BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR Clases Teóricas (no obligatorias) Miércoles y Viernes 15-17 hs - Aula I Clases Prácticas (obligatorias) Miércoles y Viernes 17-19 Grupo I: Laboratorio I Grupo II: Laboratorio II Inicio: 14/03

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BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR Personal Docente Profesor Titular Dr. Massimiliano Dematteis

Jefe de Trabajos Prácticos Dra. María de las Mercedes Sosa Dra. María Betiana Angulo Auxiliares de Primera Adscriptos Dra. Gabriela Elizabeth Farco Dra. Gisela Mariel Via do Pico

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Regularización de la Asignatura Serán considerados regulares los alumnos que cumplieran con las siguientes exigencias: a) Alcanzar el 75 % de asistencia en las clases prácticas.

b) Aprobar el 75% de las clases prácticas. c) Aprobar todos los parciales con calificación 6 (seis) o superior.

Los alumnos que no alcanzaran al 75% de aprobación de las clases prácticas o no aprobaran los parciales con un mínimo de 6 (seis) serán considerados alumnos libres.

Promoción sin Examen Final de la Asignatura Para lograr la promoción sin examen final de la asignatura, se debe cumplir con los siguientes requisitos:

a) Alcanzar el 75 % de asistencia a las clases prácticas. b) Aprobar el 75 % de las clases prácticas. c) Aprobar las evaluaciones parciales en primera instancia, obteniendo un promedio de 7 (siete) o superior al finalizar el cursado. Los alumnos que no obtuvieran un promedio mínimo de 7 (siete) en las evaluaciones parciales y/o no alcanzaran al 75 % de aprobación de las clases prácticas, pero cumplimenten los restantes requisitos para regularizar la asignatura serán considerados alumnos regulares y deberán rendir examen final.

Horarios de Consultas • Las consultas que quieran realizar los alumnos, tanto sobre temas teóricos como prácticos, las deberán efectuar al Profesor responsable de la asignatura. • Horario: miércoles y viernes, previo al inicio de las clases teóricas. • Todos los días y horarios en: http://www.biologiacelularymolecular.ecaths.com

Bibliografía General • Alberts, B., A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts & P. Walter. 2016. Biología Molecular de la Célula. 6º edición. Ed. Omega, Madrid. • Becker, W. 2007. El Mundo de la Célula. 6º edición. Ed. Pearson-Addison Wesley. • Brown, T. A. 2008. Genomas. 3º edición. Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires. • Cooper, G.M. & R. E. Hausman. 2014. La Célula. 6° edición. Ed. Marbán, Madrid. • Curtis, H., N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini. 2009. Biología. 7º ed. Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires. • De Robertis, E. M. F. & J. Hib. 2012. Biología Celular y Molecular. 16º edición. El Ateneo, Buenos Aires. • Herráez, A. 2012. Biología Molecular e Ingeniería Genética. Elsevier Health Sciences, Barcelona. • Karp, G. 2014. Biología Celular y Molecular. 6º edición. Ed. McGraw-Hill Interamericana, México. • Lodish, H., A. Berk, P. Matsudaira, C. A. Kaiser, M. Krieger, A. Bretscher, H. Ploegh, A. Amon & M. P. Scott, S. 2016. Biología Celular y Molecular. 7º edición. Ed. Panamericana, Buenos Aires. • Plattner, H. & J. Hentschel. 2014. Biología Celular. 4º edición. Ed. Médica Panamericana, México. • Sadava, D., Purves, W. K., Orians, G. H., Heller, H. C, Hillis, D. M. 2009. Vida: la ciencia de la biología. Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires. • Watson, J. D., T. Baker, S. P. Bell, A. Gann, M. Levine & R. Losick. 2016. Biología molecular del gen. 7º edición. Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires.

Origen de la Biología Celular y Molecular

Origen de la teoría celular

Las Primeras Células

Cedillas en Corcho-1655 • Robert Hooke era inventor y naturalista, que realizó grandes contribuciones en el campo de la física teórica y experimental. • La primera observación de células la realizó al analizar una delgada capa de corcho, pero luego extendió esas observaciones a otros vegetales. • El propio Hooke observó células vivas e identificó un “jugo” en el interior de las celdas, que interpretó como parte del sistema de circulación de savia.

