Profesorado

Manuel Jesus Martínez Valdivia

Objetivos

Comprender los principios básicos de la  estructura y función  de los ácidos
nucléicos, su regulación y los principales enzimas y factores implicados.
Describir los métodos básicos del aislamiento y manipulación del ADN en general
y de los genes en particular.  Describir las principales aplicaciones
biotecnológicas de la metodología del ADN recombinante.
Saber analizar mediante métodos básicos secuencias de ADN y conocer las
aplicaciones bioinformáticas más generales en el área de la biología molecular.

Programa

1. ESTRUCTURA Y DINAMICA DE  LOS ACIDOS NUCLEICOS
Bases, nucleósidos y nucleótidos, enlaces químicos en el DNA y RNA. Adsorción
en el UV : efecto hipercrómico. Bases modificadas en el DNA . Metilación del
DNA. Estructura de Watson y Crick: tipos de enlaces. Interacciones no
covalentes en el DNA. Formas del DNA : B,A,Z,H. Tamaño del DNA. Tipos de
secuencias : simples, repetidas, satélites, SINES. LINES, Alu, palíndromos.
Organización del genoma. Modelo de estructura del cromosoma eucariota.
Estructura de la cromatina : el nucleosoma. Proteínas histonas : modificaciones
postranslacionales.  Estructura del RNA : bases modificadas. Hidrólisis
alcalina del RNA. Procesos de desnaturalización y renaturalización del DNA.
Cot.  Nucleasas.
2. REPLICACION
Experimentos clásicos : Hersley-Chase; Avery-McLeod; Cairns; Mendelson-Stahl.
Química de la replicación. Replicación semiconservativa y bidireccional. DNA
polimerasas en E.coli. Enzima de Kornberg: actividades. Fragmento Klenow.
Origen de replicación : oriC. Iniciación en E.coli: helicasas, girasa,
proteínas ssB. Replisoma : Polimerasa III,  primasa,
fragmentos de Okazaki.  Polimerasa I. DNA ligasa. Múltiples orígenes en
eucariotas. Replicación en los telómeros: telomerasa. Fidelidad de la
replicación. Replicación de la cromatina. Replicación del DNA mitocondrial.
Replicación de virus RNA: replicasas. Replicación de retrovirus: transcriptasa
inversa, integrasa. Inhibición de la replicación.
3. MUTACION, REPARACION Y MODIFICACION DEL GENOMA
Tipos de de mutaciones y principales mutágenos. Modificaciones químicas en el
DNA: desaminación, depurinización. Mecanismos de reparación directa:
fotoreactivavción, metil guanina metiltransferasa. Reparación por ruptura de
bases. Reparación por ruptura de nucleótidos. Sistema de reparación Mut
bacteriano. Reparación por recombinación. Defectos en la reparación del DNA :
enfermedades. Recombinación homóloga. Modelos: copia, ruptura y reunión.
Sistema de recombinación Rec bacteriano. Recombinación  no homóloga específica
de lugar. Integración de lambda en E.coli. Reordenamientos genómicos:
movimiento, duplicación y amplificación del DNA. Recombinación no específica de
lugar. Transposones. Retrotransposones I y II. Retrogenes.
4. TRANSCRIPCION EN PROCARIOTAS
Química y enzimología de la transcripción. RNA polimerasas. Iniciación :
secuencias cis y burbuja de iniciación, factor sigma. Elongación: modelos de
avance.Terminación : secuencias GC y factor Rho. Inhibición de la
transcripción. Regulación : concepto de operón. Operón lac : operador y genes
estructurales. Represor, inductor, co-represor, represión catabólica, CAP-cAMP.
Operón de la arabinosa. Operón del triptófano : atenuación. Procesamiento y
maduración del rRNA y tRNA procariota. RNAsas. Ribozimas.
5. TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS
RNA polimerasas. Diferencias generales con procariotas. Factores de iniciación,
elongación y terminación. Promotor de la polimerasa II: secuencias cis.
Factores TFII, TBP y TAFs. CAP y poliadenilación del RNA mensajero :
guanililtransferasa y poli-A-polimerasa. Procesamiento del RNA mensajero:
spliceosoma. Splicing alternativo. Unidades transcripcionales. Promotor de la
polimerasa I. Factores TFI, SL1 y UBF. Transcripción por la polimerasa III,
factores TFIII. Transcripción mitocondrial. Procesamiento del RNA ribosómico y
transferente.
6. SINTESIS DE PROTEINAS
El código genético. Modificaciones al código general. Aminoacil tRNA
sintetasas. Iniciación
en procariotas. Secuencia Shine-Dalgano. Formil metionil tRNA. Factores de
iniciación Ifs.  Fase de elongación. Peptidil transferasa. Factores EF y
translocación. Terminación. Balance energético de la biosíntesis de proteínas.
Corrección de errores durante el proceso de síntesis. Inhibición de la síntesis
de proteínas. Fases finales de la síntesis: plegado de la cadena y modificación
covalente. Modelo de secreción de proteínas en procariotas.  Diferencias en la
biosíntesis en eucariotas : factores eIFs e iniciación, factores eEFs y RFs.
7. CONTROL REGULACION Y EXPRESION GENETICA EN EUCARIOTAS
Secuencias cis y factores trans. Secuencias reguladoras o enhancers..
Activadores y represores de la transcripción. Motivos estructurales de los
factores de transcripción: homeodomain, dedos de zinc, cremalleras de leucina,
hélice-lazo-hélice. Modificaciones postranslacionales de las proteínas :
fosforilaciones, glicosilaciones, formación de puentes disulfuro,
ribosilaciones, farnesilaciones. Reconocimiento del péptido de señal, partícula
SRP. Vida media de las proteínas. Ubiquitinización.
8. METODOS EXPERIMENTALES EN BIOLOGIA MOLECULAR
Aislamiento, purificación y cuantificación de DNA y RNA. Análisis
electroforético. Síntesis de oligonucleótidos. Enzimas de modificación:
restricción, transferasa terminal, nucleasa S1, ligasa, DNA polimerasa,
polinucleótido quinasa, Fosfatasa alcalina. Mapa de restricción del DNA. Vectores
de clonación: plásmidos, fagos, cósmidos, BACs, YACs. Adaptadores. Clonaje
molecular. Transformación bacteriana: resistencia a antibióticos, tipos y
características de células huésped. Electroporación. Genotecas: genómicas y de
expresión. Muestreo en el clonaje de genes: estrategias. Marcaje de sondas: alfa
dNTP, gamma dNTP, marcaje no radiactivo. Técnicas de hibridación: Southern,
Northern, FISH. Secuenciación de DNA. PCR. Mutagénesis. Expresión de proteínas:
vectores, proteínas de fusión. Transfección de DNA. EMSA. Footprinting. RNA
interferente. Análisis de promotores e inicio de la transcripción. Análisis de
proteínas: electroforesis, western blot, inmunoprecipitación,
inmunofluorescencia. Cromatografias de filtración y de intercambio iónico.
Cromatografía de afinidad DNA-proteína. Ensayo de unión proteína-proteína.
Microarrays.
9. APLICACIONES DE LA BIOLOGIA  MOLECULAR Y LA BIOTECNOLOGIA
Producción de proteínas recombinantes:  hormona del crecimiento, insulina.
Producción de hibridomas: anticuerpos monoclonales. Aplicaciones de la Biología
Molecular a la generación de vacunas.   Diagnóstico genético de enfermedades:
variaciones experimentales. Polimorfismo genético : taxonomía molecular,
identificación de la paternidad,  aplicaciones a la medicina forense y policial.
Terapia génica: taxis o vectores genéticos. Organismos transgénicos. Clonación de
células y organismos. Proyectos genoma: la genómica y la proteómica.
Biotecnología de plantas: plásmido Ti, aplicaciones biotecnológicas.
Biodegradación de xenobióticos. Bioética. Patentes en biotecnología.

