Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias Bioquímicas




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Universidad Nacional Autónoma de Méxicoposgradounam2documentos

Facultad de Química

Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias Bioquímicas

(Sede Cd. de México)

Curso de Biología Molecular. Semestre 2015-1.


Horario del curso: Martes y Jueves de 8:30 a 11:00 hrs

Lugar: Salón _H209__, Edificio de Posgrado.
Coordinadora: Dra. Patricia Coello Coutiño (5622-5280)

Departamento de Bioquímica, Facultad de Química, UNAM
Presentación del programa

Dra. Patricia Coello Coutiño

Agosto 5, 8:30 h
I. Estructura y función de ácidos nucléicos (Generalidades). Vías evolutivas a nivel molecular. Genes y genomas (fundamentos de genómica) (4 sesiones).

Dr. León Martínez Castilla

Departamento de Bioquímica FQ, UNAM. (5622-5377)

Agosto 5, 7, 12 y 14. Exámen Agosto 19 (Primera hora).

II. Genética Microbiana (3 sesiones)

Dra. Amelia Farrés González Sarabia

Departamento de Alimentos y Biotecnología, FQ, UNAM (5622-5348)

Agosto 19, 21 y 26. Examen Agosto 28 (Primera hora).

III. Replicación, reparación y recombinación de DNA (4 sesiones)

Dra. Patricia Coello Coutiño

Depto. Bioquímica, FQ, UNAM. (5622-5280)

Agosto 28, Septiembre 2, 4 y 9. Examen Septiembre 11 (Primera hora).

IV. Transcripción y procesamiento post-transcripcional (4 sesiones)

Dr. Roberto Coria Ortega

Departamento de Genética Molecular, IFC, UNAM. (5622-5652)

Septiembre 11, 18, 23 y 25. Exámen Septiembre 30 (Primera hora).

V. Traducción (4 clases)

Dr. Greco Hernández Ramírez

Instituto Nacional de Cancerología (5628-0433)

Septiembre 30, Octubre 2, 7 y 9. Exámen Octubre 14 (Primera hora).

VI. Regulación de la expresión genética en procariotes (4 sesiones)

Dr. Sebastián Poggio Ghilarducci

Depto. de Biología Molecular. IIB, UNAM (5622-8930)

Octubre 14, 16, 21 y 23. Exámen Octubre 28 (Primera hora).

VII. Regulación de la expresión genética en eucariotes (4 sesiones)

Dr. Felix Recillas Targa

Depto. de Genética Molecular. IFC, UNAM (5622-5674)

Octubre 28, 30 y Noviembre 4, 6. Exámen Noviembre 11 (Primera hora).

VIII. Técnicas de DNA recombinante (4 sesiones)

Dr. Juan Miranda Ríos

Depto. de Biología Molecular. IIB, UNAM (5622-6423)

Noviembre 11, 13, 18 y 20. Exámen Noviembre 25.

Consideraciones Generales


Objetivo General: que el alumno adquiera la información necesaria para conocer, discutir y analizar la manera en que la información genética está estructurada en los organismos procariotes y eucariotes, cómo se expresa y cuáles son los mecanismos involucrados en su control.

Métodos de enseñanza: es requisito indispensable que el alumno revise los capítulos sugeridos en cada tema, previamente a la clase. La información en la sesión de clase será presentada analizando los conceptos generales y revisando con detalle los mecanismos involucrados en los procesos estudiados. Los temas serán expuestos y discutidos basándose en los libros de texto recomendados en la bibliografía y se revisarán aquellos artículos cuyos contenidos sean relevantes para enfatizar los avances más importantes en el campo. En lo posible, los profesores asignarán ejercicios a los temas correspondientes, con el objeto de fomentar la participación activa de los estudiantes en el proceso enseñanza-aprendizaje. Es muy importante que cada alumno participe activamente en clase.

Consideraciones prácticas: se realizarán los exámenes parciales en fechas predeterminadas dentro del horario especificado para el curso. La calificación final será el promedio ponderado, según el número de clases, de las calificaciones parciales dadas por los profesores de cada tema. Estas serán de acuerdo al criterio que el profesor haya elegido para evaluar a los alumnos, la participación en clase es considerada en la calificación.

