Biologia celular y molecular

Uruguay 151 - (6300) Santa Rosa - La Pampa UNIVERSIDAD NACIONAL
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Corresponde al Anexo I de la Resolución N° 295/04
ANEXO I
DEPARTAMENTO DE: CIENCIAS NATURALES
ASIGNATURA: BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR
CARRERA - PLAN: Licenciatura en Ciencias Biológicas (Plan 1998)
CURSO: 4º Año
RÉGIMEN: Cuatrimestral
CARGA HORARIA:
- Teórico: 64 horas
- Práctico: 64 Horas
- Teórico - Práctico: 128 Horas
CICLO LECTIVO: 2002, 2003,2004 y 2005
EQUIPO DOCENTE DE LA CÁTEDRA:
- Profesor Adjunto Simple: Lic. Fabiola Pagliero
- Ayudante de 1º Ad-Honorem: Lic. Soraya Kiriachek
OBJETIVOS Y/O ALCANCES DE LA ASIGNATURA:
La materia tiene por objeto: Dar una panorámica introductoria de los conceptos más
modernos de las Biologías Molecular y Celular, incluyendo elementos de Ingeniería
Genética y Biotecnología.
Contribuir a generar en el alumnos el interés y el apetito por la experimentación
científica, a través del aprendizaje de un nuevo vocabulario específico, de la ejercitación
de problemas, de la realización de experimentos (trabajos prácticos) y del análisis crítico
de experimentos clásicos y recientes tomados de la literatura.
El eje temático de la materia es el siguiente:
Biomoléculas
Duplicación del DNA
Transcripción Procesamiento del RNA
Traducción
Translocación de proteínas de membrana

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Corresponde al Anexo I de la Resolución N° 295/04
Tránsito celular de proteínas
Diferenciación celular
Ciclo celular
Metabolismo celular e Inmunología
Este eje temático permite entender a los “...organismos vivos como poseedores de un
programa - un conjunto de información genética - que subyace en todas las funciones
vitales y que evoluciona por mutación, recombinación genética y selección natural...”
(Salvador Luria, Thirty Six Lectures in Biology, MIT Press, Cambridge, 1975).
El dictado es encarado desde un punto de vista evolutivo, realzando siempre las
diferencias de cada mecanismo o proceso molecular entre los procariotas y los
eucariotas. Discutiendo, en la medida de lo posible, el valor adaptativo y el origen de
cada proceso estudiado.

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Corresponde al Anexo II de la Resolución N° 295/04
ANEXO II
ASIGNATURA: Biología Celular y Molecular
CICLO LECTIVO: 2002, 2003,2004 y 2005
PROGRAMA ANALITICO
1. Introducción histórica. Descubrimiento de la célula, y enunciado de la teoría celular.
Componentes celulares. Diversidad celular. Naturaleza química del gen. Experimentos
de Avery, Hershey y Chase. Modelo de la estructura del DNA de Watson y Crick.
Nacimiento de la ingeniería genética: descubrimiento de las enzimas de restricción y
recombinación genética.
2. Interacciones moleculares. Uniones covalentes. Uniones no covalentes: nteracciones
puente hidrógeno, hidrofóbicas, electrostáticas y fuerzas de van der Waals. Energía
libre de Gibbs. Uniones de alta energía del ATP. Reacciones acopladas. Energía de
activación.
3. Proteínas I: Análisis estructural. Representación gráfica de la estructura.
Aminoácidos. Unión peptídica. Estructura primaria. Estructura secundaria: hélices
alfa, hojas beta, giros y bucles. Estructura terciaria: motivos y dominios. Ejemplos.
Plegado de proteínas. Rol de chaperones. Conformación nativa y desnaturalizada.
Modificaciones post-traducción de las proteínas. Ejemplos. Degradación de proteínas:
ubiquitinación y proteosomas.
4. Proteínas II: Relación estructura-función. Enzimas. Caracterización molecular:
dominios catalíticos y reguladores. Ejemplos. Especificidad. Parámetros cinéticos:
Km y Vmax. Anticuerpos: Cadenas livianas y pesadas. Dominios Fab y Fc. Antígenos
y epitopes. Afinidad y especificidad. Proteínas de membrana y proteínas motoras.
5. Proteínas III: Técnicas de purificación y análisis. Centrifugación. Fraccionamiento
en gradientes de densidad. Electroforesis uni y bidimensional. Cromatografía de
filtración molecular, de intercambio iónico y de afinidad. Técnicas inmunoquímicas.
Expresión heteróloga de proteínas en células procariotas y eucariotas. Determinación
de la secuencia de aminoácidos. Homología de secuencias. Consideraciones
funcionales y evolutivas. Cristalografía.

