Dirección General de Educación Superior Tecnológica

1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Biología Molecular Clave de la asignatura: BTF-1302 Créditos (Ht-Hp - créditos): 3-2-5 Carrera: Ingeniería Bioquímica

2. Presentación Caracterización de la asignatura La Biología Molecular es una disciplina científica en pleno desarrollo y la asignatura busca brindar información actualizada, integral y organizada de la estructura y composición de la Célula. Las células constituyen las unidades estructurales y funcionales básicas de los organismos, donde se realizan las reacciones necesarias para dar origen a la vida. Biología molecular trata acerca de los ácidos nucleicos y proteínas y cómo estas moléculas interactúan dentro de la célula para fomentar el crecimiento adecuado, la división y el desarrollo. Es una disciplina amplia y en constante cambio. Este curso hará hincapié en los mecanismos moleculares de la replicación del ADN, la reparación, la transcripción, la síntesis de proteínas, y la regulación de genes en diferentes organismos. Se estudiarán las técnicas y los experimentos usados para discernir estos mecanismos, a menudo refiriéndose a la literatura científica original. Además, se abordará en profundidad a algunos campos en evolución, incluyendo la estructura y función de la cromatina, la dinámica de la RNA polimerasa, y la regulación de la expresión génica. Intención didáctica Se busca que el alumno alcance un buen nivel de comprensión de la integración, interdependencia de las biomoléculas, compartamentalización celular y funcionamiento de los organeloscelulares. La asignatura, es de naturaleza teórico-práctica y está dividida en seis unidades temáticas: Genética celular.Se plantean las bases de la estructura y función de la célula como unidad fundamental de la vida. Se estudiarán las características moleculares de la herencia y la organización del material genético en los cromosomas. Bases Moleculares del Material Genético. Se estudiarán las características de material genético, así como a las características químicas, estructurales y funcionales de los

ácidos nucleicos, así como su importancia en la evolución y la herencia. Transcripción y regulación de la expresión genética. Explica el proceso de replicación y expresión del gen, diferenciando las etapas de replicación y transcripción, mencionando las características, los elementos que participan así comosu localización de cada etapa. Síntesis de proteína: Traducción. Se estudiará y cemprenderá los elementos involucrados en la traducción de la información genética así como las modificaciones post-traduccionales Tecnología del ADN Recombinante. Se abordarán los temas correspondientes a los métodos de clonación haciendo énfasis en los fundamentos de estos. Genomas. Se ampliaran los conceptos de genes y genomas así como su organización en los diferentes sistemas vivientes 3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa

Lugar y fecha de elaboración o revisión

Participantes

Observaciones

INSTALACIONES DE LA DIRECCION DE INSTITUTOS TECNOLOGICOS DESCENTRALIZADOS, EN LA CIUDAD DE MEXICO, D.F.,

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE IRAPUATO INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE LOS RÍOS INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE CD. HIDALGO INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE ECATEPEC INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR COATZACOALCOS INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE MIZANTLA INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DEL SUR DE YUCATÁN

REUNION DE TRABAJO REALIZADA POR PARES DE LOS INSTITUTOS TECNOLOGICOS DESCENTRALIZADOS PARA ANALIZAR LAS MATERIAS DE LA ESPECIALIDAD DE LA CARRERA DE INGENIERIA BIOQUÍMICA “ BIOTECNOLOGÍA”, QUE OFERTA EL SISTEMA NACIONAL DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICA, CON EL FIN DE ADAPTAR LOS CONTENIDOS AL SISTEMA DE COMPETENCIA.

16 y 17 de Mayo de 2013

4. Competencia(s) a desarrollar Competencia específica de la asignatura 1. Demuestra y comprende las bases moleculares de la información y flujo del ADN así como los mecanismos de regulación: cómo las alteraciones en los genes que causan enfermedades, y como los organismos modelo como virus, bacterias y levaduras fueron fundamentales en los descubrimientos. 2. Interpreta el carácter experimental de la ciencia, y las interrelaciones de los avances en las técnicas y herramientas para la comprensión de las bases moleculares de la expresión génica. 3. Analiza las implicaciones sociales y éticas de los avances técnicos, incluidas las cuestiones de la privacidad genética, y de los organismos genéticamente modificados. 4. Demuestra pensamiento crítico y la extensión de sus habilidades de presentación oral. 5. Competencias previas        

Conoce e identifica los conceptos básicos de las macromoléculas presentes en la célula. Conoce y comprende los conceptos de síntesis de ADN. Conoce y analiza los conceptos de transcripción. Conoce y comprende los conceptos de traducción. Estructura, nomenclatura y reacciones de los principales grupos funcionales Bioenergética Biología Celular Uso de computadora, Windows, Internet.

