UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIACOORDINACIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONAL Y VINCULACIÓN UNIVERSITARIA

COORDINACIÓN DE FORMACION BÁSICAPROGRAMA DE UNIDAD DE APRENDIZAJE POR COMPETENCIAS (GUIA)

I. DATOS DE IDENTIFICACIÓN

1. Unidad Académica (s):

6. HC: 3 HL__3__ HT_____ HPC_____ HCL_____ HE _3_ CR___9__

7. Ciclo Escolar: 8. Etapa de formación a la que pertenece: _________________________________

9. Carácter de la Asignatura: Obligatoria ____________ Optativa _____X______

10. Requisitos para cursar la asignatura: Biología Celular

CENTRO DE INGENIERIA Y TECNOLOGIA CITEC UNIDAD VALLE DE LAS PALMAS

2. Programa (s) de estudio: (Técnico, Licenciatura (s)

BIOINGENIERIA 3. Vigencia del plan: _____ 4. Nombre de la

AsignaturaBIOLOGIA MOLECULAR 5. Clave ____________

Formuló:

____________________________________ _________________________________ M.C. Luis Jesús Villarreal Gómez Q.F.B. José Román Chávez Méndez Profesor de Tiempo Completo Profesor de Asignatura

11 de Octubre de 2010

Vo. Bo.

_________________________________________________ ____________________________________________Mtro. Rubén Roa Quiñones

Jefe del Centro de Tecnología e IngenieríaM. C. Patricia Avitia Carlos

Subdirectora Académica

II. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSOLa biología molecular es una materia de la etapa disciplinaria, que le otorgara al estudiante las bases cognoscitivas y experimentales, para su desarrollo profesional dentro del área de la Bioingeniería. Es indispensable que los estudiantes de bioingeniería comprendan las bases fundamentales de la vida, que les permita interpretar y emplear la información obtenida en diversos procesos biotecnológicos que tengan aplicación en la medicina, industria y medio-ambiental.

III. COMPETENCIA(S) DEL CURSO

Relacionar los conceptos temáticos referentes al dogma central de la Biología Molecular y replicación con los fundamentos experimentales que comprenden la manipulación genética, diagnostico molecular, síntesis proteica, etc., con respeto a la naturaleza y una actitud creativa e innovadora.

IV. EVIDENCIA(S) DE DESEMPEÑO

1.- Reporte de prácticas de laboratorio de acuerdo a formato y habilidades experimental:

El reporte debe constar de las siguientes partes:

Introducción: El propósito de la introducción es dar antecedentes sobre el tema principal de estudio. Para ello se pueden plantear las siguientes preguntas para su auxilio. ¿Por qué es importante estudiar este tema?, ¿Qué se conoce hasta la actualidad?, va iniciando de una idea general y va concentrando la idea.

Objetivos: Los objetivos se refieren a lo que se pretende obtener en el estudio, te puedes auxiliar preguntándote ¿Qué?, ¿Cómo? y ¿Con que?.

Metodología: Se debe anotar el material genético y reactivos utilizados, así como describir detalladamente los pasos seguidos, de tal forma que si otra persona lee el trabajo lo pueda reproducir en el laboratorio.

Resultados: Se debe incluir tablas, graficas y/o esquemas, las cuales deberán estar numeradas y hacer referencia de ellas dentro del texto. Además se debe describir los resultados que se obtuvieron.

Discusión y conclusiones: Se debe obtener propias conclusiones a partir de la comparación de los resultados con los de otros autores, explicar los errores, aciertos, pregúntarse ¿qué tan confiables son los resultados? Si los resultados no fueron los esperados explicar ¿cuál fue la razón?, ¿el trabajo, alcanzó el objetivo planteado?, evalúar la hipótesis de trabajo.

Bibliografía: Las referencias deben citarse adecuadamente, ejemplos:

Sneeler, P. y Bianchi, D. 1993. Biología celular. Limusa. México. Pp.473-487 (libro)

Tolbert, N. E. y Essner, E. 1981. Metabolic Pathway Peroxisomas and Glioxisomes. Ann. Rev. Biochem. 50:133-157. (revista)

2.- Resúmenes de lecturas recomendadas

3.- Proyecto de investigación en equipos – investigación relacionada a la innovación y desarrollo en biología molecular de acuerdo a formato y presentación en plenaria por equipos, video grabado de presentación y publicación de esta en blog de la materia.