Literatura general de consulta

Las nuevas ediciones de los siguientes libros son adecuadas como material de consulta para el curso.

Alberts, Bray, Lewis, Raff, Roberts, Watson. 2007. Molecular Biology of the Cell. Garland Publishing Co. Quinta edición

Berg, P. and Singer, M. 1991. Genes and Genomes. University Science Books. Blackwell Scientific Publications.

Darnell, Lodish and Baltimore. 2002 en adelante. Molecular and Cell Biology. Scientific American Books. Freeman Co. NY.

Kornberg, A. and T. Baker. 1991. DNA replication. Second Edition. Freeman & Co.

Lewin, B. 2009. Genes IX. Oxford University Press. N.Y.

Watson, Hopkins, Roberts, Steitz and Weiner. 1987. Molecular Biology of the Gene. The Benjamin Cummings Publisher, Co.

TEMA I.

ORIGEN Y ANTECEDENTES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR. ESTRUCTURA DE ÁCIDOS NUCLÉICOS. CÓDIGO GENÉTICO. CONCEPTOS BÁSICOS DE EVOLUCIÓN MOLECULAR. CONCEPTO DE GEN. ORGANIZACIÓN DE GENOMAS.
Dr. León Martínez Castilla

(4 sesiones)
Objetivo particular: el alumno analizará los principios biológicos que determinan el flujo de información genética y la organización del material genético desde su estructura primaria hasta su organización supramolecular.
1. Introducción. Conceptos, paradigmas y paradojas. Singularidades y generalidades.

Origen y génesis de la biología molecular. La escuela estructural y la escuela informacional: planteamiento de las preguntas básicas y sus alcances conceptuales.

Antecedentes experimentales del modelo de Watson y Crick: Avery/McLeod/McCarty (el principio transformante), Hershey/Chase (el experimento de la licuadora) y Chargaff (la relación de simetría y la relación de asimetría). Encuentro de las escuelas estructural e informacional en el modelo. Perspectiva e implicaciones biológicas del modelo de la doble hélice. La colinearidad del gen y su producto polipeptídico. El Dogma Central de la Biología Molecular. Los flujos prohibidos, generales y particulares.

¿Por qué el DNA nativo no forma cristales? Fluctuaciones de los parámetros helicoidales dependientes de secuencia. Importancia informacional de las variaciones topológicas del DNA. Definición de información extrínseca (codificante) e intrínseca (regulatoria) de los ácidos nucleicos. Información estructural del DNA, tRNA, rRNA y mRNA.
2. Estrategias evolutivas a nivel molecular.

Características y organización del código genético. Interpretaciones biológicas de la universalidad del código. Familias de codones mono y heterocodificantes. Las simetrías del código. La tercera base de los codones ¿es la menos importante o la más importante? Consecuencias informacionales de las mutaciones puntuales como un factor de selección natural sobre la evolución del código genético. Utilización preferencial de codones: dialectos del código como un mecanismo de regulación de la expresión génica. Inferencias evolutivas de los códigos mitocondriales. Evolución de la estructura primaria y de la estructura tridimensional de proteínas. Alineamientos pareados. Alineamientos múltiples. Residuos invariantes, variantes e hipervariables. Regiones conservadas. Perfiles de hidrofobicidad. La utilidad de una secuencia consenso. Dendrogramas. Genes ortólogos y parálogos. Filogenias vs. Genealogías.

Velocidad de cambio de las secuencias de macromoléculas (el Reloj Molecular y la Teoría Neutral de Evolución Molecular).

Alternativas evolutivas a nivel molecular (el recate del paradigma darwiniano): Substituciones adaptativas (Hemoglobina/FOXP2). Duplicación génica/divergencia/neofuncionalización: beta y gamma globinas. Mutaciones regulatorias: efectos; humano vs chimpancé. Menos es más (vide infra miosina16)

