CONTENIDO PROGRAMÁTICO Fecha Emisión: 2015/09/30 Revisión No. 2 AC-GA-F-8 Página 1 de 9 GENÉTICA MOLECULAR CÓDIGO 42212 PROGRAMA Biología Aplicada ÁREA Y/O COMPONENETE DE Molecular y Celular FORMACIÓN SEMESTRE IX PRERREQUISITOS Biología celular e histología, Genética COORDINADOR Y/O JEFE DE ÁREA María Alejandra Jaramillo DOCENTE (S) Johana Carolina Soto Sedano CRÉDITOS ACADÉMICOS 4 JUSTIFICACIÓN No existe ningún área en la Biología moderna que haya aumentado tanto su caudal de conocimientos en los últimos 60 años como es la Genética a nivel molecular. Este conocimiento va más allá de la descripción puramente teórica de los eventos moleculares que suceden al interior de las células, pues su aplicación ha tenido consecuencias aplicadas en muchos campos de la Biología y la Medicina. Por un lado, el desarrollo de las técnicas de ingeniería genética se basa en la comprensión de los aspectos moleculares de los procesos genéticos. Por otro lado, la descripción detallada de genomas de eucariotas y procariotas permite tener una visión general y pero todavía muy parcial de cómo funcionan los organismos. La aplicación de estas técnicas a su vez, nos permiten la expansión y profundización del conocimiento de los sistemas genéticos de los organismos con su consecuente aplicación, lo que ha generado un auge sin precedentes del desarrollo de las industrias biotecnológicas. La producción de nuevas vacunas, agentes terapéuticos, sistemas de diagnóstico, la identificación molecular de especies, las aplicaciones industriales de nuevas enzimas, la producción de nuevas variedades agropecuarias y de alimentos novedosos, la creación de nuevas especies, el estudio de los ADNs antiguos, etc. son algunas de las áreas que se han beneficiado de estos conocimientos. Hoy en día prácticamente todas las áreas de la Biología emplean métodos moleculares para su avance, lo que genera la necesidad de conocer estas técnicas y de interpretar sus resultados. OBJETIVO GENERAL Profundizar en algunos aspectos de la replicación, transcripción y traducción de eucariotes Página 1 de 9
y procariotes y correlacionar este conocimiento con la estructura de los genomas de estos grupos, e introducir a los estudiantes en la comprensión e interpretación de las técnicas moleculares más relevantes. COMPETENCIA GLOBAL Conoce y correlaciona los procesos de replicación, transcripción y traducción de eucariotes y procariotes, y comprende e interpreta las técnicas moleculares más relevantes. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS 1. Conoce los mecanismos de replicación, transcripción y traducción de material genético en archeas, bacterias y eucarias. 2. Correlaciones los mecanismos de replicación, transcripción y traducción con estructura de los genomas de archeas, bacterias y eucarias. 3. Conoce los aspectos teóricos de las principales técnicas de moleculares y de ingeniería genética básica. 4. Redacta textos en lenguaje científico que den cuenta del conocimiento sobre un determinado tema y las técnicas experimentales usadas para su estudio. 5. Interpreta los resultados obtenidos mediante las técnicas básicas de biología molecular e ingeniería genética, que le permiten juzgar el valor de la información presentada en artículos científicos y de sus aportes. 6. Refuerza el uso de inglés para el estudio de literatura científica a través del análisis libros y artículos en este idioma, de videos sobre temas específicos y de presentaciones en inglés. Página 2 de 9
CONTENIDOS SEMANA TIPO DE CLASE FECHA TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA A DESARROLAR EN LA CLASE PRESENCIAL 1 TEORIA Semana 1 Introducción Actividad 1. A tale of two plagues 1 TEORÍA Semana 1 Revisión cuestionario de repaso DNA o RNA son materiales genéticos Nucleótidos que componen el DNA La doble hélice El DNA son dos cadenas antiparalelas Estructuras inusuales del DNA: inversiones repetitivas, palíndromes, hairpins, cruciformes Denaturación hibridación de ácidos nucleicos Nucleótidos del RNA Estructuras tridimensionales del RNA ACTIVIDADES ACADÉMICAS INDEPENDIENTES QUE DEBE DESARROLLAR EL ESTUDIANTE Actividad: Cuestionario de repaso Técnicas para escribir en lenguaje científico Presentación de reseña en inglés Lectura recomendada: Nelson y Cox, 2005 pag 273-293 OVA: Capítulo manipulación de microorganismos 2 