BIOLOGÍA MOLECULAR I

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1 Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Doctorado en Ciencias Químicas BIOLOGÍA MOLECULAR I Área de Bioquímica y Biología Molecular Programa semestral: 96 h. Objetivos del Curso: Que los estudiantes adquieran las bases moleculares de la estructura y termodinámica de los ácidos nucleicos. Que los estudiantes analicen la interacción con las proteínas, y su participación en los diferentes procesos celulares que son claves para el funcionamiento de los organismos vivos. Temario Tema 1. INTRODUCCION Historia de la Biología Molecular La Biología Molecular como ciencia interdisciplinaria Alcances de la Biología Molecular Evolución prebiótica asociada a la evolución química. ARN y precursores relacionados como primeros genes y catalizadores. Tema 2. ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS ACIDOS NUCLEICOS Naturaleza química de los ácidos nucleicos. Propiedades de los nucleósidos y nucleótidos.la cadena de ácidos nucleicos. Estabilidad y formación del enlace fosfodiéster Estructura del ADN: La doble hélice. Termodinámica del apareamiento de bases. Forma B, forma A, forma Z y forma H. Superenrollamiento. Topoisomerasas Estructura del ARN: Estructura del ARNt. Ribosoma. Ribozima. Moléculas de ARN pequeñas. Tema 3. ESTRUCTURA DE LA CROMATINA 3.1. Histonas y Nucleosomas Conformación de las Fibras de Cromatina Nivel superior de organización del ADN Proteínas no histonas Tema 4. GENES Y CROMOSOMAS 4.1. Secuencias de ADN muy repetidas, repetidas y no repetidas Cinéticas de Reasociación de un genoma 4.3. Intrones y exones 4.4. Elementos genéticos transposables Gen de la b-globina y familia de genes.

2 4.6. Genes duplicados Tema 5. GENOMAS 5.1. El genoma Viral 5.2. El genoma bacteriano 5.3. El genoma de levadura 5.4. El genoma de Mitocondria y Cloroplastos 5.5. El genoma humano Tema 6. METABOLISMO DEL ADN 6.1. Características de la ADN polimerasas 6.2. Mecanismos de la Replicación del ADN: Diferentes modelos de replicación, ej: círculo rodante en plásmidos; replicación del ADN lineal en adenovirus Telomerasas y envejecimiento DNasas Recombinación del ADN: Recombinación homóloga. Modelo de Holliday de entrecruzamiento del ADN. Conversión de genes. Entrecruzamiento desigual. Recombinación sitio-específica. Recombinación transposicional Mutaciones y consecuencias Mecanismos de las mutaciones: Metilación del ADN y segmentos CpG. Mutación por errores en la replicación. Mutación por luz UV. Mutación por agentes químicos Mecanismos de reparación del ADN. Tema 7. TRANSCRIPCION 7.1. ARN polimerasas 7.2. ARNasas 7.3. Mecanismo de la transcripción en procariotes: Terminación transcripcional en procariotes. Mecanismo de la transcripción en eucariotes: Ensamble del Complejo de Pre-iniciación. Fosforilación del extremo CTD en la ARN polimerasa II. Alargamiento y terminación Modificaciones postranscripcionales del RNA 7.5. Procesamiento del RNA: Splicing. Edición del RNA Transcripción de ARNt y ARNr y procesamiento. Tema 8. SINTESIS DE PROTEINAS Código genético Señal de iniciación de la síntesis de proteínas Marco de lectura abierto Modificaciones en los marcos de lectura como estrategia viral Traducción mediante ARNt y ARNm Procesos de la síntesis de proteínas Modificaciones postraduccionales.

