Biologia molecular - UCCuyo Sede San Luis

PROGRAMA DE : Biología Molecular.
1. Contenidos Mínimos del Plan de Estudios , según Res HCSUCC 182/98
y Res ME 33/99
Síntesis :
Se desarrollan los conocimientos sobre las estructuras y funciones básicas de las células
y tejidos en el organismo humano. Comprende la estructura general y organización funcional
de las células.
Estructura y función celular de los diferentes tejidos con énfasis en aspectos de
relevancia clínica y de investigación.
El planteo sobre el que se asienta el presente Diseño Curricular, además de lo
descripto acerca de la especificidad de la Biología Molecular, es la Educación por
Competencias.
Hablar de competencias en Educación Médica, es hablar de una combinación
integrada de conocimientos, habilidades y actitudes que conducen al futuro profesional a un
desempeño adecuado y óptimo, que le permitirá resolver las situaciones que la práctica
profesional supone, en diversos contextos. Esas competencias se verán reflejadas en las
expectativas de logro planteadas.
Las clases se desarrollan durante el primer semestre del segundo año de la Carrera de
Medicina, con un despliegue cuatrimestral, una carga horaria semanal de 2 hs. y una carga
horaria total de 32 hs. De las 32 hs. totales, éstas serán distribuidas en: 60% de clases teóricas
a dictarse en: aulas de la UCCuyo Sede San Luis y el 40% de clases prácticas a distarse en los
Laboratorios de la UCCuyo Sede San Luis.
Contenidos Básicos :
Introducción a la biología celular y molecular. Métodos de estudio de las estructuras
composición y función de organoides. La membrana celular. Citoesqueleto y motilidad
celular. Sistemas de endomembranas. Mitocondrias. El núcleo celular. División celular.
Meiosis y Mitosis. Procesamiento de la información genética y Comunicación intercelular.
2.Objetivos del Programa:
Son objetivos de esta materia:
• Introducir al estudiante en las diferentes aplicaciones de esta Ciencia en Medicina y en
Biotecnología
• Proveer los elementos necesarios para el diagnóstico de enfermedades genéticas e
infecciosas basado en la detección y caracterización genómica.
• Introducir las bases de la terapia génica y su potencial aplicación en la corrección de
enfermedades genéticas, degenerativas, infecciosas y tumorales
• Promover la comprensión de las vías de transducción de señales y su relevancia en los
procesos regulatorios de la proliferación celular, versus los que involucran la muerte celular
programada en el proceso tumorigénico.
3. Expectativas de Logro
Al finalizar el cursado de la Cátedra Biología Molecular, el alumno deberá haber
desarrollado las siguientes habilidades y/o destrezas:
• Incorporar el concepto de trabajo en equipo, reconoce y valora las habilidades y competencias
de otras profesiones sanitarias.
• Desarrollar una actitud científica que le permite buscar y analizar críticamente información.
• Desarrolla actividades de autoaprendizaje y/o de estudio independiente, tanto individual como
grupal
•
Respetar y hace respetar en todas las circunstancias, las normas de bio seguridad y asepsia
• Iniciarse en el conocimiento de las normas bioéticas al indicar estudios y/o tratamientos,
acudiendo al Comité correspondiente en situaciones dilemáticas
• Favorecer el pensamiento diagnóstico biológico-molecular aplicado.
4.Unidades didácticas
Unidad No 1: Ácidos nucleicos.
Estructura. Modelo de Watson y Crick. Tamaño de las moléculas. Propiedades del ADN en
solución. Desnaturalización y renaturalización del ADN. Efecto hipocrómico del ADN bicatenario.
Punto de fusión. Bases púricas y pirimidínicas. Nucleósidos y nucleótidos. Marcos de lectura.
Degeneración de codones. Codones sinónimos. Mutaciones: transiciones, transversiones,
inserciones, deleciones. Sitios preferenciales de mutaciones. Tasas de fijación de mutaciones.