Origen de la teoría celular

Las Primeras Células

Royal Society de Londres (1667)

Origen de la teoría celular

Las Primeras Células

Anton Van Leewenhoek (1674)

Origen de la teoría celular

Primeros Indicios de la Teoría Celular

E. Purkinje (1787-1869)

X. Bichat (1771-1802)

• Bichat (1801) establece el concepto de tejido como unidad morfológica y funcional de los seres vivos. • Dutrochet y Purkinje (1824) consideran a la célula como la unidad estructural y fisiológica de los organismos. • Robert Brown (1831) descubre el núcleo en las células vegetales. • Dujardin (1835) descubre el protoplasma en el interior de las células y le asigna el carácter de “materia viva”.

La teoría celular

Teoría Celular

Matthias Schleiden (1804-1881)

1838 Todas las plantas están formadas por células

Theodor Schwann (1810-1882)

1839 Los animales también se encuentran constituidos por células

Matthias Schleiden (1804-1881)

• Sus aportes a la teoría celular pueden resumirse en tres elementos fundamentales. 1. Establece que todos los vegetales están formados por células. 2. El crecimiento de los vegetales depende de la generación de nuevas células. 3. La célula se origina de una masa gelatinosa de la cual se organiza un nucléolo alrededor del cual se organiza el núcleo celular.

Theodor Schwann (1810-1882) • Theodor Schwann fue un zoólogo alemán. • Su contribución fue extender al campo de los animales los descubrimientos hechos por Matthias Schleiden en las plantas.

La teoría celular

División Celular • Propone en 1855 que las células se originan únicamente a partir de células preexistentes, “ommis cellula e cellula”. • …..“donde se origine una célula, allí tiene que haber existido previamente una célula, igual que el animal solo puede provenir de un animal y una planta de otra planta”.

Rudolph Virchow (1821-1902)

La teoría celular

División Celular • realizó los aportes más importantes sobre la división celular. • centró su interés en el estudio del núcleo celular. • fue quien denominó “cromatina” a la sustancia que ocupa el interior del mismo. • pero el aporte fundamental fue la descripción de la mitosis y la identificación de los cromosomas (1882).

Walther Flemming (1843 - 1905)

Los ácidos nucleicos

Teoría Cromosómica de la Herencia

Walter S. Sutton (1877-1916)

Theodor Boveri (1862-1915)

• Con el redescubrimiento de los trabajos de Gregor Mendel (1822 - 1884) y los nuevos conocimientos sobre la célula, se abrió un nuevo campo: la citogenética. • Esto permitió correlacionar los acontecimientos que ocurren durante la división celular, con los principios que rigen la herencia de los caracteres. • Se pudo comprobar la ubicación física de los factores hereditarios (genes) en los cromosomas.

Los ácidos nucleicos

El Material Hereditario

Frederick Griffith (1928)

Los ácidos nucleicos

El Material Hereditario Avery et al. (1944)

Los ácidos nucleicos

El Material Hereditario Hershey y Chase (1953)

Los ácidos nucleicos

Estructura del ADN Watson y Crick (1953)

Modelo de la “Doble Hélice”

Los genes

George Beadle – Edward Tatum (1941)

“son segmentos de ADN capaces de dirigir la síntesis de un polipéptido determinado”

La expresión de los genes

• Severo Ochoa en 1955 descubre la ARN polimerasa y sintetiza por primera vez in vitro una molécula de ARN (Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1959).

La expresión de los genes

Jacob y Monod (1961)

• propusieron la hipótesis del mensajero: "debe existir una molécula que transporte la información fielmente desde el ADN hasta las proteínas“.

La expresión de los genes

Brenner & al. (1961) • demostraron la existencia del este intermediario que resultó ser una molécula de ácido ribonucleico que se denominó ARN mensajero.

La expresión de los genes

• Nirenberg y Khorana descifran el código genético (Premio Nobel de Medicina en 1968).