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6. Acidos nucleicos: Bases y nucleótidos. Estructura del DNA. Desnaturalización-
renaturalización. Temperatura de “melting”, Tm. DNA circular. Consideraciones
topológicas. Estructura del RNA mensajero, RNA de transferencia, y RNA
ribosómico.
7. Replicación del DNA: Mecanismo semiconservativo. Origen de replicación.
Replicón. Replicación del DNA en procariotas y eucariotas. Horquilla de replicación.
Helicasas, topoisomerasas, primasas, DNA polimerasas y DNA ligasas. Cadena líder
y cadena retardada. Fragmentos de Okazaki. Telómeros y telomerasa. Errores
introducidos en la secuencia del DNA. Sistemas de reparación de errores. Rol de
polimerasas, nucleasas y ligasas. Respuesta SOS en Escherichia coli.
8. Organización supramolecular del DNA: Cromatina y cromosomas.
Heterocromatina y eucromatina. Niveles de compactación del DNA. Histonas.
Nucleosomas. Proteínas no histónicas asociadas al DNA. Bandeo de cromosomas.
Hibridización de cromosomas (“FISH”). Replicación de cromosomas. Origen de
replicación, centrómeros y telómeros.
9. Estructura molecular del gen y organización del genoma: Definición molecular
del gen. Organización y estructura molecular de los genes en procariotas y
eucariotas. Unidad de transcripción monocistrónica y policistrónica. Operones.
Intrones y exones. Genes de copia única y familias multigénicas. Genes repetidos en
tándem. Pseudogenes. DNA no codificante repetitivo y de secuencia única.
Transposones. Secuenciación y análisis de genomas. “Chips” de DNA.
10. Tecnología del DNA recombinante: Clonado de DNA. Construcción de moléculas
recombinantes. Tipos y características de vectores para clonado. Plásmidos, fago
lambda y cósmidos. Enzimas empleadas en clonado. Nucleasas, ligasas, polimerasas y
enzimas modificadoras. Transformación de bacterias. Secuencias requeridas para la
replicación, transcripción y traducción del DNA clonado. Purificación y manipulación
del DNA. Electroforesis. Método de secuenciación de Sanger. Análisis de DNA
específicos en mezclas complejas: Ensayos de Southern y Northern. Librerías
genómicas y de cDNA. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Aplicaciones.
11. Manipulación de células y organismos: Cultivo de bacterias y levaduras. Curvas de
crecimiento. Substratos y medios de cultivo. Cultivo de células animales.
Aplicaciones. Cultivos primarios y líneas celulares. Hibridomas y anticuerpos
monoclonales. Anticuerpos policlonales. Inmunocitoquímica. Transfección.
Obtención de organismos transgénicos.