Similitud y complementariedad de secuencias. Estructura secundaria del ADN monocatenario y de
secuencias invertidas repetidas. Formas alternativas del ADN bicatenario A, B, C, Z. ADN circular
covalentemente cerrado. Colinearidad de genes y proteínas procarióticos. Genes eucarióticos
interrumpidos. Exones e intrones. Genes yuxtapuestos o solapados. Replicación uni y bidireccional
del ADN.
Unidad No 2: Organización del genoma eucariótico
Tamaño genómico y contenido del genoma. Secuencias repetitivas y no repetitivas. Genes
estructurales. Genes eucarióticos: intrones únicos y exones conservados. Genomas secuestrados en
organelas. Genoma mitocondrial: recombinación y rearreglo. Cromosomas. Nucleosomas.
Enrollamiento y superenrollamiento del ADN. Organización octamérica de las histonas. Sitios
hipersensibles de ADN.
Unidad No 3: Organización de secuencias simples de ADN. ADN satélite. Minisatélites.
Transferencia de material genético. Transformación, transducción, lisogenia, conjugación.
Experimento de Griffith. Plásmidos. Generación de cadenas únicas para la conjugación.
Incompatibilidad y No de copias plasmídicas. Transposones.
Unidad No 4: Perpetuación del ADN
Replicón: unidad de replicación. Sitios de iniciación en procariotes y eucariotes. Genoma
bacteriano: replicón único. Cromosoma eucariótico: múltiples replicones. Rulos D. Replicones
lineales. Círculos rodantes. Primosoma y replisoma. Enzimas. Fragmentos de Okazaki. Horquilla
de replicación. Eventos de cebado en el origen. Sistemas que salvaguardan el ADN. Modificación y
restricción. Injurias del ADN: Distorsiones estructurales. Reparación: reparación directa; escisiónreparación; reparación de bases no complementarias; sistemas de tolerancia. Reparación postreplicación. Material genético de hongos, bacterias, virus y viroides. Modelos de replicación.
Priones: mecanismo postulado de propagación.
Unidad No 5: Enzimas.
ADN polimerasas ADN dependientes. Fragmento de Klenow. ARN polimerasa ARN dependiente.
Transcriptasas reversas. ADN ligasas. T4 polinucleótido quinasa. Desoxinucleotidil terminal
transferasa. Fosfatasas. Topoisomerasas. Exonucleasas y endonucleasas. Clasificación: I, II y III.
Enzimas termolábiles y termoestables.
Unidad No 6: Transcripción, Traducción y Control procariótico de la expresión génica.
ARN mensajero. ARN de transferencia. ARN ribosomal.
ARN polimerasa: core y factor sigma. Interacción de la ARN polimerasa y el promotor. Secuencias
consenso.
Operones: lactosa, triptófano y otros. Control de represores mediante inductores. Represión en sitios
múltiples. Control positivo y negativo. Represión por catabolitos. Control autógeno.
Estrategia de los bacteriófagos: cascada lítica y represión lisogénica. Bacteriófagos T7, T4, y
lambda.
Unidad No 7: Transcripción y procesamiento de ARN en eucariotes.
Complejo transcripcional: Promotores, factores y ARN polimerasas. Elementos de respuesta.
Potenciadores (enhancers). Regulación de la transcripción. Motivos dedo de zinc. Receptores de
esteroides. Proteínas hélice-rulo- hélice. Cremalleras de leucina. Splicing nuclear: cis y trans. El
genoma y su dinamismo. Recombinación de ADN. Transposones. Retrovirus y retroposones.
Rearreglo y amplificación.
Oncogenes. Virus transformantes. Contraparte celular de oncogenes retrovirales. Activación de
proto-oncogenes. Formación de tumores por pérdida de supresores. Inmortalización y
transformacíón. Oncoproteínas.
Unidad No 8: Técnicas de biología molecular.
Extracción de ADN y ARN. Hibridación molecular. Variantes. Sondas. Marcación radiactiva y no
radiactiva. Dot blot. Slot blot. Southern blot. Northern blot.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Booster PCR. Nested PCR. PCR asimétrica. PCR
reversa.
Reacción en cadena de la ligasa. Gap LCR. NASBA. Branched DNA.
