación in situ. Tema 4. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) - Diseño y síntesis de oligonucleótidos - Reacción básica. Análisis del producto de PCR - Variantes del PCR: RT-PCR, PCR asimétrica, PCR en tiempo real UNIDAD DE APRENDIZAJE 3 (Duración en horas: 6) NOMBRE: Sistemas de vectores y sistemas de expresión genética OBJETIVO: Que los estudiantes conozcan los diferentes vectores de clonación y de expresión. Tema 1. Características generales de un vector de clonación Tema 2. Tipos de vectores de clonación: plásmidos, Fago lambda, Fago M13, cósmidos, BAC, YAC, MegaYAC, V. Shuttle. En plantas: plásmido Ti. Vectores de expresión: genes reporteros Tema 3. Sistemas de expresión procarióticos: Escherichia coli, Bacillus subtillis,

3 Agrobacterium tumefaciens Tema 4. Sistemas de expresión eucarióticas: Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, líneas celulares UNIDAD DE APRENDIZAJE 4 (Duración en horas: 4) NOMBRE: Construcción del ADN recombinante OBJETIVO: Que los estudiantes entiendan como se genera el ADN recombinante. Tema 1. Generación del ADN recombinante: obtención del transgen. Unión de moléculas de ADN con extremos cohesivos o romos, uso de adaptadores, uso de homopolímeros, etiquetas UNIDAD DE APRENDIZAJE 5 (Duración en horas: 5) NOMBRE: Incorporación del ADN recombinante a los sistemas de expresión genética: obtención de un organismo transgénico OBJETIVO: Que los estudiantes los aprendan los diferentes métodos de incorporación del ADN para el estudio de la expresión génica. Tema 1. Células competentes. Transformación bacteriana por permeabilización celular, liposomas, electroporación, biobalística. Análisis de la transformación. Tema 2. Conjugación y transducción bacteriana. Transfección: estable y transitoria en células de mamíferos. Tema 3. Métodos de transfección. Métodos de selección y genes reporteros. Vectores más usuales: retrovirus. Lipoplexes y poliplexes UNIDAD DE APRENDIZAJE 6 (Duración en horas: 3) NOMBRE: Selección de clonas recombinantes OBJETIVO: Que los estudiantes aprendan las técnicas de selección de clonas recombinantes. Tema 1. Identificación de clonas recombinantes por PCR Tema 2. Hibridación con sondas de ADN o ARN Tema 3. Recombinación, técnicas inmunológicas, actividad de unión al ligando, actividad enzimática. UNIDAD DE APRENDIZAJE 7 (Duración en horas:8) NOMBRE: Construcción de genotecas OBJETIVO: Que los estudiantes comprendan como se construyen las genotecas genómicas y de expresión. Tema 1. Genotecas genómicas Tema 2. Genotecas de expresión (ADNc) Tema 3. Genotecas para proyectos de secuenciación UNIDAD DE APRENDIZAJE 8 (Duración en horas: 7) NOMBRE: Secuenciación de ADN OBJETIVO: Que los estudiantes adquieran los conocimientos necesarios para comprender las diferentes técnicas de secuenciación. Tema 1. Estrategias para la secuenciación de un fragmento de ADN