6. Temario

Unidad 1

Temas Genética celular

Subtemas 1.1 Estructura celular 1.2 Organización de la célula procariota y eucariota. 1.3 El genoma nuclear 1.4 Anatomía molecular del genoma nuclear. 1.5 Cromosomas, nucleosomas. 1.6 El genoma, definición molecular del gen. 1.7 Regulación genética del ciclo celular. 1.8 Genética mendeliana.

2

Bases Moleculares del Material Genético

2.1 Arquitectura del material genético. 2.1.1 Características químicas del material genético. 2.2 Replicación y síntesis del ADN

2.2.1 Modos de replicación del ADN 2.2.2 Etapas de la replicación 2.2.3 Direccionalidad y fidelidad de la replicación 2.2.4 Modelos de síntesis del ADN 2.2.4.1 Síntesis continua y discontinua 2.2.4.2 Corrección de pruebas. 2.3 Mutación, reparación y recombinación del ADN 2.3.1 Mutación genética 2.3.2 Tipos de mutaciones 2.3.3 Detección celular de mutaciones 2.3.4 Bases moleculares de la mutación 2.3.5 Sistemas de reparación del DNA 2.3.6 Recombinación del DNA 2.3.6.1 Conversión genética 2.3.6.2 Recombinación homologa 2.3.6.3 El sistema bacteriano rec.

3

Transcripción y regulación 3.1 La holoenzima RNA polimerasa de de la expresión genética Escherichia coli. 3.2 Fases de la transcripción en Escherichia coli. 3.3 La transcripción en células eucariotas. 3.4 Inhibidores de la transcripción. 3.5 Modificaciones postranscripcionales del RNA. 3.5.1 Procesamiento en procariotas: eliminación de secuencias flanqueantes, modificación de nucleótidos. . 3.5.2 . Procesamiento en eucariotas: sintesis del “cap”, poliadenilación, eliminación de intrones, modificación de nucleótidos. 3.6 Regulación transcripcional: El modelo bacteriano 3.6.1 El operòn 3.6.2 Regulación positiva y negativa 3.6.3 Atenuación: El operon triptofano 3.6.4 El concepto de regulón 3.6.5 Regulación genética del fago y lambda. 3.7 Regulación de la expresión genética en eucariotes. 3.7.1 Elementos regulatorios que actúan en trans

3.7.2 Elementos regulatorios que actúan en cis 3.7.3 Motivos estructurales de las proteínas reguladoras. 3.7.4 Ensamblaje del complejo de transcripción 3.7.5 Alteraciones genéticas 3.7.6 Ejemplos de regulación en animales y plantas. 3.8 Mecanismo molecular de la Transcriptasa reversa

4

Síntesis de proteína: Traducción

4.1 Código genético. 4.1.1 Reconocimiento entre codón y anticodón. 4.1.2 Variaciones naturales del código genético. 4.2 Estructura de los ribosomas y de los tRNA. 4.3 Fases de la traducción en Escherichia coli. 4.4 Inhibidores de la síntesis de proteínas. 4.5 Modificaciones postraduccionales de las proteínas. 4.6 Destino de las proteínas.

5

Tecnología del ADN recombinante

5.1 Métodos generales de clonación molecular: fragmentación, modificación enzimática y unión de moléculas del ADN 5.2 Vectores de clonación en plantas y microorganismos. 5.3 Diseño, construcción y rastreo de genotecas en Escherichia coli.

6

Genomas

6.1 Conceptos de cromosoma y genoma. 6.2 Tipos y características de los genomas. 6.3 Genomas virales. 6.4 Genomas bacterianos. 6.5 Genomas eucarióticos. 6.6 Plásmidos.

