BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: QUÍMICO FARMACOBIÓLOGO

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1 BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: QUÍMICO FARMACOBIÓLOGO ÁREA ESPECÍFICA DE: MICROBIOLOGÍA NOMBRE DE LA ASIGNATURA: GENÉTICA MICROBIANA CÓDIGO: LQF 308 FECHA DE ELABORACIÓN: MARZO 2002 NIVEL EN EL MAPA CURRICULAR: TIPO DE ASIGNATURA: FORMATIVO CIENCIA DEL PERFIL PROFESORES QUE PARTICIPARON EN SU ELABORACIÓN: M. en C. León Tello Gloria M. en C. Luzuriaga Galicia Jesús M. en C. Meneses Sánchez Maria de la Cruz M. en C. Pazos Salazar Nidia Gary M. en C. Ruiz Tagle Alejandro M. en C. Téllez Osorio Carlos HORAS DE TEORÍA: 0 HORAS PRÁCTICA: 3 CRÉDITOS: 3 PRE-REQUISITOS: Sin requisitos RECOMENDACIONES: Conocimientos de las características de células procarióticas: estructura de membranas y paredes celulares bacterianas. Conocimientos de síntesis de proteínas, síntesis de ácidos nucleicos bacterianos y virales, propiedades de partículas virales y proteínas con actividad enzimática. PRESENTACIÓN GENERAL DEL PROGRAMA Esta asignatura se ubica en los últimos bloques de la Licenciatura en Químico Farmacobiólogo y pertenece al nivel formativo. Es una disciplina encargada de estudiar y describir los procesos bioquímicos y moleculares del material genético de los microorganismos; su estudio se fundamenta en la aplicación de técnicas de biología molecular que pueden hacerse extensivos a procesos biotecnológicos y de diagnóstico en algunas enfermedades.

2 La finalidad de la materia es proporcionar al alumno un panorama general de los procedimientos de regulación genética y diferentes técnicas que permiten abordar el estudio de los procesos biológicos en los microorganismos en tres grandes bloques: reproducción, trascripción y traducción. De esta manera, se pretende promover en el alumno un interés por la investigación que tiendan a la solución de problemas sociales, tales como el desarrollo de nuevos productos biológicos para prevención de enfermedades. Esta asignatura guarda una relación importante con materias que la anteceden como son: Bioquímica, Virología y Bacteriología, por lo cual es recomendable que el alumno que curse genética microbiana, haya acreditado dichas asignaturas. En adición, la genética microbiana se presenta como un soporte para materias que se encuentran en otros bloques de la carrera, tales como Biotecnología. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO 1.- Conocer las técnicas de uso común y especializado que permiten detectar algunas moléculas importantes para los microorganismos (ácidos nucleicos y proteínas), así como la aplicación de dichas técnicas en el diagnostico de enfermedades. 2.- Describir los principios básicos de la genética microbiana y sus aplicaciones en la investigación medica, farmacéutica e industrial. 3.- Establecer que los microorganismos son herramientas útiles en el área biotecnológica, que entre otras finalidades, busca mejorar la calidad de vida de la población. 4.- Explicar los mecanismos moleculares por los cuales las bacterias regulan su expresión genética. CONTENIDO Y ESQUEMA DEL CURSO UNIDAD I. GENOMA BACTERIANO 10 Horas La información genética de un microorganismo se refleja en sus capacidades metabólicas, entre las que se incluyen síntesis de metabolitos, resistencia a antibióticos y capacidad de desarrollar factores de virulencia, por lo cual es necesario analizar la estructura del genoma bacteriano y los agentes que pueden modificarlo OBJETIVOS DE LA UNIDAD 1.- Conocer las diferentes mutaciones que puede sufrir una bacteria, ya sea de forma natural o bien, inducida experimentalmente. 2.- Comprender las técnicas que nos permiten diferenciar bacterias silvestres de bacterias mutadas. I.1. Variabilidad genética y fenotípica de una bacteria. I.2. Mutaciones y selección de mutantes

