5. Replicación del ADN Comprender los mecanismos moleculares universales involucrados en la duplicación del material genético.

Transcripción

1 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... 1) NOMBRE DE CADA CURSO O ACTIVIDAD CURRICULAR A) BIOLOGÍA MOLECULAR B) DATOS BÁSICOS DEL CURSO Semestre Horas teoría Horas práctica Horas trabajo Créditos por semana por semana adicional estudiante C) OBJETIVOS DEL CURSO Objetivos generales Objetivos específicos Al finalizar el curso el estudiante será capaz comprenr la estructura, composición y función los ácidos nucléicos. Entenrá las diferencias entre el ADN y el ARN, asi como las funciones para los distintos tipos ARN. Entenrá las técnicas ADN recombinante a nivel teórico y práctico. Comprenrá los principios básicos procesos moleculares esenciales para la vida, incluyendo la duplicación l ADN, la transmisión la información l ADN a moléculas ARN, y finalmente la síntesis proteínas a partir ARN mensajero. Comprenrá las bases moleculares la técnica ARN interferente y los distintos mecanismos moleculares por los que el ADN dañado es reparado en las células los organismos eucariontes. Unidas 1. Composición y estructura los ácidos nucléicos 2. Estructura molecular los genes en los cromosomas 3. Estructura la cromatina y expresión génica 4. Enfoques experimentales y técnicas ADN recombinante Objetivo específico Entenr la estructura, composición y función l ADN así como las distintas clases ARN, incluyendo el ARN mensajero, el ARN ribosomal y el ARN transferencia. Comprenr la organización los genes y su distribución en las moleculas ADN que constituyen los cromosomas. Conocer las proteinas asociadas al ADN, las modificaciones covalentes estas proteinas, así como el efecto estas modificaciones en la estructura la cromatina y en la expresión génica. Entenr las tecnicas experimentales mas usadas para la manipulacion ADN así como el empleo bacterias y virus como vehículos génicos. 5. Replicación l ADN Comprenr los mecanismos moleculares universales involucrados en la duplicación l material genético. 6. Regulación l Explicar los principios generales que gobiernan la síntesis proceso ARN a partir l templado ADN. transcripción 7. Regulación postranscripcional la expresion génica Conocer los mecanismos ARN interferente que median la gradación ARN mensajero así como los mecanismos por los que los micro ARN inhiben la síntesis proteinas. 8. Mecanismos moleculares Entenr los procesos síntesis proteinas a partir l ARN mensajero y el papel crítico los ARN ribosomal y Pág. 1

2 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... involucrados en la síntesis proteinas 9. Daño y reparación l ADN transferencia en este proceso. Comprenr el efecto los insultos diarios al material genético y los mecanismos generales por los que se corrigen estas alteraciones. D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS 5h/semana, 16 semanas: 80 h/semestre Unidad 1 Composición y estructura los ácidos nucléicos Tema 1.1. Acido soxiribonucléico o ADN Los organismos almacenan su información en la molécula ADN La molécula ADN esta constituída por nucleótidos Estructura los nucleótidos: base nitrogenada, azúcar y un grupo fosfato Los nucleótidos se arreglan en una doble hélice antiparalela El ADN es una molécula asimétrica Tema 1.2. Acido ribonucléico o ARN El ARN es una molécula intermedia que dirige la síntesis proteinas Similitus y diferencias entre ARN y ADN ARN mensajero ARN ribosomal ARN transferencia ARNs nucleares pequeños Lecturas y Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e Métodos Actividas apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. 5 h 3 h Unidad 2. Estructura molecular los genes en los cromosomas Tema 2.1. Organización molecular los genes Los genes estan constituídos por intrones y exones La secuencia los exones es conservada pero no la los intrones Algunas secuencias ADN codifican para más una proteína Origen y evolución l gen interrumpido Ciertos exones se asocian con funciones específicas la proteína Familias proteínas tienen una organización común a nivel genómico Tema 2.2. Analisis l contenido l genoma Variación en genomas individuales Uso polimorfismos para el estudio l genoma completo: SNP y RFLP Tamaño l genoma y complejidad genómica El genoma contiene secuencias repetitivas y no repetitivas Tema 2.3. Intificación y estudio genes totales Pág. 2