Polimorfismo del tamaño de fragmentos de restricción (RFLP).
Secuenciación de ADN: métodos de Maxam-Gilbert y de Sanger.
Análisis representacional de diferencias (RDA).
Caminata cromosómica.
Unidad No 9: Vectores de expresión
Procariotas y eucariotas. Escherichia coli. Lac Z. Alfa complementación para reconocer plásmidos
recombinantes. Sistema de detección basados en la síntesis de enzimas reductoras de azúcares (Beta
galactosidasa). Colonias azules o blancas. IPTG.
Bacteriófagos lambda: gt 10 y gt 11.
Detección de colonias con proteínas recombinantes: método de tamizaje mediante anticuerpos o a
través de sondas.
Vaccinia. Baculovirus. Ventajas y desventajas de cada sistema.
Unidad No 10: Epidemiología molecular.
Utilización de diversas técnicas. Empleo de computadoras y programas especiales para establecer
dendogramas y árboles filogenéticos.
Unidad No 11: Terapia génica.
Terapia ex vivo e in vitro. Vectores. Liposomas. Virus: retrovirus, adenovirus, herpes, parvovirus.
Cultivos celulares. Ejemplos de importancia médica.
Unidad No 12: Proteínas.
Aminoácidos: estructura y clasificación de los mismos (polares y no polares). Unión peptídica.
Síntesis doméstica de péptidos. Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Propiedades
ácido básicas de aminoácidos, polipéptidos y proteínas. Punto isoeléctrico. Bases de la migración
electroforética.
Estructura secundaria: alfa y beta configuración. Estructura terciaria: proteínas globulares
(hemoglobina, mioglobina) y fibrosas (fibroína, queratina, colágeno). Alosterismo.
Análisis de aminoácidos: a) del amino terminal según el método del cloruro de dansilo; b) del
carboxilo terminal: carboxipeptidasa. Ruptura de enlaces S-S con beta mercapto etanol y
ditiotreitol. Hidrólisis completa y parcial.
Secuenciación peptídica. HPLC. Sanger. Reactivo de cloruro de dansilo. Reacción de Edman.
Análisis de Proteínas: a) electroforesis; b) columnas de intercambio iónico; c) reacción de la
ninhidrina.
Clivaje de proteínas: Bromuro de cianógeno. Corte con enzimas.
Desnaturalización de proteínas (pérdida de la estructura terciaria): detergentes, pH, temperatura,
urea, SDS, ácidos minerales, agitación y calor, solventes orgánicos; congelamiento /
descongelamiento, ultrasonido, luz UV, radiaciones gamma, rayos X.
Métodos de purificación de proteínas: a) Por tamaño molecular (diálisis y centrifugación); b) Por
solubilidad: precipitación isoeléctrica, precipitación por sales y fraccionamiento con solvente; c)
Columnas de Sephadex e intercambio iónico; d) Cromatografía de afinidad; e) Isoelectroenfoque; f)
SDS-PAGE; g) Cromatografía bidimensional en papel.
Métodos colorimétricos de cuantificación: Biuret, Bradford, Broensted - Lawry, Absorción de rayos
UV. Postulados de Pauling. Métodos inmunológicos de detección antigénica: inmunofluorescencia
directa e indirecta, inmunoprecipitación, contrainmu-noelectroforesis, aglutinación,
inmunoperoxidasa, ELISA, Western blot. Métodos radioisotópicos.
5 . Estrategias de Enseñanza y Aprendizaje
Las estrategias metodológicas pensadas para el abordaje de los contenidos propuestos, se
sustentan en el convencimiento de que sólo adquiriendo habilidades y/o competencias de “trabajo
en equipo” –que le permita al alumno (futuro profesional) conocer y valorar las habilidades y
competencias de otras profesiones sanitarias- y de “autoaprendizaje” -que le permitan mantenerse
adecuadamente actualizado, por lo que el “aprender a aprender”, es crucial en esta profesión -; es
que se puede asegurar un profesional ajustado a las necesidades y requerimientos devenidos de la
práctica profesional.
