Curso de Biología Molecular para estudiantes de pregrado en la Facultad de Medicina Código: 2017981 Coordinadora: Luz Helena Aranzález R. Profesor Asociada, Departamento de Ciencias Fisiológicas (2 Créditos) La biología molecular es una asignatura básica que da fundamento a la actividad profesional médica y en general a todas las profesiones del área de la salud. Por medio de ellas el alumno adquirirá las bases moleculares relacionadas con la salud y la enfermedad, las cuales darán fortaleza científica a las habilidades y destrezas profesionales. Justificación: Los más recientes descubrimientos y desarrollos científicos que involucran a la biología molecular, han transformado de manera rápida el área médica en todo el mundo. Los nuevos avances han permitido conocer las bases moleculares, no solo de la salud si no de muchas enfermedades, aportado herramientas básicas a los profesionales de la medicina y de la salud humana y animal en general. Estas herramientas han contribuido al avance de los procesos de diagnóstico, tratamiento, pronóstico y prevención de muchas enfermedades. Es posible que los conocimientos derivados de la biología molecular, además de permitir una mayor comprensión de la fisiopatología, sean útiles para la prevención y el manejo de diferentes procesos patológicos como los infecciosos, los crónicos, los degenerativos, el cáncer y el envejecimiento. El continuo progreso en el entendimiento de los eventos celulares y sus aplicaciones en la medicina hacen indispensable que el médico esté familiarizado con los fundamento de la biología molecular. Es necesario, desde los primeros semestres de la carrera de medicina, facilitar la adquisición de conocimientos que permitan la comprensión de los mecanismos involucrados en los diferentes procesos celulares. Estos conocimientos serán ampliados en el transcurso de la carrera y permitirán al profesional de la salud, en su ejercicio profesional, comprender la literatura médica reciente en la que la investigación básica cada vez más, es un componente obligado. En este sentido la formación básica, posibilita el autoaprendizaje y la actualización a través de la comprensión de la literatura clínica y científica necesarias para el ejercicio médico general y especializado. Asimismo, los componentes básicos de la formación médica, brindan una oportunidad para que algunos estudiantes puedan escoger en forma temprana la senda de la investigación básica médica en estudios posteriores de maestría y/o doctorado. A continuación se presenta el programa de un curso de biología molecular dirigido a estudiantes de pregrado de los primeros semestres de las carrera de la salud humana y animal, con una perspectiva práctica. En el contenido y organización de este curso se enfatizará la estrecha relación entre los aspectos básicos presentados y discutidos en el aula de clase y los componentes prácticos desarrollados en la sesiones de laboratorio. Este curso resaltará el fundamento, los métodos y procedimientos involucrados en pruebas diagnósticas seleccionadas. OBJETIVO GENERAL: Lograr que los estudiantes de pregrado tengan un panorama actualizado de los diferentes fundamentos teóricos y prácticos, relacionados con el uso y la interpretación de procedimientos y técnicas diagnósticas bioquímicas y moleculares de más frecuente uso en el ejercicio médico profesional. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1. Lograr que el estudiante desarrolle una visión integral que le permita correlacionar las nociones moleculares con aquellas propias de la fisiología celular, tisular y del organismo como un todo. 2. Fomentar en el estudiante el entendimiento de las bases moleculares que dan soporte a la salud y a las alteraciones que permiten entender los mecanismos propios de la enfermedad. 3. Incentivar en el estudiante la aplicación sistemática del método científico en la identificación, el análisis y la solución de los problemas de la salud humana y animal. 4. Lograr que los estudiantes hagan uso sistemático de la terminología y del lenguaje relacionado con las diferentes técnicas utilizadas en el laboratorio de biología molecular. 5. Desarrollar en los estudiantes las habilidades que le permitan comprender los fundamentos, aplicar los criterios de selección y entender el alcance y las limitaciones de las diferentes técnicas de biología molecular. 6. Desarrollar en el estudiante la capacidad de interpretar acertadamente los resultados obtenidos con las técnicas más frecuentemente utilizadas en biología molecular. 7. Ejemplificar con los eventos de reparación del material genético, la regulación de la expresión genética y la clonación molecular de genes, los aspectos conceptuales y prácticos del diagnóstico molecular. 