3 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... Lecturas y Métodos Actividas El número total genes se conoce para diversas especies El genoma humano contiene un número menor genes al esperado Distribución genes y otras secuencias en el genoma Genes esenciales Variación en el número y nivel expresión entre los diversos genes Análisis la expresión l conjunto total genes una especie Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Unidad 3. Estructura la cromatina y expresion génica Tema 3.1. Empaquetamiento l ADN en la fibra cromatina Los cromosomas se unen a la membrana nuclear como entidas discretas Organización diferencial los cromosomas durante el ciclo celular Cada cromosoma contiene un centrómero, dos telómeros y orígenes replicación Estructura l nucleosoma, la unidad básica l cromosoma eucariótico Complejos remoladores la cromatina pendientes ATP Empaquetamiento los nucleosomas en la fibra cromatina Tema 3.2. Regulación la estructura la cromatina Organización la heterocromatina Las histonas son modificadas covalentemente en diversos residuos Variantes histonas se insertan en sitios específicos en la cromatina Inserción variantes histonas en el centrómero Establecimiento dominios cromatina a traves modificaciones las histonas Algunas estructuras la cromatina son hereditarias Tema 3.3. Estructura global los cromosomas Los cromosomas se organizan en asas cromatina Estructura los cromosomas politénicos Diversas formas heterocromatina La cromatina se sconnsa para permitir la expresión genes La cromatina se mueve a sitios específicos l núcleo durante la expresión génica Los cromosomas mitóticos están consituídos por cromatina altamente connsada Lecturas y Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e Métodos Actividas apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Pág. 3

4 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... Unidad 4. Enfoques experimentales y técnicas ADN recombinante Tema 4.1. Enzimas comúnmente utilizadas en la manipulación ADN Enzimas restricción Ligasas ADN Fosfatasas Purificación y visualización ADN en geles agarosa Tema 4.2. Empleo plásmidos bacterianos y virus como vectores génicos Análisis l mapa un plásmido bacteriano Plásmidos bacterianos y subclonación ADN Uso bacterias para la amplificación ADN Empleo plásmidos bacterianos para la producción proteínas recombinantes Estructura una partícula viral Análisis l mapa un vector retroviral Construccion bibliotecas expresión y bibliotecas genómicas Modificación genética células mamífero con plásmidos o vectores retrovirales Tema 4.3. Reacción en Cana la Polimerasa (PCR) Fundamentos la reacción PCR RT-PCR PCR cuantitativa Subclonación fragmentos ADN por PCR Introducción mutaciones puntuales por PCR Lecturas y Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e Métodos Actividas apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Unidad 5. Replicación l ADN Tema 5.1. Estabilidad la secuencia l ADN La frecuencia mutaciones es extremadamente baja La mutación l ADN es la fuente la diversidad biológica Tema 5.2. Mecanismos la duplicación l ADN La replicación l ADN es semiconservativa La horquilla replicación es asimétrica Solo la replicación l ADN en la dirección 5 a 3 permite la corrección errores Moléculas ARN cortas son esenciales para la síntesis la hebra retrasada La síntesis ADN es semidiscontinua en la hebra retrasada. Fragmentos Okazaki Apertura la doble cana ADN alante la horquila replicación La polimerasa ADN en movimiento permanece unida al ADN por un anillo protéico Las topoisomerasas evitan que el ADN se enre Tema 5.3. Control l inicio y terminación la duplicación l ADN La síntesis ADN inicia en los orígenes la replicación Los cromosomas eucariontes contienen numerosos orígenes replicación Pág. 4

5 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... Lecturas y Métodos Actividas Distintas partes un cromosoma se replican a tiempos distintos durante la fase S Secuencias reconocibles ADN funcionan como orígenes replicación en levadura Un complejo multiprotéico se une a los orígenes replicación en eucariontes Nuevos nucleosomas se forman trás la horquilla replicación Los patrones modificación las histonas se mantiene durante la replicación La telomerasa replica los extremos los cromosomas La longitud los telómeros es cuidadosamente regulada en las células Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Unidad 6. Regulación l proceso transcripción 1 Tema 6.1. Regulación l inicio la transcripción Secuencias en el ADN indican el inicio síntesis l ARN Transcripción en bacterias Existen tres ARN polimerasas en eucariontes: I, II y III Estructura y composición subunidas l complejo la ARN polimerasa II La ARN polimerasa II requiere los factores generales transcripción La ARN polimerasa II tambien requiere los complejos Activador y Mediador Importancia las enzimas modificadoras la cromatina en la transcripción Tema 6.2. Regulación la elongación la transcripción La ARN polimerasa sintetiza al inicio únicamente segmentos cortos ARN La fosforilación la ARN polimerasa II es esencial para el inicio la elongación Importancia los factores elongación La ARN polimerasa II muestra pausas en su actividad sintética Enzimas eliminan la tensión helicoidal l ADN generada durante la elongación Acoplamiento entre elongación y procesamiento l ARN Tema 6.3. Maduración l ARNm Modificación l extremo 5 l ARNm Procesamiento l ARNm ( splicing ) El procesamiento l ARNm ocurre en el esplaisosoma Propiedas importantes para la elección los sitios procesamiento Plasticidad l procesamiento l ARNm ( splicing alternativo) Un procesamiento enzimático genera el extremo 3 l ARNm Exportación l ARNm maduro a través los poros en la membrana nuclear Lecturas y Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e Métodos apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Pág. 5