7. Actividades de aprendizaje de los temas 1. GENÉTICA CELULAR. Competencias

Actividades de aprendizaje 

Especifica(s):

Comprende los principios y conceptos generales de la genética celular  

Genéricas:   

 

Capacidad de análisis y síntesis.  Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios.  Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente.  Capacidad de Aprendizaje individual. Habilidades de investigación.

Realizarinvestigación documental y discutir en sesión plenaria, los temas sobre: Las moléculas que conforman los ácidos nucleicos. Las estructuras que adquieren los ácidos nucleicos. Elaborar y explicar un esquema de las estructuras de los ácidos nucleicos. Diseñar modelos del ADN; analizar y comparar las estructuras, primaria, secundaria y terciaria. Exponerlos en clase. Exposición del trabajo original de Mendel acerca de la herencia.

2. BASES MOLECULARES DEL MATERIAL GENÉTICO. Competencias Especifica(s):

Actividades de aprendizaje 

Comprenderá, analizará y explicará las bases moleculares del material genético. Genéricas:     

 

Capacidad de análisis y síntesis. Conocimiento informático en el ámbito de la ingeniería bioquímica (bioinformatica).. Desarrollos trabajar en equipos y proyecto multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Habilidades de investigación.

    

Investigar sobre las características del proceso de replicación del ADN, en cuanto a su carácter semiconservativo. Analizar y discutir en clase. Exponer modelos de los mecanismos de replicación del ADN. Exponer en clase. Aislamiento del ADN plasmídico de Escherichia coli y Saccharomyces cerevisiae Investigar y analizar las relaciónes fundamentales de las mutaciones con la evolución. Exponer las principales investigaciones y aplicaciones de la evolución dirigida Realizar las practicas:  Realización de cultivos celulares  Minipreparación de ADN plasmídico

3. TRANSCRIPCIÓN Y REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA. Competencias

Actividades de aprendizaje 

Especifica(s): Comprenderá los elementos involucrados en la transcripción de la información genética y modificaciones postranscripcionales.



Genéricas:    



  

Capacidad de análisis y síntesis.. Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la  tecnología actual. Tendencia hacia el autoaprendizaje y a la autoformación en su área, para lograr solucionar de manera eficiente y  actuar ante los problemas en su campo de acción. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de  soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Ser creativo. Habilidades de investigación.

Realizar investigación documental y analizar en clase, los temas referidos a las propiedades de las RNA polimerasas bacterianas y eucarioticas y su modo de acción; las características de las etapas de iniciación, elongación y terminación de la transcripción; genes discontinuos, intrones y exones. Buscar simulaciones de los mecanismos de transcripción del RNA, así como los procesos de expresión genética en procariotas y eucariotas. Analizar y discutir en clase. Elaborar un diagrama describiendo el proceso de eliminación de intrones por corte y empalme, en los intrones de los tipos I, II y III. Explicarlo en clase. Investigar y analizar los principales procesos de regulación genética y su importancia en el fenotipo del organismo. Elaborar un trabajo documental de investigación acerca de las aplicaciones biotecnologicas de regulación genética.

4. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: TRADUCCIÓN. Competencias Especifica(s):

Actividades de aprendizaje 

Comprenderá los elementos involucrados en la traducción de la información genética y modificaciones postraduccionales. Genéricas:   

Capacidad de análisis y síntesis.  Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. 

Realizar investigación documental y elaborar un resumen sobre las características del código genético; las características del código genético; las características estructurales y funcionales de los tRNA; conceptos anticodón y de tRNAs isoaceptores. Discutir en sesión plenaria. Realizar investigación documental sobre el mecanismo de acción y propiedades de las tRNAs sintetasas. Explicar en clase. Desarrollar y explicar un esquema





 

Tendencia hacia el autoaprendizaje y a la autoformación en su área, para lograr solucionar de manera eficiente y actuar ante los problemas en su campo de acción. Capacidad para experimentar de una  manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Habilidades de investigación.

sobre el proceso de traducción e indicar las etapas de iniciación, elongación y terminación del proceso de biosíntesis de proteínas tanto para procariotes como eucariotes. Elaborar un ensayo relacionado con las modificaciones postraduccionales que pueden tener las proteínas y los tipos de modificaciones de ocurrir. Discutir la información en sesión plenaria.

5. TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE. Competencias

Actividades de aprendizaje 

Especifica(s):

Realizar una investigación documental y resumen acerca de Conoce los principios básicos de las los métodos de transformación de técnicas de transformación genética así células con vectores. Discutir en como su diseño de acuerdo las sesión plenaria en clase. necesidades de la investigación.  Desarrolla y esquematizar la partes en las que esta conformadas los vectores de clonación para los Genéricas: distintos tipos de organismos.  Elaborar un ensayo donde se  Capacidad de análisis y síntesis. describa las técnicas y protocolos a  Resolución de problemas. seguir para poder desarrollar una  Trabajo en equipo y proyectos genoteca. Discutir conclusiones en multidisciplinarios. sesión plenaria.  Visión crítica e innovadora de la  Realizar las practicas: tecnología actual.  Transformación de células  Capacidad para experimentar de una competentes manera sistemática la búsqueda de  Cálculo del rendimiento de la soluciones adecuadas a la transformación problemática que se le presente.  Tratamiento de las muestras  Capacidad de Aprendizaje individual. con endonucleasas de  Habilidades de investigación. restricción  Separación electroforética de los fragmentos obtenidos. 6. GENOMAS. Competencias

Actividades de aprendizaje

Especifica(s):



Conocerá características fundamentales de los genomas de organismos eucarioticos y procarioticos.



Genéricas:    

  

Capacidad de análisis y síntesis. Trabajo en equipo y proyectos multidisciplinarios. Visión crítica e innovadora de la tecnología actual. Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente. Capacidad de Aprendizaje individual. Ser creativo. Habilidades de investigación.



Realizar una búsqueda en bases de datos de los genomas que se tienen secuenciados. Elaborar un ensayo con las características más representativas en de los genomas de cada tipo de organismos. Discutir en sesión plenaria. Exponer mediante el uso de una base de datos como poder reconocer secuencias de interés (genes, promotores, secuencias de terminación, homología, etc.).

8. Prácticas      

Realización de cultivos celulares Minipreparación de ADN plasmídico Transformación de células competentes Cálculo del rendimiento de la transformación Tratamiento de las muestras con endonucleasas de restricción Separación electroforética de los fragmentos obtenidos

9. Proyecto Integrador (Para fortalecer la(s) competencia(s) de la asignatura) El objetivo del proyecto es demostrar el desarrollo y alcance de la(s) competencia(s) de la asignatura, considerando las siguientes fases: Se realiza una investigación por parte del alumno para resolver un problema, en donde se tengan que emplear la mayoría de los conceptos correspondientes a biología molecular.   

Fundamentación: Define los antecedentes y la justificación del proyecto seleccionado o asignado, incluyendo el marco teórico. Planeación: Es recomendable definir un cronograma de actividades desde el comienzo del curso, para que sean cubiertas al final del ciclo en su totalidad. Ejecución: Las actividades se desarrollan en el entorno de los temas revisados durante el curso, trabajando de manera gradual conforme se vaya avanzando y de acuerdo al cronograma de actividades ejecutado durante la planeación.



Evaluación. Se realizará mediante un reporte de proyecto y revisión de las evidencias de su investigación, se deja a consideración la presentación del proyecto para su defensa.

10.Evaluación por competencias (específicas y genéricas de la asignatura) Instrumentos y herramientas sugeridas para evaluar las actividades de aprendizaje: 1. Lista de cotejo para tareas. 2. Control de asistencia. 3. Reporte de prácticas de laboratorio. 4. Examen. 5. Portafolio de evidencias.

11. Fuentes de información       

Nelson DL, Cox MM, Principios de Bioquímica, tercera edición, Omega, Barcelona, 2001. Mathews CK, Van Holde KE, Ahern KG, Bioquímica, tercera edición, Addison Wesley, Madrid, 2002. Luque J, Herráez A, Texto ilustrado de biología molecular e ingeniería genética. Conceptos, técnicas y aplicaciones en ciencias de la salud, Hartcourt, Madrid, 2001. Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson, Biología molecular de la célula, tercera edición, Omega, Barcelona, 1996. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell JE, Biología celular y molecular, Panamericana, Madrid, 2002. Lewin, Genes VIII, Prentice Hall, 2004. Sambrook J. y Rusell D. W., Molecular cloning a laboratory manual, CSHL Press, EUA, 2001.