LABORATORIO Semana 2 Discusión de información Preparar OVA: Extracción de manipulación de Ácidos nucleicos microorganismos Caracterización ácidos nucleicos Mecanismos de variabilidad genética en bacterias Mapeo por conjugación 2 LABORATORIO Semana 2 Discusión extracción de ácidos nucleicos Preparar OVA: Enzimas Guía Bioinformática I 3 LABORATORIO Semana 3 Discusión enzimas Discusión caracterización Preparar OVA: pasos para clonar ácidos nucleicos Quiz 3 LABORATORIO Semana 3 Discusión caracterización ácidos nucleicos Discusión pasos para clonar Actividad: Interpretación de la Información científica I Preparar OVA: (tipos de librerías genéticas) Página 3 de 9
4 LABORATORIO Semana 4 Discusión Clonación (tipos de librerías genéticas) Cómo se estudia la actividad génica? Quiz Actividad: Ejercicios Ingeniería genética 4 LABORATORIO Semana 4 Ejercicios Ingeniería Genética 5 TEORÍA Semana 5 Ejercicios Ingeniería Genética 5 LABORATORIO Semana 5 Visita al laboratorio 6 TEORÍA Semana 6 Discusión Interpretación de la información científica 6 LABORATORIO Semana 6 I Parcial Actividad: Algunos experimentos clásicos de la Biología Molecular 7 TEORÍA Semana 7 Discusión: Algunos experimentos clásicos de la Biología Molecular 7 LABORATORIO Semana 7 Replicación del ADN DNA polimerasa I Horquilla de replicación Fragmentos de Okazaki Iniciación y terminación de replicación en procariotes y eucariotes Presentación reseña en inglés 8 TEORÍA Semana 8 Reparación y recombinación del DNA Mutaciones puntuales, inserciones, deleciones Mutaciones espontáneas e inducidas Algunos ejemplos de mecanismos de reparación: Mismatch repair, Baseexision repair, Nucleotide-excision repair, DNA fotoliasas Error-prone repair Recombinación del DNA: el papel de la proteína RecA Principios de recombinación en eucariotes Presentación reseña en inglés Lectura recomendada: Nelson y Cox, 2005 Pag 950-963 Lectura recomendada: Rusell, 2010 Pag 130-143 y 146-150 Actividad: Mutaciones de cambio de marco de lectura 8 LABORATORIO Semana 8 Transcripción en Lectura recomendada: Nelson y Página 4 de 9
procariotes Síntesis de RNA dependiente de DNA La RNA polimerasa y sus subunidades El factor sigma Reconocimiento, iniciación, elongación, terminación Promotores: +1, región 10, región 35 y otros elementos Terminadores: dependientes de rho, independientes de rho 9 TEORÍA Semana 9 Regulación de la expresión en procariotes Regulación de la expresión en procariotes Represores, activadores, regulación positiva y negativa operones Ejemplos de operones: lac, trp Presentación reseña en inglés 9 LABORATORIO Semana 9 Transcripción en eucariotes Transcripción en eucariotes Las RNAs polimerasas eucarióticas Factores accesorios: factores generales, factores upstream, factores inducibles Promotores de RNA pol I, II y III El aparato basal de la RNA pol II y sus elementos cortos Enhancers Redes genéticas Presentación reseña en inglés 10 TEORÍA Semana 10 Procesamiento del mrna en eucariotes Procesamiento del mrna en eucariotes Procesamiento del mrna: adición de cap, splicing, adición de poli A Splicing Procesamiento de otros Cox, 2005 995-1003 o Clark. 2005. Molecular Biology, PP 133-145 Actividad: Guía bioinformática II Introducción al manejo de secuencias Lectura recomendada: Nelson y Cox, 2005 1081-1087 y 1092-1097 Lectura recomendada: - Nelson y Cox, 2005 1002-1006 - Artículo redes genéticas Actividad: Interpretación de la información científica II Lectura y discusión del artículo: Why the activity of a gene depends on its neighborns. Feverborn and Cook 2015. Lectura recomedada: Nelson y Cox, 2005 1007-1020 Página 5 de 9
RNAs Ribozimas 10 LABORATORIO Semana 10 El papel de los RNA no codificantes El papel del dsrna mirna, irna, riboswithches Presentación reseña en inglés 11 TEORÍA Semana 11 Discusión artículo Interpretación de la información científica II 11 LABORATORIO Semana 11 El Código Genético Descubrimiento del código genético Codones de iniciación y terminación Universalidad del código genético Marco de lectura o Degeneración del código genético o Excepciones a la universalidad. aa 22 12 TEORÍA Semana 12 Parcial II 12 LABORATORIO Semana 12 La traducción Activación de aminoácidos: aminoacyl-trna sintetasas Iniciación en procariotes y secuencias Shine-Dalgarno Iniciación en eucariotes Formación del enlace peptídico