3 Tema 9. REGULACION DE LA EXPRESION DE LOS GENES Elementos reguladores de los genes: Promotores. Elementos en cis y en trans. Enhancers, Silenciadores. Elementos Respuesta Promotor del Operon lac. Promotor de IL Regulación de la Transcripción del Operon lac. Activación de la transcripción de gln4 por NTCR Regulación de los genes: Lenta y fina. Regulación de la actividad de la ARN polimerasa La unión de las proteínas a su promotor regulan la iniciación de la transcripción Estructura de los motivos de los Factores de transcripción: Dedo de Zinc. Hélicevuelta-hélice. Cierre de leucina. Hélice-asa-hélice Acetilación, Fosforilación y metilación de Histonas: Proteína que se une a CREB y p300. Regulación transcripcional por acetilación y desacetilación de histonas Regulación de Factores de transcripción: Regulación del represor lac. Regulación de represor controlados por el mismo regulador Regulación de NF-kB. Diferentes niveles de la regulación de la expresión de los genes Transcripción de genes a RNA: Mecanismo de la transcripción reversa. Generación de RNA genómico retroviral. Perfil del alumno al egresar del curso: El estudiante manejará claramente el conocimiento respecto al flujo de la información genética desde el DNA y RNA como fuente de almacenamiento de los códigos celulares, hacia las moléculas intermediarias como el RNAm, RNAr o RNAhn y el destino final en forma de proteínas estructurales, funcionales o reguladoras. Consistentemente manejará los conceptos de regulación de la expresión genética, los mecanismos reguladores de la expresión de los genes, la importancia de los elementos implicados en cis y trans, y finalmente hará una integración de las respuestas bioquímicas, fisiológicas y genéticas, con los modelos de encendido y apagado de los genes. Marco conceptual: Materia de especialización. El curso está estructurado para consolidar el aprendizaje del concepto básico del gen y su funcionamiento. Se reconocerá el encendido y apagado de los genes y sus consecuencias en el flujo de la información genética. Se comprenderán los procesos esenciales de la expresión de los genes y los métodos moleculares que existen a la mano para determinar su presencia y su funcionamiento. El contenido estudiado aportará al estudiante los elementos necesarios para comprender las implicaciones y aplicaciones (biológicas, tecnológicas y éticas) del manejo de la información genética a nivel molecular. Con este curso se especializa y se proporciona una habilidad analítica en la biología molecular. El sentido analítico gestará una actitud de investigador al conocer la plasticidad de la información de la herencia. Proceso enseñanza aprendizaje Para cursar esta materia se debe asistir a las presentaciones que hace el profesor responsable del curso y los invitados especialistas en cada una de los temas del curso. Las

4 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 molecular de los ácidos nucleicos 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 transmitir el conocimiento, fomentando la habilidad de orador como la de diseñador de material audiovisual para reforzar las disertaciones cotidianas. Actividades de evaluación La calificación será emitida después de presentar 5 exámenes parciales, el primero respecto a la estructura y función del DNA, el segundo referente a transcripción y regulación transcripcional, el tercero respecto a traducción y regulación postraduccional, el cuarto sobre receptores y transducción de señales y el último respecto a la detección funcional de genes. Las evaluaciones consisten en la presentación y discusión de material científico publicado y la resolución de un cuestionario sobre la temática revisada. Acreditación. Para acreditar el estudiante no deberá faltar a ninguna de sus presentaciones y se requiere la asistencia al 80% de las demás sesiones. El promedio de la calificación en sus actividades de evaluación deberá ser de 8.0. Bibliografía MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL. (2007) Alberts, B. Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P 5ª Edición. MOLECULAR CELL BIOLOGY. (2003) Darnell, Lodish, Baltimore. 5a. Ed.

5 THE CELL a molecular approach. (2007) Geoffrey M. Cooper. 4a. Ed. GENES IX. Lewin, B. (2007) Oxford University Press, New York. EEUU. GENETICS: Analysis of Genes and Genomes. (2005) Daniel L. Hartl y Elizabeth W. Jones. 6 a Ed. BIOQUÍMICA. Mathews Van Holde Ahern. (2003) Ed. Addison Wesley. 3ª Edición. LEHNINGER, PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY (2008) David L. Nelson y Michael M. Cox, Worth Publishers. 5 a Edición. BIOLOGÍA MOLECULAR DEL GEN. (2006) James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine y Richard Losick. Editorial Médica Panamericana. 5 a Edición. Artículos relacionados con los temas.

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