4.- Portafolio final con todos los trabajos archivados, presentados por escrito y publicados en blog de la materia

5.- Ensayo final sobre la importancia de la biología molecular en bioingeniería.

6.- Presentación oral colectiva

V. DESARROLLO POR UNIDADESCompetencia Enlistar los conceptos básicos de la biología molecular, así como la estructura y función de los ácidos nucleícos en los diferentes procesos moleculares de los sistemas biológicos, a través de la discusión colectiva y extrapolación de conocimientos previos con los obtenidos, para su aplicación y comprensión en las diferentes técnicas moleculares de laboratorio, conservando una actitud de trabajo colaborativo y procuración de entendimiento de los efectos que la manipulación de organismos tiene sobre el medio natural del ambiente.

Contenido Duración 12 hrs

EL NÚCLEO: CROMOSOMAS, GENES Y CÓDIGO GENÉTICO.

1. Los genes son ADN1.1. El ADN es el material genético de todos los organismos vivos1.2. Polinucleotidos1.3. El ADN es una doble hélice1.4. La replicación del ADN es semiconservativa1.5. Hibridacion de los acidos nucleicos1.6. Mutaciones

2. Los genes codifican proteinas2.1. Codigo genético 2.2. Mutacion genética y funcion proteica2.3. Alelos2.4. Codones2.5. Procesos involucrados en la expresion genica2.6. isomeria funcional de proteinas y ADN

3. El gen interrumpido3.1. Exones e Intrones3.2. Endonucleasas de restricción y mapeo genetico3.3. Distribucion de tamaños en los genes3.4. Secuancias de ADN codifican a mas de una proteina

V. DESARROLLO POR UNIDADES

Competencia

Explicar los mecanismos moleculares que gobiernan el dogma central de la biología distinguiendo y localizando los procesos cronológicos teóricos aplicables para la comprensión de las técnicas de manipulación de organismos en el laboratorio y su aplicación dentro del área de la bioingeniería molecular.

Contenido Duración DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR 12 hrs

4. ARN mensajero4.1. ARN splicing y procesado

5. Síntesis de Proteína5.1. Iniciación, elongación y terminación

6. Utilización del código genético6.1. Reconocimiento de codones y anticodones6.2. ARN de transferencia

7. Localización proteica7.1. Translocacion de proteínas7.2. Chaperonas7.3. Peptidos señales

8. Transcripción 8.1. ARN polimerasas8.2. Promotores y terminadores

9. Operon 9.1. Regulacion positiva y negativa9.2. Control de genes estructurales9.3. El operon lac

9.4 Mutaciones cis y trans, el efecto sobre el operados y el regulador.9.5 Regulacion de la traduccion

10.ARN regulador10.1 Estructuras secundarias que controlan la atenuacion10.2 La atenuacion es controlada por la traduccion10.3 ARN de interferencia

V. DESARROLLO POR UNIDADESCompetencia

Enunciar los procesos de replicación, recombinación y reparación genética, a través de la deducción y discriminación del proceso y las moléculas participantes, con el propósito de aplicar los mecanismos celulares para heredar la información genética entre generaciones, con disciplina hacia la integración de los contenidos.

Contenido Duración

REPLICACION, REPARACION Y RECOMBINACION DEL ADN 12 hrs

11. Mecanismos de replicación del ADN11.1. Los orígenes de replicación son asimétricos11.2. Tipos de replicación del ADN11.3. Maquina de replicación11.4. Control genético de la replicación

12. Reparación del ADN12.1. Mutaciones12.2. Clasificación de las mutaciones12.3. Detección de las mutaciones12.4. Mecanismos de reparación del ADN

13. Recombinación genética13.1. Recombinación homologa13.2. Recombinación especifica de sitio13.3. Transposones13.4. Mecanismos virales

V. DESARROLLO POR UNIDADES

Competencia

Combinar las bases teóricas con los elementos experimentales de uso bioindustrial, por medio de la investigación y experimentación referente a manipulación genética, con compromiso bioético hacia la sociedad y al ambiente.