A partir de lo descripto, las estrategias de enseñanza que se desarrollaran en clase son:
"Clase magistral participativa", por lo que es la que permite el abordaje teórico conceptual.
En estas clases se utilizarán muestras de clasificaciones, tablas, fotografías macroscópicas y
microscópicas. Énfasis en la correlación anatomo-clínica.
• “Resolución casos clínicos y discusión sobre los mismos”, siendo casos el punto de partida
para adquirir nuevos conocimientos. Esta es una metodología para que el alumno aprecie las
aplicaciones o la relevancia de lo aprendido previamente, ya que deben participar
deduciendo a partir de datos aportados por el docente los síntomas y las alteraciones
•
bioquímicas que se pueden encontrar.
Tanto en esta última estrategia como en la anterior, se insiste en que el alumno venga a la
clase con el conocimiento previo adecuado sobre el tema a desarrollar para que pueda participar y
de esa manera se logre un aprendizaje significativo
• “Clases teórico-prácticas”, estudio de preparados histológicos y de piezas macroscópicas,
apoyándose en los conocimientos de Histología, de Anatomía Normal, de Fisiología, de
Inmunología, etc. que ya tienen los alumnos.
6 Evaluación y Promoción
La evaluación tendrá un carácter inicial, formativo y sumativo e incluye tanto aspectos del
conocimiento teórico como cuestiones “actitudinales”. Por ello se evalúa en forma “permanente y
continua”, durante el cursado la participación activa en las clases, el tipo de aporte realizado, la
actitud colaborativa, la puntualidad, la presencia y específicamente durante el desarrollo de los
seminarios donde se califica el desenvolvimiento en el trabajo en grupo, la investigación y el
desarrollo de lenguaje adecuado.
Además se tendrá en cuenta si los alumnos pueden aplicar y/o transferir a la práctica médica el
conjunto de saberes específicos y las habilidades éticas y valores desarrollados, a partir del trabajo
que la Cátedra propone.
De este modo, los criterios de evaluación serán los siguientes:
• Valoración del comportamiento individual durante la realización de los aprendizajes.
• Adquisición y/o alcance de los Objetivos y las Expectativas de logros.
Exámenes parciales.
• Hay 2 exámenes parciales durante el dictado de la materia.
• Cada uno de ellos consta de dos partes: una escrita y una oral-práctica.
Examen Final.
• Pueden acceder a rendir el examen final los alumnos que hayan aprobado los trabajos
prácticos, los exámenes parciales y hayan cumplido con el 75% de asistencia.
• El examen final posee un carácter integrador y deberá ser aprobado con 4 (cuatro)
• Se evaluará en el alumno la coherencia, la pertinencia, el vocabulario especifico de la
asignatura, la capacidad para formular y usar criterios, la fundamentación de las respuestas.
Para obtener la regularidad y poder rendir el examen final, el alumno debe poseer el 75% de
asistencia a las diferentes actividades planificadas y aprobar con 4 (cuatro) puntos o más, los
exámenes parciales o sus recuperatorios.
7 Bibliografía
Libros:
Watson, JD; Baker, TA.; Bell, SP; Gann, A; Levine, M; Losick, R. - Biología Molecular del Gen.
Quinta edición. 2006. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires.
Lodish, H; Berk, A; Matsudaira, P; Kaiser, CA; Krieger, M; Scott, MP; Zipursky, SL; Darnell, J. Biología Celular y Molecular. Quinta edición. 2005. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires.
Runge, MS; Patterson, C. - Principles of Molecular Medicine. Segunda edición. 2006. Humana
Press. Totowa, New Jersey.
Luque Cabrera, J; Herráez Sánchez, A. – Texto Ilustrado de Biología Molecular e Ingeniería
Genética. Primera edición. 2001. Editorial Harcourt. Madrid.
Cox, TM; Sinclair, J. - Biología Molecular en Medicina. Primera edición. 1998. Editorial Médica
Panamericana. Buenos Aires.
Otros:
http://www.pmci.unimelb.edu.au/core_facilities/manual/ (manual de biología molecular de acceso
gratuito en internet)
Medline www.ncbi.nlm.nih.gov