3 I.2.1. Por deleción I.2.2. Por inserción I.2.3. Espontáneas I.2.4. Mutaciones auxotróficas I.2.5. Agentes mutagénicos UNIDAD II. REPLICACIÓN Y REPARACIÓN DEL DNA 8 Horas El ácido desoxiribonucleico (DNA) es la molécula en la que se alberga la información genética de cualquier célula y esta representada en un lenguaje de cuatro bases nitrogenadas donde la interacción entre ellas mantiene la arquitectura y estabilidad del ADN. La replicación, es decir, el mecanismo por el que se segrega la herencia genética es un proceso que debe cumplirse fielmente, evitando la introducción de errores que puedan repercutir en la sobre vivencia, lo que hace importante la revisión de este proceso, así como los mecanismos que lo regulan y mantienen. 1.-Comprender los eventos bioquímicos que regulan la duplicación del material genético en organismos procariontes. II.1. Estructura y reconocimiento del origen de replicación II.2. Sistema de primosomas y su función II.3. Sistema de replisomas, características y función II.4. Función de un cebador de ARN II.5. Sistema de reparación del ADN IV.5.1.Enzimas involucradas en la reparación y su regulación IV.5.2. Sistema SOS del ADN UNIDAD III. RECOMBINACIÓN GENÉTICA 8 Horas En los microorganismos se pueden presentar eventos donde se transfiere información genética por captación de DNA libre o de intercambio entre bacterias o bacteria y virus. Estos mecanismos traen como resultado la evolución del microorganismo receptor de material genético. Los genes transferidos pueden quedar libres en el citoplasma, o bien ser insertados en el genoma en forma de secuencias homólogas de DNA. 1.- Comprender los diferentes mecanismos que tiene un microorganismo para transferir información genética de manera natural y que también pueden ser útiles en forma experimental para el estudio de un microorganismo. III1. Modelo de Hollyday para la recombinación general III.2. Mecanismos de transferencia génica y su aplicación III.2.1. Transformación III.2.2. Transducción

4 III.3 III.2.3. Conjugación Elementos génicos desplazables III.3.1. Secuencia de inserción III.3.2. Transposición UNIDAD IV: FLUJO DE LA INFORMACION GENETICA EN BACTERIAS 10 Horas El genoma bacteriano contiene toda la información necesaria para cubrir los requerimientos celulares, dicha información fluye en forma unidireccional hasta llegar a la síntesis de proteínas con actividad enzimática o estructuras encargadas de mantener la arquitectura y el metabolismo celular. Durante este tránsito se debe sintetizar una molécula clave conocida como ARN mensajero mediante el proceso de transcripción; dicha molécula funciona como intermediario para interpretar ese lenguaje de cuatro bases en un lenguaje de 20 aminoácidos y se conoce como traducción. Estos dos procesos representan un aspecto clave para cumplir con la funcionalidad celular, por lo que se deben conocer los diversos elementos que intervienen en ellos, para así comprender el mecanismo de acción de las sustancias que los inhiben y su aplicación terapéutica. 1.- Describir las interacciones moleculares entre los ácidos nucleicos y la formación de una proteína en los organismos procariotes. IV.1. Características y funciones de la RNA polimerasa de E. coli IV.2. Propiedades de los centros promotores del ADN molde IV.3. Interacción entre RNA polimerasa, el molde de DNA y el RNA naciente IV.4. Síntesis de proteínas IV.4.1. Ribosomas IV.4.2. Enzimas que participan en la síntesis proteica (SP) IV.4.3. Características de los factores de iniciación, elongación y terminación en la SP IV.7. Sustancias que inhiben la SP UNIDAD V: REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA EN PROCARIOTAS 12 Horas La expresión genética implica un desgaste metabólico enorme para la célula, por esto la energía debe administrarse de manera óptima evitando la expresión innecesaria de genes. En la regulación de dichos genes intervienen propiedades inherentes a la molécula de DNA, así como factores celulares; para la comprensión de esto resultan útiles los modelos procariotes que permiten familiarizarnos con esto eventos y de este modo entender la regulación en células más evolucionadas. OBJETIVOS DE LA UNIDAD 1.- Comprender los mecanismos bioquímicos que permiten regular la expresión de un gen en las bacterias y como en los virus estos mecanismos permiten la desviación de su replicación. V.1. Características del operon como una unidad coordinada de expresión genética

5 V.2. Genes reguladores e inhibidores de un operon V.3. Caracterización del operon de la lactosa V.4. Caracterización del operon del triptófano V.5. La atenuación como un mecanismo clave de control de los operones para la biosíntesis de aminoácidos. VII.6. Fago lambda como un modelo de 2 centros promotores para su replicación METODOLOGÍA: Las formas de trabajo que se utilizan para impartir esta materia son: - Presentación oral de los temas del curso, empleando como recursos didácticos proyectores de acetatos y diapositivas. - Discusión y comprensión de artículos científicos (por equipo), para estimular y promover la reflexión, el análisis y la síntesis de un documento, así como el trabajo en equipo. - Investigación documental de un tema concreto en inglés, para fomentar los hábitos de lectura y práctica del idioma inglés. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Examen ordinario Tres partes durante el curso 80% de la calificación final Participación y discusión de artículos 20% de la calificación final El derecho de evaluación ordinaria será con el 80% de asistencia. Examen extraordinario Evaluación final de todo el curso La discusión de artículos da derecho al examen, así como al menos el 70% de asistencia. INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA A UTILIZAR Acetatos, diapositivas, retroproyector, cañón, computadora BIBLIOGRAFÍA BASICA 1) Stryer, L. Bioquímica. Ed. Reverté S.A ) Lewin, B. Genes VII. Oxford University Press. Inc., New York ) Hayes, William. The Genetics Of Bacteria And Their Viruses: Studies In Basic Genetics And Molecular Biology / William Hayes BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: 1) Lehninger. Bioquímica. Ed. Omega S.A. Barcelona