5
12. Transcripción: Tipos y estructura de las RNA polimerasas. Estructura primaria del
mRNA en procariotas y eucariotas. Secuencias promotoras: “TATA box”, “CAAT
box”, “CG box” y “Pribnow box”. Secuencias activadoras (“enhancers”). Aplicación
de las técnicas de “footprint” y retardamiento en geles (“gel shift”). Complejo de
iniciación de la transcripción de la RNA polimerasa II. Formas de terminación de la
transcripción en procariotas y eucariotas. Procesamiento del mRNA. Modificaciones
del extremo 5’ (“cap”) y 3’ (poliadenilación). Mecanismo de eliminación de intrones
(“splicing” de exones). Partículas ribonucleoproteicas heterogéneas (hRNPs).
13. Regulación transcripcional: Análisis del operón lac. Factores de transcripción.
Función y tipos estructurales. Dominios de unión al DNA: Homeodominio, motivos
“zinc finger” y “leucine zipper”. Control de la actividad de los factores de
transcripción. Acetilación/ desacetilación de las histonas. Heterocromatización.
Metilación. Mecanismos de regulación post-transcripcional. “Splicing” alternativo de
exones, edición y estabilidad del mRNA. Memoria celular.
14. Traducción: Etapas de decodificación. Codones de iniciación y terminación.
Degeneración del código genético. Marco de lectura del mRNA. Genes y
procesamiento de los pre-tRNAs. Estructura del tRNA maduro. Aminoacil-tRNA
sintetasas. Anticodones y efecto de balanceo (“wobbling”). Genes de RNA
ribosómico (rRNA) y procesamiento de los transcriptos. Pre-rRNA y Nucleolo. RNA
nucleolar pequeño (snoRNA). Ensamblaje de los ribosomas. Síntesis de proteínas.
Fases de iniciación, elongación y terminación. Función de las secuencias de Shine-
Dalgarno y de Kozak. Poli-ribosomas y reciclado de ribosomas. Mecanismos de
control de la traducción.
15. Membrana plasmática: Estructura general. Fosfolípidos. Proteínas integrales y
periféricas. Glicoproteínas y glicolípidos. Distribución asimétrica de lípidos y
proteínas. Dominios hidrofóbicos en proteínas de transmembrana. Anclaje a través de
glicosil fosfatidil inositol (GPI) y de ácidos grasos. Solubilización de proteínas de
membrana. Efecto de detergentes y sales. Enzimas intracelulares asociadas a la
membrana: fosfolipasas, c-Src y Ras. Características funcionales de las proteínas de
membrana. Proteínas transportadoras, bombas y canales iónicos.
16. Sistema de endomembranas y tráfico intracelular: Secuencias que especifican
localización (“targeting”) en proteínas. Tráfico de proteínas al núcleo. Estructura de
los poros nucleares. Tráfico de proteínas hacia mitocondrias, cloroplastos y
peroxisomas. Vía secretora. Componentes. Asociación de ribosomas al retículo
endoplásmico (RE). Transferencia de proteínas al RE. Secuencia señal, partícula de

6
17. reconocimiento de la señal (SRP) y receptor de SRP. Translocón. Secuencias
topogénicas y topología de las proteínas de membrana. Proteínas ancladas por GPI.
Catalizadores del plegado en el RE. Adición y procesado de carbohidratos en el RE y
complejo de Golgi. Cis, medial y trans-Golgi. Oligosacáridos O- y N-glicosídicos.
Flujo vesicular de membranas post-Golgi. Tráfico de proteínas al lisosomas y a la
membrana. Vía de la manosa 6-fosfato. Exocitosis y endocitosis. Endocitosis
mediada por receptores. Transcitosis. Endosomas tempranos y tardíos. Reciclado de
receptores. Fusión de membranas. Vesículas cubiertas con clatrina, COP I y COP II.
Control de calidad en el RE. Inducción transcripcional de catalizadores del
plegamiento de proteínas. Mecanismo de retención de proteínas solubles del RE.
18. Mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas: Biogénesis. Organización molecular.
Compartamentalización del metabolismo de carbohidratos y lípidos. Generación de
ATP. Organización molecular de los complejos captadores de energía y complejos de
transferencia de energía.
19. Citoesqueleto: Actina y microfilamentos: estructura. Concentración crítica.
Regulación del ensamblaje. Proteínas asociadas a actina. Estructuras formadas por
actina: racimos y redes. Lamelipodios y filopodios. Esqueleto submembranal.
Miosinas: Estructura y función. Movimientos dependientes e independientes de
miosina. Migración celular. Tubulina y microtúbulos: estructura y dinámica.
Polaridad. Proteínas asociadas. Transporte intracelular dependiente de microtúbulos.
Proteínas motoras: dineínas y kinesinas. Cilias y flagelos. Función de los
microtúbulos en la división celular. Filamentos intermedios: estructura, dinámica y
función. Queratinas, desmina, laminas.
20. Crecimiento y división celular: Fases del ciclo celular: G1, G2, S y M. Punto de
restricción. Regulación del ciclo celular. Factores activadores de la síntesis del DNA,
condensación de los cromosomas y terminación de la mitosis. Ciclinas, quinasas
dependientes de ciclinas (cdks) y factor promotor de la mitosis (MPF): expresión,
actividad y función. Complejo promotor de la anafase (APC). Control de calidad o
“checkpoints” del ciclo celular. Genes represores de tumores (p53 y p21CIP
).
Senescencia celular y apoptosis. Meiosis.
21. Integración de las células en tejidos: Moléculas de adhesión. Integrinas, caderinas,
CAMs y selectinas. Estructura y función. Especializaciones de la membrana
plasmática y comunicación intercelular: Desmosomas, uniones adherentes, en
hendidura y estrechas. Adhesión a la matriz. Adhesiones focales y hemidesmosomas.
Matriz extracelular. Componentes y funciones. Membrana basal.