Translocación Terminación 13 TEORÍA Semana 13 Discusión del genoma de las archeas Descripción general de genomas Características de los genomas procarióticos Características de los genomas eucarióticos El tamaño de los genomas o La estructura de los cromosomas procarióticos y eucarióticos 13 LABORATORIO Semana 13 DNA repetitivo y no repetitivo Lectura recomendada: Cech T.R and Steitz, J.A. 2014. The non coding RNA revolution - Trashing Old Rules to Forge New Ones. Cell 157, 77-94. Lectura recomendada: Nelson y Cox, 2005 Pag 1034-1044 Lectura recomendada: Nelson y Cox, 2005 Pag 1044-1064 Actividad: El genoma de las archeas Lectura recomendada: Krebs et al., 2006 Pag 72-94 Página 6 de 9
La paradoja del valor C DNA satélite, mini y microsatélites Papel de los elementos genéticos transponibles Evolución de los genomas 14 TEORÍA Semana 14 Genómica de los organelos La hipótesis endosimbióntica Características de los genomas mitocondriales Características de cloroplastos vegetales Discusión artículo actividad 16 Lectura recomendada: Alberts et al., 2002. The Cell. Pag. 808 816 Guia Bioinformática III 14 LABORATORIO Semana 14 Mapeo Diferencias entre mapas genéticos y mapas físicos Recombinación como estimativo de las distancias genéticas Mapas físicos 15 TEORÍA Semana 15 Marcadores moleculares Proteínas ADN Usos de los marcadores 15 LABORATORIO Semana 15 Secuenciación Secuenciación de genomas Contig Assembly and Shot Gun assembly Next Next Generation Sequencing. El futuro es hoy Consideraciones sobre Genómica y Proteómica 16 TEORÍA Semana 16 Presentación de genómica (Guía bioinformática III) 16 LABORATORIO Semana 16 Discusión artículo Interpretación de la información científica III Examen final de teoría (fecha por definir) Lectura Recomendada: Brown 2007, Pag 63-82 Lectura recomendadas: Brown 2007, Pag 82-95 y 112-121 Lectura recomendadas: Brown 2007, Pag 82-95 y 112-121 Actividad: Interpretación de la información científica III - - - SISTEMA DE EVALUACIÓN Página 7 de 9
Actividad a evaluar Corte 1 (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%) Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor % Quizzes 2 15% 2 15% 1 5% Tareas/ejercicios 3 10% 1 5% 2 Bioinformática 1 10% 1 10% 1 10% Aná. Inf. cientifica 1 15% 1 15% 1 15% Parcial 1 40% 1 40% 1 40% Entregas texto 1 10% 1 15% 1 15% Presentación reseña en inglés 5% BIBLIOGRAFÍA 1. Nelson. D. y Cox. M. 2005. Lehninger Principles of Biochemistry. 4 th Ed. W.H. Freeman and Company. 2. Watson J.D., Baker, T.A, Bell, S.P, Gann, A., Levine, M and Losik, R. 2005. Biología Molecular del gen. Ed. Panamericana. 3. Reece, R.J. Analysis of genes and genomes. 2004. John Wiley & Sons Ltd. 4. Krebs, J.E., Goldstein, E.S and Kilpatrick, S.T. 2006. Lewin s Essential Genes. 2 nd Ed.Jones and Bartlett publishers. 5. Brown T.A.. Genomes 3. 2007. Ed Garland Science. 6. 5. Russell P.J. igenetics. 2010. 3rd Ed. 2010. 7. Clark. Molecular Biology. Understanding the Genetic Revolution. 2005. Elsevier. 8. Lewin, B. Genes VIII. 2000. Oxford University Press. 9. Griffiths, A.J.F., Miller, J.H., Suzuki, D.T., Lewontin, R.C.A.. and. Gelbart, W.M An Introduction to Genetic Analysis. 2005. Freeman And Company. New York 10. Griffiths, A.J.F., Miller, J.H., Suzuki, D.T., Lewontin, R.C.A.. and. Gelbart, W.M An Introduction to Genetic Analysis. 2000. Freeman And Company. New York Disponible gratuitamente en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=books 11. Watson,J.D., Baker, T.A., Bell., S.P., Gann, A., Levine, M and Losick, R. 2004. Fifth Edition. Benjamin Cuumins-CSHL Press. 12. Bourgaize, D., Jewell, T.R and Buiser, R.G. 2000. Biotechnology: Demistifying the Concepts. 13. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K, Walter, P. Molecular Biology of the Cell. Fourth Edition. 2002. Garland Science Página 8 de 9
14. Snustad, D.P. and Simmons, M.J. Principles of Genetics. 1999. John Wiley and Sons. Inc. 15. 16. 17. MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES 1. Glosario 2. Preguntas de repaso 3. Material Multimedia 4. Enlaces en la red 5. Curso virtual: NOTA TODA LA INFORMACIÓN DEL CURSO SE ENCUENTRA DISPONIBLE EN EL AULA VIRTUAL - Discusión actividad 4 - Algunos experimentos clásicos de la Biología Molecular - El trabajo de Watson y Crick La prueba de complementación y la idea de gen Página 9 de 9