Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Biología (plan 1997) 2022-1

Optativas, Biología Molecular

Grupo 5539, 40 lugares. 28 alumnos.
Profesor César Noé Cortés Rubio
Profesor César Pastor García Cruz lu ju 18 a 21

 
Biología Molecular Grupo 5539
Prof. Dr. César N. Cortés Rubio (CCR) caesar23@ciencias.unam.mx lu 18-21
Prof. Dr. César Pastor García Cruz (CGC) pastor@ifc.unam.mx ju 18-21
El objetivo del curso es que los alumnos comprendan el flujo de la información genética (Dogma Central de la Biología Molecular). Comenzaremos a revisar desde los conceptos más básicos y con forme avancemos en el temario, integraremos los conceptos e incrementaremos la complejidad.
Sería muy deseable, que los estudiantes posean una computadora básica (Laptop o PC) con conexión a internet, con el fin de que se le facilite el tomar las clases y puedan realizar los ejercicios prácticos.
El curso está organizado en 4 grandes unidades y 20 temas. Durante el curso los profesores expondremos los temas teóricos (temas con número; del 1-20) y para reforzar la teoría, desarrollaremos actividades prácticas de muestra (temas con viñetas). Posterior a la actividad práctica de muestra, se les dejarán algunos ejercicios sencillos, que deberán entregarse a la siguiente semana.
Al finalizar el curso, el alumno habrá aprendido e integrado aspectos relacionados con la Biología Molecular (Genómica Estructural, Evolutiva, Funcional y Epigenética), y tendrán herramientas básicas de Bioinformática.
Finalmente, los profesores deseamos alentar a los estudiantes a interesarse en proyectos relacionados a la investigación y a la Biología Molecular, lo cual se estimulará mediante sesiones de discusión de artículos científicos con los temas de frontera.
Plataformas digitales para el curso en línea de Biología Molecular del Grupo 5539: Zoom (primera opción) y google meet (segunda opción).
Ponderación de la calificación:
• 40% exámenes teóricos • 30% actividades prácticas/tareas • 30% discusión de artículos
TEMARIO 2022-1
I-EL DNA Y LA GENÓMICA
1.-Perspectiva histórica de la Biología Molecular.............................................................................................()
2.-Componentes fundamentales de los ácidos nucleicos (DNA y RNA)......................................................................()
3.-Estructura primaria/secundaria de los ácidos nucleicos.
3.1-Las interacciones débiles.
3.2-Los enlaces de alta energía.
3.3-La estructura del DNA, determinada por los enlaces débiles y fuertes.
4.-Estructuras de orden superior del DNA y RNA.
5.-El DNA como la molécula que almacena la información genética.
6.-Genómica Estructural I: Organización del genoma (genes y genomas).
6.1-El tamaño del genoma, el número y la distribución de los genes en el genoma......................................................()
7.-Genómica Comparada/Evolutiva (semejanzas y diferencias entre los genomas de diferentes organismos).............()
7.1-Las tasas genómicas de sustitución neutral y el reloj molecular.
• Tiempo de divergencia entre grupos de primates.
7.2-El origen genómico de la novedad funcional.
7.3-La duplicación genómica.
• Receptores olfatorios en vertebrados.
7.4-Las familias génicas (ortologías y paralogías).
• Blast (programa utilizado para encontrar similitud entre una determinada secuencia vs una base de datos).
• Conociendo las Bases de datos genómicas.
• Uso de Genebank (obtención de secuencias genómicas de referencia) y su manipulación mediante los programas de EMBOSS.
• Clustal Omega (programa de alineamiento múltiple de secuencias) y obtención de porcentajes de identidad entre secuencias.
• Reconstrucción filogenética basados en distancias: Neighbor-joining y UPGMA (hipótesis de relación entre secuencias).
7.5-Los problemas contemporáneos en la genómica evolutiva...................................................................................()
II-TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA.
8.-El Dogma Central de la Biología Molecular (DNA→RNA→Proteína).............................................................()
9.-Replicación del DNA (DNA→DNA).
9.1-Componentes de la maquinaria de replicación del DNA.
9.2-Iniciación/elongación/terminación de la replicación.
10.-El comportamiento dinámico del DNA.
10.1-El DNA puede ser modificado por agentes físicos, químicos y biológicos.
10.2-El DNA es sujeto a reparación.
10.3-El proceso de recombinación.
10.4-La alteración en el DNA, pueda dar lugar a variación, perdida (Pseudogenes) o ganancia (diversificación) de función.
• Aplicaciones de genómica comparativa intraespecie: perfiles de polimorfismos (SNPs) y estudios de asociación (GWAS).
11.-Aspectos prácticos de la replicación del DNA......................................................................................................()
11.1-Preparación de las muestras biológicas.......................................................................................................()
11.2-Extracción de los ácidos nucleicos.
• Selección de una región deseada en el DNA para ser amplificada y el diseño de primers.
• Reacción en cadena de la polimerasa (PCR in silico).
• Electroforesis de ácidos nucleicos in silico.
11.3-Generación de Librerías.
11.4-Secuenciación de siguiente generación (NGS).
• Análisis bioinformático de datos provenientes de secuenciación masiva*(Usearch y SeqinR 2.0-1).
12.-Tecnologías que nos permiten manipular/alterar el DNA (clonación y vectores de expresión, mutagénesis sitio dirigida, producción de Knock-outs, Knock-ins y la edición genética mediante CRISPR-Cas9)..........................................()
• Edición del receptor CCR5 y la busqueda de resistencia a la infección por VIH.