7
22. Comunicación celular y señales químicas: Señales endócrinas, parácrinas y
autócrinas. Proteínas receptoras. Ligando y efectores. Especificidad y afinidad.
Receptores asociados a proteínas G, canales iónicos, receptores asociados a tirosin-
kinasas citosólicas, y receptores con actividad catalítica intrínseca. Segundos
mensajeros. AMP cíclico, tirosin-kinasas y calcio. Mecanismos moleculares de
señalización: epinefrina, insulina y moléculas adhesivas. Activación de la vía de
señalización que activa Ras. Sinapsis eléctrica y química. Vesículas sinápticas.
Canales iónicos regulados por voltaje. Canales iónicos regulados por ligando.
Transmisión del impulso nervioso mediado por acetilcolina. Receptores nicotínico y
muscarínico.
23. Mecanismos celulares y moleculares del desarrollo embrionario: Proteínas
reguladoras. Patrones de expresión. Genes selectores. Transformaciones homeóticas.
Diferenciación celular. Control molecular de la miogénesis y neurogénesis.
Diferenciación neuronal. Axón y dendritas. Cono de crecimiento. Factores
neurotrópicos y neurotróficos.
24. Cáncer: Características de las células tumorales. Metástasis. Origen viral del cáncer.
Oncogenes. Control del crecimiento celular.
25. Inmunidad: Inmunidad humoral y celular. Linfoquinas. Linfocitos B. Anticuerpos.
Selección clonal. Respuesta inmune primaria y secundaria. Linfocitos T. Receptores
T y complejo mayor de histocompatibilidad. Macrófagos. Mecanismo molecular de la
extravasación de leucocitos.

8
Corresponde al Anexo III de la Resolución N° 295/04
ANEXO III
ASIGNATURA: Biología Celular y Molecular
CICLO LECTIVO: 2002,2003,2004 y 2005
BIBLIOGRAFIA:
- Molecular Cell Biology. Lodish et al. 4ta ed 2000. Freeman and Co.
- Molecular Cell Biology. Lodish et al. 3ra ed 1995. Freeman and Co.
- Molecular Cell Biology. Darnell et al. ed 1990. Sci. Amer. Books.
- Molecular Biology of the Cell. Alberts et al. 3ra ed 1994. Garland Publishing
- Molecular Biology of the Cell. Watson et al. 4ta ed. The Benjamín/Cumming Publ. Co.
- Molecular and Cellular Biology. Wolfe. Ed. 1993. Wadsworth Publ. Co
- Gene Cloning. Brown. Ed. 1995. Chapman & Hall.
- Genes VII. Lewin. Ed. 2000. Oxford Univ. Press.
- Recombinant DNA. Watson et al. Ed 1992. Sci.Amer. Books.
- Biologia Molecular de la Célula, Lodish et al, 4ta ed 2002, Ed Panamericana
- Biología Celular y Molecular. De Robertis y De Robertis. 11 ed. El Ateneo.
- Biología Molecular de la Célula. Alberts et al. ed en español 1996. Ed. Omega
- Biología. Curtis y Barnes. 4ta ed. 1992. Ed. Panamericana.
- Genética. Griffiths et al. Ed. 1995. Interamericana.
- Genética. Suzuki et al. Ed 1992. Interamericana.
- La célula viva. De Duve. Ed. 1988. Prensa Científica.
- Principios de Bioquímica. Lehninger et al. Ed. 1993. Omega.
- Bioquímica. Stryer. Ed 1988. Reverté.
- Bioquímica Fundamental. Conn et al. Ed. 1996. Limusa Noriega Eds.
http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/7001main.html
http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/chapters.html
http://www.cbc.umn.edu/~mwd/courses.html#GENETICS
http://www.biology.arizona.edu/
http://www.cellsalive.com/
http://www.imb-jena.de/IMAGE_AA.html