Contenido Duración

12 hrPRODUCCION DE PLASMIDOS PARA USO BIOINDUSTRIAL

14. Tecnología del ADN recombinante14.1. Reacción en cadena de la polimerasa14.2. Plásmidos14.3. Clonación14.4. Enzimas de restricción14.5. Vectores

15. Aplicaciones de la ingeniería genética15.1. Análisis del genoma15.2. Terapia génica15.3. Mejoramiento genético15.4. Biotecnología

16. Introducción a la Bioinformatica16.1. Bases de datos16.2. BLAST16.3. ClustalX y Bioedit16.4. Construcción de arboles filogenéticos

VI. ESTRUCTURA DE LAS PRÁCTICAS

No. de Práctica

Competencia(s) Descripción Material de

Apoyo

Duración

1 Insulina, modelo molecular de una proteina de 5.8 kD

2.- Normas de Bioseguridad

3.- Preparacion de material y reactivos

4.- Aislamiento de ADN genomico.

Identificar y comprender las relaciones entre compocicion quimica, estructura geometrica tridimencional y funcion de compuestos biologicamente activos, a traves del analisis de el dogma central de la biologia: replicacion-transcripcion-traduccion y el control enzimatico de dichos procesos.

Comprender la importancia que tiene la aplicación de normas de trabajo en un laboratorio de biologia molecular en torno a la bioseguridad y calidad profecional de las tecnicas desempenadas.

Desarrollar la capacidad tecnica y cognoscitiva para la preparacion de diluciones y esterilizacion de materiales que se utilizan en el laboratorio de biologia molecular

Practicar una tecnica de extraccion molecular rudimentaria al aislar ADN de una muestra de celulas y analizar las bases moleculares sobre las que se fundamenta la extraccion para buscar la transpolacion de los conocimientos al diseno experimental de nuevas herramientas de

Concurso de modelos atomicos en donde el alumno descriva las relaciones compocicion quimica-estructura tridimencional-funcion biologica, ante el grupo. Se pueden tomar como base proteinas de bajo peso molecular o secciones de estas que se encuentren ancladas al sistema de membranas o formando complejos enzimaticos (metabolicos)

Introducir al alumno al analisis y comprension de las normas oficilales internacionales y nacionales sobre el trabajo de laboratorio en biologia molecular. Que pueda interpretar la importancia que dichas normas tienen en la bioseguridad y que relacione las funciones de manipulacion de muestras con el equipo utilizado.

Esterilizacion de materiales y reactivos para practicas de electroforesis, pcr, etc.Preparacion de buffers y gel de electroforesis.

El aislamiento del ADN es el principio de muchos métodos usados en la bioingenieria, como la transformación, secuenciación, mapeo físico, mutagénesis sitio dirigidas, etc. El aislamiento de los ácidos nucleicos implica la destrucción de la célula por choque osmótico;

Plastilina, esferas de unicel en diferentes tamanos, palillos de dientes, pegamento, etc.

Equipo de laboratorio, NOM’s, Ley nacional de organismos geneticamente modificados. Niveles de bioseguridad.

Autoclave, materiales de laboratorio, agua destilada

Sal de mesa, bicarbonato de sodio, champu, pina y papaya, palillos, tubo para centrifuga y

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5.- Estimacion de la concentracion de ADN por espectrofotometria

6.- Electroforesis en gel de agarosa

7.- Amplificacion de ADN, (Reaccion en cadena de la polimerasa, pcr)

extraccion de materiales biologicos.

Aplicar el conocimiento de las propiedades fisicas de la energia luminosa al efecto que esta tiene sobre las particularidades quimicas de sustancias biologicas para el diseno de un metodo de estimacion de la concentracion y pureza de material genetico proveniente de una muestra real de un tejido animal o vegetal (muestra practica 2)

Relacionar las propiedades electro-quimicas de las proteinas y los acidos nucleicos para el diseno de un metodo de separacion selectiva dependiente de la carga electrica y el tamano de las moleculas, para permitir el descubrimiento y aplicación de las bases fundamentales del diagnostico molecular.