4 Tema 2. Método químico de Maxam-Gilbert Tema 3. Método enzimático de Sanger y secuenciación autómatica Tema 4. Secuenciación masiva Tema 5. Secuenciación de genomas completos UNIDAD DE APRENDIZAJE 9 (Duración en horas: 7) NOMBRE: Modificación de la secuencia de ADN OBJETIVO: Que los estudiantes comprendan como se modifica el ADN y su implicación en el estudio funcional de una proteína. Tema 1. Mutagénesis in vitro: deleciones, inserciones y sustituciones Tema 2. Mutagénesis aleatoria Tema 3. Mutagénesis dirigida por PCR Tema 4. Aplicación a la ingeniería de proteínas UNIDAD DE APRENDIZAJE 10 (Duración en horas: 5) NOMBRE: Estudio de la interacción ADN-proteína OBJETIVO: Que los estudiantes aprendan las estrategias para estudiar las interacciones ADN-Proteína in vitro implicadas en la expresión génica. Tema 1. Ensayos de movilidad electroforética: retardamientos y superretardamientos Tema 2. Footprinting. Interferencia por metilación. Entrecruzamiento con luz UV Tema 3. Metodología Biacore. Tema 4. Purificación de proteínas reguladoras. UNIDAD DE APRENDIZAJE 11 ((Duración en horas: 7) NOMBRE: ChIPs DE ADN OBJETIVO: Que los estudiantes aprendan las estrategias para estudiar las interacciones ADN-Proteína funcionales implicadas en la expresión génica. Tema 1. Tipos de ChIP Tema 2. Aplicaciones UNIDAD DE APRENDIZAJE 12 ((Duración en horas: 8) NOMBRE: Ingeniería genética en levaduras OBJETIVO: Que los estudiantes conozcan la utilidad las levaduras para el estudio de genes e interacción proteína-proteína. Tema 1. La levadura como herramienta para el estudio de genes en células eucariotas Tema 2. El doble híbrido: interacción proteína-proteína. UNIDAD DE APRENDIZAJE 13 ((Duración en horas: 10) NOMBRE: Análisis de la expresión genética OBJETIVO: Que los estudiantes comprendan las diferentes metodologías para el análisis de la expresión génica. Tema 1. Detección y cuantificación del transcrito. Mapeo de ARNm Tema 2. Genes reporteros Tema 3. Silenciamiento de ARN

5 Tema 4. Identificación de elementos reguladores de la transcripción Tema 5. Microarreglos. Macroarreglos. Ensayos de transcripción y traducción in vitro. UNIDAD DE APRENDIZAJE 14 (3 horas) NOMBRE: Método de inferencia filogenética OBJETIVO: Que los estudiantes adquieran los conceptos básicos de la filogénetica. Tema 1. Biodiversidad, Selección natural y artificial, Neutralismo, Relojes (marcadores) moleculares. Tema 2. Métodos de inferencia filogenética. UNIDAD DE APRENDIZAJE 15 (5 horas) NOMBRE: Técnicas de estudio de genomas OBJETIVO: Que los estudiantes aprendan las diferentes técnicas para el estudio de genomas. Tema 1. Manipulación de fragmentos grandes de ADN: PFGE y vectores de clonación de alta capacidad Tema 2. Mapas genómicos: mapas genéticos y mapas físicos Tema 3. Análisis del polimorfismo genético: RFLP, RAPD, AFLP, AP-PCR, DAF, VNTR, ARDRA, SSR Tema 4. Variación genética: cualitativa y cuantitativa. Enfoque evolutivo. Selección del marcador. Clonación posicional: paseo y salto cromosómico Tema 5. Análisis informático del genoma UNIDAD DE APRENDIZAJE 16 (4 horas) NOMBRE: Aplicaciones de los microorganismos recombinantes y legislación OBJETIVO: Que los estudiantes conozcan las aplicaciones de los organismos recombinantes así como la legislación. Tema 1. Aplicaciones de la ingeniería genética al genoma humano, diagnóstico molecular, terapia génica, plantas y animales transgénicos. Tema 2. Legislación nacional e internacional sobre la generación y uso de organismos genéticamente modificados. Tema 3. Detección de organismos genéticamente modificados en el medio ambiente y protocolo de evaluación de riesgos. Perfil del alumno al terminar la materia El estudiante manejará claramente el conocimiento respecto a las diferentes técnicas de biología molecular, requeridas para el estudio de genes y proteínas a diferentes niveles. El estudiante podrá diseñar un protocolo para el estudio de la expresión de un gen, que implique el estudio bioinformático y las estrategias para obtener el gen de una fuente determinada, su amplificación, clonación, determinación de la expresión y estudio de la regulación de la expresión en diferentes condiciones. Con esto el estudiante estará capacitado para analizar