6 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... Actividas Unidad 7. Regulación postranscripcional la expresión génica Tema 7.1. Control postranscripcional Atenuación transcripcional y terminación prematura la molécula ARN El sitio adición poli-a termina el extremo carboxilo terminal en proteínas Edición l ARNm Localización subcelular ARNm Regulación la exportación nuclear l ARNm Tema 7.2. ARN interferente ARN interferente en el nemátodo C elegans y D melanogaster ARN interferente en células mamífero Generación sirnas El complejo multiprotéico RISC dirige la gradación selectiva ARNm Empleo experimental la maquinaria ARN interferente Tema 7.3. Micro ARN Generación micro ARNs Mecanismo acción los micro ARNs Intificación micro ARNs Importancia micro ARNs en el sarrollo embrionario y cáncer Lecturas y Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e Métodos Actividas apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Unidad 8. Mecanismos moleculares involucrados en la síntesis proteínas Tema 8.1. Los ARN transferencia son moleculas bifuncionales La secuencia l ARNm es codificado en grupos tres nucleótidos Los ARN transferencia reconocen codones específicos en el ARNm Los ARN transferencia son covalentemente modificados en el núcleo Cada aminoácido se une a su ARN transferencia enzimáticamente Edición ARN Tema 8.2. La síntesis proteínas ocurre en los ribosomas Los aminoácidos se adicionan al extremo carboxilo terminal las proteínas El ARN mensajero es codificado en los ribosomas Comparación los ribosomas procariontes y eucariontes Factores elongación impulsan la síntesis proteínas La actividad catalítica l ribosoma resi en el ARN Señales en el ARN indican el inicio y el término la proteína Las proteínas se sintetizan en poli-ribosomas Tema 8.3. Control calidad durante la síntesis proteínas 11 h 3 h Pág. 6

7 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura Existen pocas variaciones en el código genético Inhibidores la síntesis proteínas en procariontes son útiles como antibióticos La filidad la síntesis proteínas requiere gasto energía Mecanismos control previenen la síntesis proteinas ARNm dañados Algunas proteínas adquieren su conformación madura durante su síntesis Chaperonas moleculares y adquisición la conformación final nuevas proteínas Exposicion regiones hidrofóbicas son señales en el control calidad Tema 8.4. Regulación la síntesis proteínas Lecturas y Métodos Actividas Las regiones no codificantes 5 y 3 l ARNm regulan la síntesis proteinas La fosforilación un factor iniciación modula la síntesis global proteinas Codones inicio 5 respecto al codón inicio regulan la síntesis proteinas Sitios internos unión al ribosoma y control la síntesis proteinas Cambios en la estabilidad l ARNm puen regular el patrón expresión La adición canas poli-a en el citoplasma regula la síntesis proteínas Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. Unidad 9. Daño y reparación l ADN 1 Tema 9.1. Conceptos generales 3 h El ADN es constantemente dañado aún en condiciones normales Existen diversas patologías bido a fectos en la reparación l ADN La doble hélice facilita el proceso reparación Cascadas proteínas cinasas activadas por daño al ADN: ATM/ATR y Chk1/Chk2 Tema 9.2. Vias especificas reparación l ADN dañado Reparación por escisión bases Reparación por escisión nucleótidos Reparación cortes a la doble cana por unión extremos no homólogos Principios l proceso recombinación homologa Reparación cortes a la doble cana ADN por recombinación homóloga Tema 9.3. Otras respuestas celulares al ADN dañado Retraso temporal o arresto l ciclo celular Muerte celular apoptótica Tema 9.4. Daño al ADN y cancer 3 h Las respuestas al ADN dañado se activan tempranamente en el sarrollo l cáncer Drogas que dañan el ADN se emplean en el tratamiento l cáncer Defectos en la reparación l ADN puen ser empleados en terapias clínicas Lecturas y Lecturas complementarias libros especializados biología morna, para reforzar e Métodos Pág. 7

8 Programas Analíticos los primeros dos semestres la Licenciatura... Actividas apoyándose en libros y, sobretodo, artículos actuales. Análisis lecturas. E) ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE Exposición l maestro con apoyo visuales y audiovisuales Tareas previas y posteriores a cada tema Exposición estudiantes temas manera individual y/o en equipo (según las características l grupo o el tema) Análisis textos científicos y tecnológicos Evaluación conceptos formales en exámenes parciales Evaluación la capacidad síntesis e integración l conocimiento mediante exámenes parciales, escritura ensayos y análisis casos F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN Elaboración y/o presentación Periodicidad Abarca Ponración Primer examen parcial 1 Unidas 1,2 20% Segundo examen parcial 1 Unidas 3,4 20% Tercer examen parcial 1 Unidas 5,6 20% Cuarto examen parcial 1 Unidas 7 20% Quinto examen parcial 1 Unidas % TOTAL 100% Se berá cumplir con cada uno los aspectos a evaluar para por tener calificación aprobatoria. G) BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS INFORMÁTICOS Textos básicos Bruce Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, 5ª edicion, Benjamín Lewin. Genes IX, 2008 Textos complementarios Burton E. Tropp. Molecular Biology. Genes to Proteins. 3ª edicion, 2008 Lodish et al. Molecular Cell Biology. 6ª edicion, 2008 Pág. 8