Aplicar una tecnica basica de biologia molecular en la amplificacion de material genetico extraido de microorganismos y celulas diversas. Con el fin de aprender a manipular muestras biologicas para valorar la importacia de su adecuada manipilacion en el area de diagnostico e investigacion molecular.

homogeneización, digestión enzimática o tratamiento mecánico suave. La separacion del material genetico se basa en las diferenciias en densidad que este presenta cuando se pone en contacto con alcohol, en contacto con este el adn se desenrrolla y presipita.

El ADN absorve luz uv por la presencia de las bases nitrogenadas que le conponen. La absorcion de luz es proporcional a su concentracion.La medicion se realiza a un maximo de onda de 260nm para el ADN y las proteinas obsorben a 280nm devido a los residuos de triptofano presentes en ellas. Una relacion A260/A280 entre 1.65-1.9 indican una muestra de ADN pura.

La electroforesis es un procedimiento rutinario en el analisis molecular de proteinas y acidos nucleicos. El procedimiento nos permite visualizar y semi cuantificar las sustancias antes mencionadas. El principio basico del metodo consiste en un analisis de migracion de las moleculas a trabes de un gel de naturaleza porosa, en el cual, por accion de la aplicación de un campo electrico, las moleculas son separaddas de acuerdo a su tamano.

El pcr es una tecnica basica de biologia molecular que realiza una reaccion en cadena catalizada por la ADN polimerasa y es utilizada para amplificar regiones de adn de cualquier tipo. La tecnica se fundamenta en la propiedad fisico-quimica de las adn polimerasas que replican hebras de adn empleando ciclos de temperaturas establecidos.

centrifuga y/o kit de axtraccion

Tubos de ensaye, muestra de ADN, espectrofotometro

Agarosa, camara de electroforesis, TAE 1X, Bromuro de etidio, marcadores de peso molecular, dye.

Muestra de ADN, kit de reactivos para pcr, termociclador.

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8.- Enzimas de restriccion

9.- Transferencia de ADN a soporte solido, Southern Blot

BIOINFORMATICA10.- GeneBank

11.- Deteccion

Costruir y aplicar una tecnica experimental de deteccion cuantitativa y cualitativa de material genetico al unificar los conceptos desarrollados en las prácticas anteriores y utilizarlos para resolver un problema de presencia comun en los laboratorios de biologia molecular.

Diseñar y demostrar la eficiencia de la utilizacion de una tecnica de deteccion altamente selectiva de material genetico que permita relacionar los conceptos teoricos con las herramientas experimentales dentro del campo de la biologia molecular.

Efectuar un analisis de la base de datos moleculares mas grande del mundo que permita la manipulacion de datos reales para utilizarlos como plantilla en una analisis bioinformatico molecular.

Diseñar oligonucleotidos para evaluar un metodo de deteccion genetica manejando el

Las enzimas de restriccion son endonucleasas que pueden reconocer y cortar secuencias caracteristicas de nucleotidos en el ADN. El mecanismo de corte se da por la ruptura de dos enlaces fosfodiester en la doble hebra dando lugar a dos cadenas cortas de ADN, las cuales pueden ser identificadad en contenido nucleotidico por secuenciacion, ligadas a proteinas vectoras y clonadas en una celula procariota o identificadas por su tamano en un gel de agarosa.

El southern Blot es un metodo que permite detectar la precencia de una secuencia de ADN en una mezcla compleja de material genetico. Primero emplea la separacion electroforetica para despues separar transfiriendo a una membrana solida y detectar usando una sonda de hivridacion marcada, que revelara la presencia de un fragmento mdeterminado de ADN.

El Genebank es una base de datos de secuancias geneticas de diversos organismos. Esta cuenta con mas de 1 millon de secuencias acumuladas. Asi como un arsenal de herramientas bioinformaticas importantes para el estudio de la biologia molecular

Un oligonucleotido es una secuencia pequena, 15-25 bases, de ADN que sirve como iniciador

Kit de enzimas de restriccion, material de electroforesis.

Material de electroforesis, kit de enzimas de restriccion, sonda de hibridacion marcadas, membrana de nylon y membrana reveladora.

Computarora e internet

Computadora e internet.

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de secuencias blanco y diseño de oligonucleotidos

12.- BLASTn

13.- Creacion de arboles filogeneticos.

14.- Presentacion de reporte en poster

software necesario en el proceso.