8. Fomentar actitudes y valores éticos relacionados con la utilización de las técnicas moleculares. ACTIVIDADES PROPUESTAS METODOLOGIA: Esta es una asignatura de métodos y técnicas basada en clases magistrales, seminarios y laboratorio. Se utilizarán programas de aprendizaje de la biología molecular asistida por computador. El laboratorio se realizaran con la correlación biología molecular – práctica clínica y solución de problemas. Se pondrá a disposición del estudiante una guía introductoria de la actividad a realizar que contiene los objetivos, principios teóricos, metodología y bibliografía. El estudiante al finalizar el curso estará en capacidad de elaborar un informe crítico sobre las actividades realizadas y logros obtenidos, el cual tendrá una asignación cuantitativa como componente integral del curso teórico práctico en el que participan otros profesores. Intensidad horaria semestral de 96 horas de las cuales 60 serán presenciales y 36 para la revisión de la literatura. Este curso se realizará durante dos días a la semana en el horario de la mañana y tarde. Se conformarán grupos de estudiantes no mayor a 30 estudiantes por grupo. A su vez el grupo de los (30 estudiantes) formarán subgrupos de trabajo de 5 personas para desarrollar la parte de laboratorios y seminarios. EL CONTENIDO EDUCATIVO DEL CURSO: Reestructuración de la información Estructura ácidos nucleicos – Acción de las enzimas de restricción Clase Magistral (6 hrs): Revisión de la estructura de los ácidos nucleicos, DNA y RNA. Actividad enzimática sobre el DNA y el RNA (polimerasas, ligasas, topoisomerasas y RNAsas). Laboratorio: (3 hr): Obtención de muestras, extracción y purificación de DNA y RNA de células eucariotas. Extracción de DNA de linfocitos a partir de sangre total. Toma de muestras de sangre, separación de linfocitos de las otras células mediante centrifugación, extracción, purificación y almacenamiento del DNA. Transcripción de la información, Síntesis de cDNA, Traducción de la información y Síntesis de proteínas Clase Magistral (9 hrs): Bancos de cDNA, Purificación del mRNA, síntesis de cDNA, degradación del mRNA y síntesis de DNA de doble hebra (dsDNA). Estructura, función y replicación de las macromoléculas de información: Clase Magistra (9 hrs): Bioquímica de la comunicación extracelular, membranas celulares, glicoproteínas, transporte celular y matriz extracelular Enzimas de restricción y mapas de restricción Clase magistral (6 hrs): Clasificación de enzimas de restricción, nomeclatura, especificidad de sitios de restricción y mecanismos de las enzimas de restricción. Utilización en estudio de polimorfismo asociado a patologías o variantes genéticas. Mapas de restricción, visualización e interpretación de los patrones de fragmentación en el estudio de diferentes tipos de enfermedades humanas. Mutación 5.A. Clase Magistral (3hrs): Hibridación de una sonda (ASO = Allele Specific Oligonucleotide) Anemia falciforme, ejemplo de una patología molecular que consiste en la sustitución de A por T en el codón 6 (6-Glu) en uno de los genes de la globina. Seminario (3 hrs): Reconocimiento del portador sintomático y asintomático a partir del DNA de un sujeto que es revelado con sondas y su respectivo análisis de resultados; (homocigoto normal), (homocigoto mutado) y (heterocigoto). Electroforesis de DNA y PCR Clase Magistral: (3 hrs): Digestión de fragmentos de DNA utilizando enzimas de restricción. Principio de la electroforesis. Marcadores de peso molecular. Tinción y visualización en cámara de luz UV. Interpretación de electroforesis de DNA en casos clínicos específicos: publicados en artículos científicos Clase Magistral (3hrs): La PCR (polymerase chain reaction), es una técnica que nos permite amplificar secuencias específicas de DNA. Fundamento de cada una de las etapas del ciclo de amplificación (desnaturalización, hibridación de primers y elongación). Detección del fragmento amplificado Seminario de PCR (3 hrs): Realización de una técnica utilizando un Kit con diagnóstico preciso de un trastorno hereditario o adquirido relacionado con una patología representativa en medicina. Clonación Molecular: Clase Magistral (6 hrs): Clonación molecular a partir de fragmentos de DNA en el seno de un vector (plásmido, cósmido, bacteriófago o -YAC- yeast artificial chromosome) y su posterior amplificación en el interior de E.coli o levadura. Selección de los clones por resistencia a antibióticos. Discusión sobre la batería de enzimas utilizadas en la tecnología de la clonación molecular. Analizar la genoteca (library) de un genoma estudiado. Secuenciamiento de DNA Clase Magistral (3 hrs): Métodos de secuenciamiento de DNA. Secuenciamiento mediante análogos dideoxi (dideoxirribonucleosido trifosfato). Separación de fragmentos de DNA sintetizados e interpretación de la secuencia. Secuenciamiento automático de DNA. Ética y técnicas de biología molecular, Genética molecular, Terapia oncológica y prevención del cáncer e investigación básica Clase Magistral (3 hrs): Aspectos éticos de la práctica en biología molecular. Aspectos éticos, sociales y legales asociados al proyecto de secuenciamiento del genoma humano, que involucran a los profesionales de la medicina y de la salud. Carácter, tipo y ponderación de las pruebas Evaluaciones % 1. Parcial (Preguntas de escogencia múltiple) 35 2. Seminario 15 3. Laboratorio 15 4. Final (Preguntas de escogencia múltiple y abiertas) 35 Total 100 BIBLIOGRAFÍA Joyce GF. Directed Evolution of Nucleic Acid Enzymes. Annual Review of Biochemistry, Vol. 73: 791-836, Jul 2004 Kunkel TA, Erie DA. DNA Mismatch Repair. Annual Review of Biochemistry, Vol. 74: 681-710, March 2005 Johnson A, O'Donnell M. Cellular DNA Replicases: Components and Dynamics at the Replication Fork. Annual Review of Biochemistry, Vol. 74: 283-315, July 2005 Mark R, Cookson MR. 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Read (3era edición) Mc Graw Hill BIOLOGIA MOLECULAR E INGENIERIA GENETICA: Conceptos, técnicas y aplicación en ciencias de la salud. José Luque, Angel Herraez Harcourt BIOQUIMICA MEDICA: John W Baynes, Marek H Dominiczak (segunda edición) Elsevier Mosby