III-EXPRESIÓN GENÉTICA
13.-El cromosoma único procariota..................................................................................................................()
13.1-Organización.
13.2-Reguladores en cis y trans.
13.3-Regulación de la transcripción en bacterias (Modelo del operón).
14.-La cromatina eucariota.
14.1-Promotores, enhancers, silencers, insulators y factores de transcripción.
14.2-Regulación epigenética de la transcripción (metilación del DNA, complejos remodeladores ATP dependientes y modificaciones de histonas).
14.21-Requisitos epigenéticos de la explosión cambrica.
• Análisis de la metilación en el DNA.*
15.-Transcripción (DNA→mRNA).
15.1- Componentes de la maquinaria de transcripción.
15.1.1-Tipos de RNA polimerasas (RNA pol II).
15.2- Iniciación/elongación/terminación de la transcripción.
15.3-El procesamiento del mRNA (splicing).
15.4-La modificación del mRNA.
• Extracción de regiones promotoras de genes y la localización de los sitios de unión para factores de transcripción.
• Detección de intrones/exones en secuencias.
16.-Genómica Funcional: El transcriptoma como medida de la expresión dinámica del genoma.
16.1-Técnicas para analizar la expresión genética (microarreglos y RNAseq).
16.2-Análisis global de la expresión génica.
16.3-Relación entre el transcriptoma y el fenotipo celular.
16.4-Análisis global de la expresión diferencial (entre dos muestras).........................................................................()
17.-Traducción o síntesis de proteínas (mRNA→proteína). .............................................................................()
17.1-Componentes de la maquinaria de traducción (ribosoma) y RNAs.
17.2-El código genético.
17.3- El uso preferencial de codones.
• Que tan “perfecto” es el código genético (en la amortiguación de cambios).
17.4-Iniciación/elongación/terminación de la traducción.
17.5-Regulación de la traducción.
17.6- Modificación postraduccional de proteínas.
18.-Genómica Estructural II: Estructura, función e interacción de las proteínas.
18.1-Estructura primaria.
18.2-Plegamiento de la proteína (estructura secundaria y terciaria).
• Visualización de la estructura terciaria de una proteína mediante UCSF Chimera.
18.3-Funciones de las proteínas: Estructural y enzimática.
• Interacción proteína-proteína (interactoma)..........................................................................................................()
IV-LA BIOLOGÍA SINTÉTICA COMO FUENTE DE VIDA.
19.-La Biología sintética............................................................................................................................................()
19.1-La célula mínima, el genoma mínimo y la vida sintética.
19.2-La Ingeniería recombinante múltiple (TRMR) y las tecnologías para el diseño y la edición de genomas.
19.3-Los ladrillos proteicos y el ensamblaje de los polipéptidos.
19.4-El diseño espacial para biología sintética: compartimentos, andamiajes y comunidades....................................()
20.-Perspectivas futuras en el campo de la Biología Molecular...................................................................................()
20.1-Perspectivas bioéticas.
Bibliografía básica:
-Alberts, B., et al (2002). Molecular Biology of the Cell. New York. Garland Science; 4th edition.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/
-Alberts B., et al (2017). Biología Molecular de la célula. España. Omega. 6 edición.
-Herraéz A., (2012). Texto ilustrado e Interactivo de Biología Molecular e Ingeniería Genética. 2da edición. Elsevier. España.
-Herron J., and Freeman S. (2014). Evolutionary Analysis. Fifth edit. Pearson.
-Lewin, B.: Genes X (2009).
https://archive.org/details/LewinGenesX/page/n17
-Lewin B., (2014). Genes XI. New York. Oxford University Press.
-Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2015). Lehninger: princípios de bioquímica.
Libros complementarios (aspectos históricos):
-Cabej N., (2020). Epigenetic mechanisms of the cambrian explosion. Elselvier. United Kingdom
-Crick F., (2008). Qué loco propósito. España. Metatemas Tusquets editores. 2da edición.
-Margulis, L., & Sagan, D. (2008). Acquiring genomes: A theory of the origin of species. Basic books.
-Mukherjee S., (2017). El Gen. Una historia personal. México. Debate.
-Watson J., (1981). La doble hélice. México. Ciencia y desarrollo. Conacyt Edit.
Artículos pioneros:
-Watson, J. D., & Crick, F. H. (1953). Molecular structure of nucleic acids. Nature, 171(4356), 737-738.
-Crick, F. (1966).Codon—anticodon pairing: The wobble hypothesis. Journal of Molecular Biology, 19(2), 548–555.
-Crick F. (1966).The genetic code–yesterday, today, and tomorrow. Cold Spring Harb. Quant. Biol.;31:1–9.
-Crick, F. (1970).Central Dogma of Molecular Biology. Nature, 227(5258), 561–563.
-Lander ES, et al (2001). International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 409(6822):860-921.
-The ENCODE Project Consortium. (2012). An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature, 489(7414), 57-74.
-Jinek, M.; Chylinski, K.; Fonfara, I.; Hauer, M.; Doudna, J.A.; Charpentier, E. (2012). A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. Science, 337, 816–821.
Artículo complementario:
-Chandramouly, G., Zhao, J., McDevitt, S., Rusanov, T., Hoang, T., Borisonnik, N., ... & Pomerantz, R. T. (2021). Polθ reverse transcribes RNA and promotes RNA-templated DNA repair. Science Advances, 7(24), eabf1771.
-Pluta, A.; Jaworski, J.P.; Cortés-Rubio, C.N. (2021). Balance between Retroviral Latency and Transcription: Based on HIV Model.Pathogens,10, 16.

 


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