Dogma Central de la Biología Molecular

F. Crick (1970)

Transferencia de genes en animales

Solución de crimenes

Cultivo de Células Vegetales

Mapas de Genomas completos

Diagnósticos

Anticuerpos Monoclonales

Cultivos Celulares Biología Molecular

Tecnología del ADN Bancos de ADN, ARN Proteínas

Fármacos Anti-cáncer

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Marcadores

Ingeniería Genética Síntesis de Nuevas Proteínas

Producción de Proteínas humanas

Nuevas Plantas y Animales Nuevos Alimentos

Clonación

Nuevos Antibióticos

Terapia Génica

Síntesis de Sondas de ADN Localización de desórdenes genéticos

Genómica

• El Proyecto Genoma Humano se inició en 1990 previsto para el 2007, se terminó el 26 de Junio de 2000, con la secuenciación de todo el genoma humano de unos 30,000 genes y 3 mil millones de pares de bases (pb). • Con la secuenciación completa del genoma humano, es posible el hallazgo de genes, el cual puede permitir el entendimiento de la función de dichos genes.

Genomas Vegetales

• El 14 de Diciembre de 2000, se presentó la secuencia del genoma del primer vegetal Arabidopsis thaliana. • El 26 de Enero de 2001, la secuencia del arroz (Orizae sativa).

Ingeniería Genética

• Conjunto de técnicas nacidas de la Biología molecular que permiten manipular el genoma de un ser vivo. • Permite insertar genes exógenos a un organismo cualquiera.

Métodos 1. Agrobacterium. La bacteria conteniendo el inserto, infecta las células de la planta produciendo la recombinación genética. 2. Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículas con el inserto, sobre la célula. 3. Electroporación. Uso de carga eléctrica para que el ADN atraviese la membrana nuclear. 4. Polietilenglicol. Exposición de las membranas al PEG, facilita el movimiento de las moléculas de ADN. 5. Silicon Wiskers. Inyección con fibras microscópicas, que atraviesan las membranas con los insertos.

Modificaciones Genéticas en Animales • Producción de proteína C humana en leche de cerdos, para tratar desórdenes como hemofilia. • Expresión de precursor de la hormona de crecimiento proteasa resistente en tejido de músculo de cerdo. • Secreción de hormonas de crecimiento humano en tejido seminal de cerdo. • Producción de lisostafina en glándulas mamarias de ratones que previene mastitis por S. aureus. • Para el futuro control de insectos y reducción de pesticidas se realiza Ingeniería Genética en colonias de insectos para que sean fértiles en el laboratorio y estériles al ser liberados en el campo.

Modificaciones Genéticas en Vegetales • Se limitan principalmente a la resistencia a herbicidas o a determinados patógenos y pestes. • En varios países hay millones de hectáreas cultivadas con plantas modificadas genéticamente, tales como: soja (Glycine max), algodón (Gossypium hirsutum), tabaco, papa y maíz. • Arroz con beta caroteno de genes de narciso. • Arroz fortificado con un gen de la ferritina de la soja. • Tomate larga vida (ADN antisentido en gen de la poligalacturonasa que degrada las pectinas en la maduración). • Tomate con tres veces y medio de beta caroteno.

Clonacion

• Término genérico para la replicación en laboratorio de genes, células u organismos con copias genéticas exactas.

Clonación de animales (transferencia del núcleo de una célula somática: célula diferenciada)

Cultivo de Células Madres • Consiste en tomar el núcleo de una célula del paciente adulto y transferirlo a un óvulo humano cuyo núcleo se ha eliminado previamente. • El resultado es un embrión humano clónico (un clon del paciente). • Sin embargo, el embrión no se implanta en una mujer (lo que daría lugar a un hijo clónico del paciente). • Sólo se le dejaría desarrollarse unos días. Luego se elimina para obtener de él las células madre.

Clonación de Humanos???? • La clonación humana ya se esta intentando de forma clandestina en varios laboratorios en el mundo. • La clonación reproductiva no arroja resultados suficientes, no existen garantías como para clonar un ser humano. • Por cada intento de clonación hay detrás miles de fallos, abortos y malformaciones genéticas. • Para obtener a Dolly: 277 fusiones de ovocitos con células mamarias, solo 29 embriones fueron aptos. De estos solo uno resultó un éxito.