curso de biomol 2013
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UNIVERSIDAD MILITAR “NUEVA GRANADA”
FACULTAD DE CIENCIAS (Biología)
CURSO DE BIOLOGIA MOLECULAR (Teoría)
Índice
1. Hoja de presentación del curso
2. Justificación de la materia
3. Metas del programa
4. Programación de fechas
5. Evaluación
6. Listado de tareas
7. Programación de temas
8. Bibliografía de consulta en biblioteca
9. CAPITULO 1: LA DINÁMICA CELULAR
10. CAPITULO 2: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE PROTEÍNAS
11. CAPITULO 3: DEL RNA A LAS PROTEINAS.
12. CAPITULO 4: BIOMEMBRANAS
13. CAPITULO 5: TRANSPORTE MEMBRANAL DE PEQUEÑAS MOLECULAS PROPIEDADES ELECTRICAS DE LA MEMBRANA CELULAR
14. CAPITULO 6: COMPARTIMENTALIZACION CELULAR Y DISTRIBUCION DE PROTEINAS
UNIVERSIDAD MILITAR “NUEVA GRANADA”
FACULTAD DE CIENCIAS (Biología)
CURSO DE BIOLOGIA MOLECULAR (Teoría)
Índice
15. CAPITULO 7: TRANSPORTE VESICULAR INTRACELULAR
16. CAPITULO 8: BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO.
17. CAPITULO 9: EL CITOESQUELETO.
18. CAPITULO 10: SEÑALIZACION CELULAR
PROGRAMACION DE TEMAS:
CAPITULO 1: LA DINAMICA CELULAR.
• Componentes químicos de las célula.
• Importancia del agua en la célula
• Pequeñas moléculas que componen las células
• Uso de la energía por las células
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 2: ESTRUCTURA Y FUNCION DE PROTEINAS
• Estructura química de los Aminoácidos
• Estructura de proteínas
• Función de las proteínas.
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 3: DEL RNA A LAS PROTEINAS
• Los tres papeles del RNA en la síntesis de proteínas
• Mecanismo de la síntesis de proteínas
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 4: BIOMEMBRANAS
• La bicapa lipidica
• Proteínas de membrana
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 5: TRANSPORTE MEMBRANAL DE PEQUEÑAS MOLECULAS PROPIEDADES ELECTRICAS DE LA MEMBRANA CELULAR
• Transporte a través de una membrana lipidica.
• Proteínas transportadoras y transporta activo a
través de la membrana• Canales iónicos y potenciales eléctricos celulares. TIEMPO: 6 Horas.
CAPITULO 6: COMPARTIMENTALIZACION CELULAR Y DISTRIBUCION DE PROTEINAS
• La compartimentalización de las células
• Transporte entre el núcleo y el citosol
• Transporte entre la mitocondria y el cloroplasto
• Peroxisomas
• El retículo endoplasmatico
TIEMPO: 6 horas
PROGRAMACIÓN DE TEMAS:
CAPITULO 7: TRANSPORTE VESICULAR INTRACELULAR
• Mecanismo molecular de transporte membranal.
• Transporte del RE hacia el aparato de Golgi.
• Transporte desde el Trans Golgi Network hasta los
lisosomas.
• Transporte a través de la membrana plasmatica en la
endocitosis.
• Transporte desde el Trans Golgi Network hacia el
exterior de la célula en la exocitosis.
TIEMPO: 9 Horas
CAPITULO 8: BIOENERGETICA Y METABOLISMO.
• La mitocondria, organización y función.
• Transporte de electrones.
• Cloroplasto y fotosíntesis.
• Evolución de los sistemas de transporte de
electrones.
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 9: EL CITOESQUELETO.
· Auto ensamblaje y dinámica de los filamentos del
citoesqueleto.
· Como se regulan los filamentos del citoesqueleto.
· Citoesqueleto y comportamiento celular.
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 10: SEÑALIZACIÓN CÉLULA A CÉLULA.