PROGRAMA DE PRACTICAS
1. Aislamiento de ADN plasmídico.
2. Purificación de ADN genómico.
3. Digestión con enzimas de restricción y nucleasas.
4. Amplificación de un fragmento de ADN por PCR.
5. Análisis electroforético en geles de agarosa.

6. Bioinformática. Empleo de bases de datos en Biología Molecular

Actividades

Realización de una Memoria que abarca por un lado los resultados de las Prácticas
de Laboratorio y a su vez contiene unos Ejercicios prácticos sobre los contenidos
de la Clase de Bioinformática.

Metodología

Sesiones practicas desarrolladas en el laboratorio. Sesión en el aula de
informática. Clases teóricas sobre el programa de la asignatura.

Criterios y Sistemas de Evaluación

Asistencia realización y aprovechamiento de las prácticas. Examen final: Se
realizará un examen compuesto por varias preguntas relativas al programa
teórico y en la calificación final de la asignatura las practicas realizadas
contabilizarán hasta un 20% de la calificación final

Recursos Bibliográficos

MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL  4ª ed.  2002  B. Alberts ….
Garland Science          ISBN  0815332181
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR  4ª ed.  2002  H. Lodish
Scientific American Books
GENES VIII               2003  B. Lewin
Prentice Hall    ISBN  0131439812
MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENE  5ª ed.  2004  J. Watson……
Benjamin Cummings    ISBN  080534635X
MOLECULAR BIOTECHNOLOGY    3ª ed.   2003   B. R, Glick…..
ASM Press                   ISBN  1555812244
BIOCHEMISTRY      3ª ed.   2002   C.K. Mathews…..
Addison Wesley            ISBN  0805330666
BIOCHEMISTRY       5ª  ed.   2002  J.M. Berg……
Reverté                          ISBN   07167300510
INTRODUCTION TO BIOTECHNOLOGY  1ª  ed.   2003  W.J. Thieman…..
Benjamin Cummings       ISBN  0805348255
BASIC LABORATORY METHODS FOR BIOTECHNOLOGY  1ª  ed.   2000   L.A. Seidman…..
Prentice Hall                   ISBN  0137955359