Efectuar la manipulacion de datos moleculares utilizando varias bases de datos mundialmente reconicidas para resolver, identificar y cuantificar las relaciones evolutivas entre organismos diversos molecularmente equidistantes.

Construir arboles filo genetiicos que permitan manejar las herramientas de analisis de evolucion de especies y relacionar el uso de modelos matematicos con la resolucion de problemas biologicos moleculares comunes.

Diseñar un poster con los resultados obtenidos del analisis bioinformatico que permita interpretar y razonar los conceptos experimentales y teoricos obtenidos durante la materia. Para buscar la participacion activa en la divulgacion e investigacion.

de la pcr en la amplificacion selectiva de ADN.

El Basic Local Alignment Tool (BLAST) es una erramienta que encuentra regiones de similitud entre secuencias geneticas comparadas. El programa compara secuancias geneticas o proteicas y calcula las similitudes significativas estadisticamente. El analisis es usado ampliamente para identificar relaciones evolutivas y similitudes geneticas entre organismos.

Un arbol filogenetico es una representacion grafica de las relaciones evolutivas entre varias especies o organismos de una misma especie con ascendencia comun.

Presentacion en poster (modelo de congreso) de los resultados obtenidos en el analisis bioinformatico de las relaciones evolutivas entre organismos diversos.

Software: autoprime, primer 3,

Computadora e internet. Software: BLASTn, DDBJ, Biozon.

Computadora e internet. Genebank.

Material de diseno y produccion de poster. Area de exposición al público academico.

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VII. METODOLOGÍA DE TRABAJO

El curso se divide en dos secciones: la clase teórica y el laboratorio. El desarrollo de dichas actividades permite el aprendizaje integral de la biología molecular. Estrategias empleadas por cada actividad:

I. Clases teóricas actualizadas con énfasis en reforzamiento conductual positivo y con uso extensivo de material audiovisual:

Exposición de conocimientos actualizados de la biología molecular y el uso de la técnica de reforzamiento conductual positivo en los alumnos, con el fin de promover la confianza, creatividad y participación. Uso constante de animaciones computacionales y material audiovisual que permita desarrollar ideas claras de los procesos genéticos en el espacio tridimensional. Exposición de aplicaciones de la biología molecular en el área de bioingeniería en cada tema, se promoverá la elaboración de notas de clase, trabajos de investigación y desarrollo de temas selectos.

II. Laboratorio:Exposición de las técnicas básicas de la biología molecular y realización de prácticas que permitan que los alumnos desarrollen las habilidades motrices y cognoscitivas requeridas. Se desarrollaran las siguientes prácticas de laboratorio:

1.- Insulina, modelo molecular de una proteína de 5.8 KD2.- Preparación de material y reactivos3.-Extracción y cuantificación de ADN de diferentes organismos4.-Electroforesis en gel de agarosa5.- Amplificación de ADN6.-Enzimas de restricción7.- Transferencia de ADN a soporte solido, Sourthen Blot8.- GeneBank9.- BLAST10.- Diseño de cebadores

VIII. CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Calificación:

Exposiciones orales 20%Entrega de tareas individuales 20%Laboratorio 20%

Exámenes parciales 30%Participación 10 %

Acreditación:

Obtener una calificación mínima de 60 en el promedio de los exámenes parciales, de lo contrario presentar un examen ordinario y obtener una calificación mínima de 60. Evaluación:

Se realizará un examen parcial por unidad. Se realizará al menos una tarea por unidad. Se entregará un trabajo de investigación bibliográfica.Se evaluará quincenalmente la participación en clase.

IX. BIBLIOGRAFÍABásica Complementaria

Alberts, B. (2008). Molecular biology of the cell. New York: Garland Science.

Allison, L. A. (2007). Fundamental molecular biology. Oxford: Blackwell.

Karp, G. (2007). Cell and molecular biology: Concepts and experiments. Chichester: John Wiley.

Wilson, J., & Hunt, T. (2008). Molecular biology of the cell: The problems book. New York [u.a.]: Garland.

Karp, G. (1998). Biología Celular y Molecular. México: McGraw-Hill.

Freifelder, D. (1998). Essentials Molecular Biology. Estados Unidos: Jones and Bartlett Publishers.