3. Genes y genomas.

Relación entre el tamaño del genoma y la complejidad morfológica. La paradoja del valor C. Tamaño del genoma vs. número de genes. Discrepancia entre el tamaño del genoma y el número de genes. Definiendo y delimitando al gen: Tamaño y ubicación de los marcos de lectura abiertos (ORFs). Genomas de tipo procarionte Concepto de densidad génica. Comparación global de genomas. Tamaño promedio del gen procarionte. Sintenia. Complemento genético mínimo. Avances recientes en los proyectos de secuenciación de genomas eucariontes. Genes comunes (housekeeping), y genes de diferenciación. Tipos y clases de secuencias en el genoma eucarionte. Secuencias altamente repetitivas, moderadamente repetitivas y no repetitivas: (DNA satélite, centrómeros, telómeros, familias repetitivas de secuencias interdispersas (LINE, SINE), retrotranscritos, genes amplificados, DNA espaciador, reiteración génica, tamaño y característica medias de los genes eucariontes, longitud del mRNA citoplasmático maduro. Pseudogenes (El decaimiento masivo del sub-genoma olfativo / Miosina 16 y la reducción de la masticación – menos es más). BLAST. Retropseudogenes, genes procesados.
BIBLIOGRAFÍA

Lewin, B.: GENES IX. Oxford University Press. New York, 2011.

Capítulos correspondientes a los siguientes temas:



  1. Genes are DNA

  2. From genes to genomes

  3. How many genes are there

  4. Cells as macromolecular assemblies.

  5. Cells obey the laws of physics and chemistry.

  6. Cells are organized into compartments.

  7. DNA as a store of information.

  8. Genes are mutable units.

  9. DNA is the genetic material.

  10. The topology of nucleic acids.

  11. Isolating the gene.

  12. Translation: expressing genes as proteins.

  13. The assembly line for protein synthesis. / The meaning of the genetic code.

  14. Transfer RNA is the translational adaptor. / Codon-anticodon recognition involves wobbling. / The genetic code is altered in ciliates and mitochondria.

  15. Organization of the eukaryotic genome.

  16. Genome size and content.

  17. The eukaryotic gene: conserved exons and unique introns.

  18. Gene numbers: repetition and redundancy. (The evolutionary clock traces the development of globin genes).

  19. Genomes sequestered in organelles.

  20. Organization of simple sequence DNA.

  21. The genome is packaged into chromosomes.

Chromosomes consist of nucleosomes.

TEMA II.

GENÉTICA MICROBIANA
Dra. Amelia Farrés González Sarabia

(3 sesiones)
Objetivo particular: el alumno conocerá la nomenclatura empleada para designar mutantes bacterianos, las diferentes clases de mutaciones, así como los mecanismos de análisis de mutantes y de transferencia de material genético entre bacterias.
Métodos de enseñanza-aprendizaje: Cada alumno revisará los capítulos propuestos del libro Molecular Genetics of Bacteria (1997) L. Snyder and W. Champness. ASM Press. Washington, D.C. Es importante que los estudiantes lean el tema, de tal manera que la clase se pueda dedicar aclararaciones y a complementar el capítulo con conceptos que no se revisan en el texto y con ejemplos.



Mutaciones en bacterias

Temas que se revisarán con detalle:

Definición de términos genéticos comunes (mutante, fenotipo, genotipo, etc.)

Análisis y significado de los experimentos de Luria-Delbruck, Newcombe, Lederberg.

Tipo de mutaciones.

Reversión versus supresión: Supresores intra e intergénicos. Supresores sin sentido.

Temas que se revisarán de manera general:

Nomenclatura en genética bacteriana.

Mutantes auxotróficas, condicionales, sin sentido.

Obtención de la frecuencia de mutación.

Cap. 3. Mutations in bacteria
Transformación

Cap. 6. Transformation. Se discutirían únicamente las generalidades del tema.
Conjugación

Temas a revisar con detalle:

Conjugación en bacterias Gram-negativas.

Transferencia de marcadores cromosomales por plásmidos.

Conjugación en bacterias Gram-positivas.

Temas que se van a revisar de manera general:

Genética de la transmisión de plásmidos.

Cap. 5. Conjugation
Bacteriófagos

Temas a revisar de manera general:

Algunas propiedades de los fagos M13, lambda, y de los fagos transductantes.

Se pondrá especial énfasis en las propiedades que los hacen importantes para la genética bacteriana e ingeniería genética.

Cap. 7. Bacteriophages



TEMA III.