9
Corresponde al Anexo IV de la Resolución N° 295/04
ANEXO IV
CICLO LECTIVO: 2002,2003,2004 y 2005
PROGRAMA DE TRABAJOS PRACTICOS
1- Soluciones: Realización de problemas de soluciones, almacenado y preparado de
soluciones stock. En Laboratorio, preparación y esterilización de soluciones para los
prácticos subsiguientes.
2- Modelos moleculares I: A través de Internet, en diferentes páginas web, se
observan y construyen modelos moleculares de proteínas, con las respectivas
estructuras 1º, 2º, 3º y 4º, y la relación estructura - función en el caso particular de
hemoglobina y anticuerpos.
3- Modelos moleculares II: Se procede de igual forma que en el en el práctico
anterior, pero en el caso de modelos moleculares de DNA y RNA y su interacción
con proteínas o con complejos ribonucleoproteicos.
4- Extracción DNA plasmídico: Se extrae DNA de plásmido de una bacteria E coli;
mediante una lisis alcalina, seguida de el agregado de acetato de potasio para
precipitar proteínas y DNA cromosómico con una posteriro precipitación del
plásmido con isopropanol. El plásmido tiene características específicas: una
resistencia a antibióticos y lleva un inserto de un gen conocido. En este práctico,
previo a la extracción, se realiza cultivo de microorganismos y aislamiento de
colonias que luego serán utilizadas para efectuar la extracción. Posteriormente se
cuantifica el DNA y se evalúa su pureza por espectrofotometría uv.
5- Gel de Agarosa y enzimas de restricción: Se procede al análisis por corte con
enzimas de restricción y posterior electroforesis en geles de agarosa, del DNA
plasmídico obtenido en el práctico anterior.
6- Inducción génica: Se realiza una comprobación en laboratorio del fenómeno de
inducción enzimática en bacterias. El sistema usado es el operón lac, en una cepa de
E coli lac+
.

10
Corresponde al Anexo IV de la Resolución N° 295/04
7- Primer paper: Se realiza la lectura individual y discusión global de un trabajo
científico original. Los alumnos tienen una guía para la lectura y el análisis y un
cuestionario para responder. Se ejercita la búsqueda bibliográfica en buscadores por
Internet.
8- Gel de poliacrilamida: Se realiza la extracción de proteínas de un cultivo bacteriano
y luego una electroforesis en gel de poliacrilamida, posteriormente, se revela en
forma específica para isoenzimas á y β esterasa.
9- Modelos moleculares III: Se trabajan modelos moleculares complejos como
membrana plasmática, poros nucleares y ribosomas.
10- Segundo paper: Lectura y análisis de un trabajo científico original, con exposición
individual. En este caso, no hay guía para pautar la lectura.
11- Bioinformática: Se demuestra la aplicación de la bioinformática al estudio de
secuencias de DNA y proteínas. Se utilizará Internet ya que a través de la red, se
permite el acceso libre a bancos de datos. Se utilizarán los bancos EMBL y DDBJ
que son bancos de secuencias de DNA; SWISS-PROT y PIR que son bancos de
proteínas y GenBank es un banco mixto de DNA y proteinas. En el práctico se
procede al análisis de una autoradiografía de la secuenciación del cDNA de un gen
determinado, luego se accede al banco de datos para buscar homologías de
secuencias. Posteriormente, a partir de secuencias incógnitas se procede al análisis
del DNA, traducción y análisis de la proteína.

11
Corresponde al Anexo V de la Resolución N° 295/04
ANEXO V
CICLO LECTIVO: 2002, 2003,2004 y 2005
ACTIVIDADES ESPECIALES QUE SE PREVEN
No se prevén actividades.

12
Corresponde al Anexo VI de la Resolución N° 295/04
ANEXO VI
CICLO LECTIVO: 2002,2003,2004 y 2005
PROGRAMA DE EXAMEN
Se corresponde con el programa analítico.

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