6 las diferentes metodologías y de esta forma seleccionar la más adecuada para su estudio, así como analizar los resultados de los artículos discutidos y a extrapolar los resultados que esperan obtener al diseñar este protocolo. Marco conceptual El curso está estructurado para consolidar el aprendizaje del estudio básico del gen y su expresión. Se comprenderán los fundamentos de las principales técnicas utilizadas, así como sus aplicaciones y sus alcances. El contenido estudiado aportará al estudiante los elementos necesarios para diseñar un protocolo que le permita aplicar diferentes técnicas de biología molecular. Con este curso se especializa y se proporciona una habilidad analítica y crítica de un gran número de metodologías y sus aplicaciones. Esto permitirá una formación amplia y sólida, que impulse una actitud hacia la investigación de la estructura y funcionamiento de los genes. Descripción del proceso enseñanza-aprendizaje Para cursar esta materia se debe asistir a las presentaciones que hacen el profesor responsable del curso y los invitados especialistas en cada una de los temas. Las clases se realizan por medio de explicaciones que duran dos horas en las que se utiliza material audiovisual (diapositivas, acetatos, videos). Durante la clase se hacen preguntas al expositor para aclarar los conceptos que se presentan y al final de la presentación se establece una dinámica en la que el profesor resume la información presentada y se da la oportunidad de interacción profesor-estudiante. Posteriormente, al estudiante se le entrega material específico de los temas que se presentan, el cual se lee y se comprende. El material estudiado es discutido al día siguiente por el grupo de estudiantes con intervenciones participativas. Se busca que el estudiante sea dinámico en exponer lo comprendido y externe sus dudas, las cuales son aclaradas por el profesor. El material que se lee puede ser: capítulos de libros, revisiones científicas, artículos originales de investigación, reseñas o críticas actualizadas. En función del tema de estudio se entregan documentos originales, en los que se pone de manifiesto el momento histórico en que se realizó la investigación. En otros documentos originales se muestran los límites más nuevos de la ciencia y se contrasta la vanguardia de la ciencia con la historia científica. Así se expone críticamente el avance revolucionario del conocimiento de las técnicas y se informa al estudiante de las herramientas actuales para la investigación en biología molecular. El estudiante también aprende de primera fuente (invitados especialistas) y discute acerca de los aspectos éticos de la manipulación de la información genética. Los aspectos metodológicos experimentales son presentados y analizados al momento de presentar la clase, al leer y discutir los materiales escritos. Se puede resumir el proceso de enseñanza aprendizaje de la siguiente forma: dictado de clases y conferencias 30%, lectura 40% y discusión 30%. Con la dinámica del curso el estudiante no solo aprende de la materia en cuestión, también se le capacita para enfrentarse cotidianamente ante un auditorio crítico, inquisitivo y participativo, de esta forma se desarrolla la habilidad para analizar resultados y transmitir el conocimiento,

7 fomentando la habilidad de orador como la de diseñador de material audiovisual para reforzar las disertaciones cotidianas. Actividades de evaluación La evaluación de este curso consiste en la presentación y discusión de material científico publicado que corresponda a los temas (1-15) y el diseño de cinco protocolos que abarquen los temas (2-15), cuya presentación es oral y/o escrita, para impulsar el análisis y la crítica. Acreditación Para acreditar la materia el alumno deberá cumplir con todos los puntos establecidos en el apartado de evaluación. El promedio mínimo aprobatorio será de 7.0. Bibliografía 1. Molecular Cell Biology. (2003) Darnell, Lodish, Baltimore. 5a Ed. 2. Genetics: Analysis of Genes and Genomes. (2005) Daniel L. Hartl Y Elizabeth W. Jones. 6 a Ed. 3. Recombinant DNA Principles and Methodologies. (1998) J. Greene, B. Rao. Marcel Dekker, Inc. 4. Molecular Cloning. A Laboratory Manual. (2001) Cold Spring Harbor Press. 5. PCR Protocols. Methods in Molecular Biology Vol J. M. S. Bartlett And D. Stirling. Humana Press. 2 Ed. 6. Dna Microarrays: A Molecular Cloning Manual. (2003) David Bowtell And Joseph Sambrook. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York. 7. Recombinant Dna. James D. Watson, Michael (1993) Getman, Jan Withoski, Mark Zoller. 2a. Edición. 8. Artículos Relacionados con los temas. Nombre de los profesores que participaron en la revisión y actualización del contenido de la asignatura 1. Dra. Lourdes Millán Pérez Peña 2. Dra. Nora Rosas Murrieta 3. Dra. Irma Herrera Camacho 4. Dr. Daniel Limón y Pérez de León 5. Dra. Bertha Alicia León Chávez 6. Dr. Eduardo Brambila Colombres 7. Dra. Patricia Aguilar Alonso 8. Dr. Félix Luna Morales 9. Dra. Sandra Reyes Carmona (Estancia Posdoctoral) 10. Dra. Verónica Vallejo Ruiz (CIBIOR) 11. Dra. Lilian Flores Mendoza (CIBIOR)