REPLICACIÓN, REPARACIÓN Y RECOMBINACIÓN DE DNA
Dra Patricia Coello Coutiño

(4 sesiones)
Objetivo: Conocer las diferentes proteínas que participan en los procesos de replicación, reparación y recombinación de DNA; entender las interacciones que existen entre las distintas proteínas y los diferentes procesos en los que participan y discutir sobre la forma en que se regulan dichos procesos y como se insertan en el desarrollo y el ciclo celular.

Métodos de enseñanza-aprendizaje: Cada alumno revisará los capítulos de Replicación, Reparación y Recombinación de DNA en uno o varios de los libros de texto sugeridos en el temario general. El profesor expondrá los temas del programa, con la participación activa de los alumnos. Se revisarán algunos artículos de revisión sobre los temas fundamentales.
A. REPLICACIÓN DEL DNA



1. Características generales de la replicación del DNA.

a. Mecanismo semiconservativo de la replicación.

b. La replicación del DNA es semidiscontinua.

c. La replicación del DNA es bidireccional.

d. La replicación del DNA requiere de la síntesis de RNA
2. Iniciación de la Replicación en Procariontes.

a. Origen de replicación en procariontes (OriC).

b. Reconocimiento del origen de replicación.

c. Proteínas DnaA, HU, Dna B y DnaC

d. Pre-primosoma y primosoma.

e. Proteína SSB

f. DNA primasa (DnaG)
3. Elongación de la Replicación en Procariontes.

a. Actividades de DNA polimerasa en E. coli.

b. DNA polimerasa I. Dominios; Fidelidad y procesividad de las DNA polimerasas.

c. DNA polimerasa III

1. Núcleo de la enzima. Subunidades ,  y .

2. Subunidad . Factor de procesividad.

3. Complejo , Proteína 

4. Holoenzima DNA polimerasa III.
4. Terminación de la Replicación en Procariontes.

a. Desenrrollamiento y síntesis reparativa.

b. Topoisomerasa IV y DNA polimerasa I

c. DNA ligasa.
5. Iniciación de la Replicación en Eucariontes.

a. Origen de replicación. Virus SV40

b. Formación del complejo de replicación.

c. Iniciación. Proteínas ORC, MCM
6. Elongación de la Replicación en Eucariontes

a. DNA polimerasas de Eucariontes.

b. DNA polimerasa  - Primasa

c. DNA polimerasa ; PCNA factor de procesividad.

d. DNA polimerasa 

e. Proteínas accesorias. RPA; RFC
7. Terminación de la Replicación en Eucariontes

a. Terminación de la replicación en cromosomas lineales. Telómeros.

b. Telomerasa. Mecanismo.
B. REPARACIÓN DEL DNA
1. Daño al DNA.

a. Tipos de daño al DNA.

1. Alquilación

2. Radiación Ultravioleta

3. Rayos X y rayos gamma

4. Desaminación
2. Relación entre daño al DNA y mutación.

3. Reparación del DNA

a. Reparación directa

1. Fotoreactivación

2. Desmetilación

b. Reparación por escición

1. Reparación por escición de bases (BER)

a. Reparación de daños por oxidación

2. Reparación por escición de nucleótidos (NER)

a. Sistema UvrABC

b. Reparación de DNA desapareado (“Mismatch”)

c. Regulación de sistemas de reparación

4. Sistema SOS de Escherichia coli

d. Reparación por recombinación

e. Reparación sujeta a errores

5. Reparacion en Eucariontes

1. Reparación global del genoma

2. Reparación acoplada a transcripción

3. Mecanismo y función de las proteínas XP

a. Enfermedades asociadas con defectos en reparación del DNA

  1. Vía de la proteína ATM
C. RECOMBINACIÓN DEL DNA


1. Tipos de recombinación y función de la recombinación.

2. Mecanismo de la recombinación

3. Modelos de recombinación

a. Modelo de Holliday

b. Modelo de Meselson-Radding

c. Modelo de la vía de RecBCD

4. Proteína RecA

a. Función

5. Proteína RecBCD

a. Estructura y Función

6. Proteínas RuvA-RuvB

a. Función

7. Proteína RuvC-Resolvasa

a. Función


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