· Señalización extracelular
· Proteína G receptores Tirosina-Kinasa
· Segundos mensajeros
TIEMPO: 3 Horas.
CAPITULO 11: INTERACCIÓN DE CÉLULAS EN LOS
TEJIDOS.
· Adhesión célula a célula
· Adhesión célula a matriz
· Colágeno Matrices extracelulares de no- colágeno
· La dinámica de la pared celular de plantas.
TIEMPO: 3 Hora.
Dogmas en Biología
• Todas las células tienen como material genético ADN • Todas las células replican su material genético por polimerización de
monómeros• Todas las células transcriben su ADN en ARN • Todas las células utilizan las proteínas como catalizadores• Todas las células traducen el ARN en proteínas usando la misma
maquinaria• Una proteína un gen• La vida requiere energía libre• Todas las células tienen membrana plasmática• Todas las células usan los mismos monómeros para construir
polímeros
10 millones de kilómetros
1 millón de kilómetros
100 mil kilómetros10 mil kilómetros
1.000 kilómetros 100 kilómetros
10 kilómetros
1 kilómetro
100 metros 10 metros
1metro
10 centímetros
1 centímetro 1 milímetro
100 micras 10 micras
Mutation and Natural Selection
Early generations
Environment 1
Middle generations
New lethalmutation
Environment 2
Normalinherited gene
Lethalmutation
Beneficialmutation
Late generations
CAPITULO 1: LA DINAMICA CELULAR. Tarea No 1.
Desarrollo del tema:
• Origen de la vida
• Componentes químicos de las células.
1. Átomos: electrones, protones y neutrones (1)
2. Interacciones atómicas: orbitales atómicos (2)
3. Interacciones moleculares: orbitales moleculares, puentes químicos (iónico, covalente polar y apolar), valencia (3)
4. Iones (cation +, anion -) (3)
5. Tipos de puentes covalentes: simples, dobles (4)
6. Radios y atracción de Van Der Walls (5)
• Importancia del agua en la célula
1. Puentes de hidrogeno (7)
2. Sales, Ácidos y Bases (6)
3. Interacciones moleculares no-covalentes: Puentes iónicos o salinos, puentes de hidrogeno, atracciones de van der Walls y fuerzas hidrofobicas. (6a), (7a).
• Pequeñas moléculas que componen las células
1. Carbohidratos: monosacáridos, disacáridos, oligosacaridos y polisacáridos.(8)
2. Ácidos grasos: saturados e insaturados, triglicéridos, fosfolipidos, esteroles (9)
3. Nucleótidos: poli nucleótidos (ADN, rRNA, tRNA, mRNA, snRNA, etc.) (10)
4. Aminoácidos: enlace peptídico, N-Ter, C-Ter, polipéptidos (11)
• Uso de la energía por las células
1. El metabolismo celular esta organizado por las enzimas: catabolismo (ruptura), anabolismo (biosíntesis) (13)
2. Segunda ley de la termodinámica: la tendencia al aumento de la entropía en el universo
3. Fotosíntesis: modelo de producción de energía química, reducción. (14)
4. Respiración: oxidación de moléculas orgánicas
5. ATP: Molécula transportadora de energía en forma de puentes fosfodierster (12)
6. NADH, NADPH: transportadores de electrones (15)
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(7)
(8)
(6a)
Ácido Base Agua Sal
HCl + NaOH H2O + NaCl
HBr + KOH H2O + KBr
(6)
(6)
(7a)
(9)
(10)
(11)
(12)(12)
(13)
(15)
(14)
CAPITULO 2: ESTRUCTURA Y FUNCION DE PROTEINAS. Tarea No 2
Desarrollo del tema:· La forma y estructura de las proteínas.1. Aminoácidos (apolares, polares, ácidos y básicos) y
enlaces peptídico (1,2), formación de péptidos, polipéptidos y cadena polipeptidica
2. Cual es la importancia de las proteínas en la construcción de las células.
3. Conformaciones y energía libre: estructura terciarias hélices (-keratina) y plegada (fibrina) (3), uniones no covalentes entre cadenas (puentes de hidrógeno, puentes iónicos, atracciones de van der Waals, espacios hidrofobicos) (3b). Perdida de la estructura terciaria y renaturalización (chaperonas).
4. Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria (3).
5. Dominios y regiones (motivos) de las proteínas e.j. SH2 (4) , los dominios y el plegamiento.
6. Estructura cuaternaria de proteínas (5) y puentes disulfuro (5a) , proteínas globulares (hemoglobina) y fibrosas (actina, colágeno).
· Función de las proteínas.1. Las proteínas se unen a otras a través de diferentes
tipos de superficies (6), especificidad (anticuerpo / anfígeno, sustrato / enzima) y sitios de unión. Unión y constante de equilibrio.
2. Las proteínas tienen actividad catalítica (7), hidrolasas, nucleasas, proteasas, polimerasas, fosfatasas etc.: enzimas allostericas usan cofactores (8), en regulación positiva o negativa.
3. La actividad kinasa (fosforilación) y fosfatasa (desfosforilación) es una de las mas importantes como enzimas (9)
4. Proteínas unidas a GTP o GTPasas (GTP binding proteins) son reguladores celulares, papel de Ras-protein en la señalización celular (10) y traducción de señales.
5. Proteínas motoras o para el movimiento en la célula (miosina, kinesina) (11, 12). Movimiento de cromosomas, vacuolas, organelos. Con cambios estructurales promovidos por fosforilación y desfosforilación.
6. Transportadores unidos a membrana (bombas), Ca2+ ATPasa, Na+, K+ ATPasa, bombas de protones (13).
7. Maquinas moleculares (13b)8. Capcides de virus (13c) 8. En resumen (13a)
(1)
(2)
(3)
(4)
(3b)
(5)
(4)
(5a)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(13b)
(13c)
(13a)
CAPITULO 3: DEL RNA A LAS PROTEINAS
Tarea No 3.
Desarrollo del tema:
• Estructura química de los RNAs y ribosomas
1. Estructura general de los RNAs (14), ribosa, uracil cambiado por timidin (une a A).
2. Tipos de RNA: pre-mRNA, mRNA maduro, snRNA, rRNA, tRNA, RNAi, snoRNA (nucleolar), RNAs (síntesis de telomerasa, inactivación de cromosoma X, transporte en el RE).
3. Estructura del mRNA (15). Splicing (intron, exon), splaisiosoma.
4. El tRNA (16, 16a) 80 nucleótidos, formado por : 3’ end +union de AA, T loop, anticodon loop, D loop, 5’ end. Modificaciones quimicas (16b), el bamboleo en la 3 posicion del anticodon.
5. La unión a aminoácidos (20) por una aminoacil-tRNA sintetasa (17) especifica, función como adaptador entre tRNA y AA.
6. El RNA es decodificado en los ribosomas (18) Proteína + rRNA (ribozyma (18a)), sitios: Exit, pectidil, aminoacil, unión al mRNA (18b)
7. El rRNA (19), (19b).
• Mecanismo de la síntesis de proteínas
1. Traducción de la información genética, el código
genético, codones (20) y el marco de lectura (20a).
2. Factores de Iniciación elF-1A, elF-3, elF-4F, elF-
4B, elF-4A, elF-2, elF-5 (21)
3. Elongación: sitio aminoacil, sitio peptidil, exit, aminoacil-tRNA, factores de elongación (EF-Tu, EF-G), peptidil transferasa (22).
4. Terminación: codon stop, factor de desprendimiento (23).
5. Control de la síntesis de proteínas por EF-Tu/GTP (24).
6. Polirribosomas (25).
7. Chaperonas guían el plegamiento de las proteínas (26).
(15)
(16)
(17)
(14)
(15)
(16)
(16a)
(21a)
(19)
(18)
(16b)
(18b)
(20)
(19b)
(21)
(22)
(23)
(24) (25)
(26)