Biologia Guia Seminarios 2014

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    DEPARTAMENTO ACADMICO DE CIENCIAS BSICAS

    Gua de Seminarios

    BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR 2014-II

    Personal Docente : Bil. Lezama Vigo, Hlmer, MSc. (Responsable) Bil. Nolasco Crdenas, Oscar, MSc. (Coordinador) Md. Amanzo Lpez, Csar. (Coordinador de seminarios) Bil. Jer Apaza, Csar. (Coordinador de prcticas) Bil. Murrugarra Bringas, Victoria. (Coordinador de tutoras) Md. Mena Navarro, Cecilia. Bil. Quintana Cceda, Milagros, MSc. Md. Lapa Salinas, Yolanda, Mg Q.F. Barreto Yaya, Danilo. Bil. Alata Linares, Vicky, Mg Bil. Velarde Vlchez, Mnica. Bil. Cervantes Snchez, Wilmer Q.F. Ramrez Rojas, Luisa Bil. Snchez Dvila, Johanna. MSc. Bil. Vicente Vicente, Nlida. Dr. Md. Gutirrez Aures, Ysabel Bil. Fujita Alarcn, Ricardo, PhD.

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    INTRODUCCIN La gua de seminarios del curso de Biologa Celular y Molecular tiene como objetivo fomentar en el estudiante la lectura cientfica y el razonamiento de casos prcticos y reales relacionados con las bases tericas. Esta gua rene una lista de preguntas relacionadas con cada tema expuesto en la conferencia magistral terica. Dichas preguntas sern resueltas por los alumnos durante cada sesin de seminarios, con la tutora del profesor y valindose de la bibliografa recomendada en el syllabus y sugerida por cada profesor as como de informacin actualizada reunida por el alumno. Al final de cada seminario el alumno debe ser capaz de razonar y resolver cuestionamientos aplicativos similares a los desarrollados en el seminario. La gua se ha dividido en 3 partes de acuerdo a cada evaluacin parcial. La primera parte comprende la clula y componentes celulares. La segunda parte incluye procesos celulares. La tercera parte trata sobre la genmica y las tcnicas moleculares. Se tomar un paso corto al inicio de cada seminario, basado en los temas a tratar ese mismo da. El alumno debe contar con su respectiva bibliografa (libros, artculos cientficos, separatas, etc.) previamente revisada para solucionar cada seminario en forma activa durante la clase. Los alumnos formaran grupos de 4 a 5 personas y deben traer resueltas las preguntas del cuestionario. As mismo, el grupo responsable del tema de la semana debe presentar un resumen del artculo cientfico de revisin y presentarlo en Power Point a sus compaeros de clase. La duracin del seminario es de dos horas acadmicas (45 minutos cada hora).

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    PAUTAS PARA EL DESARROLLO DE LOS SEMINARIOS

    CONCEPTO DE SEMINARIO: El Seminario es una actividad acadmica, que tiene como propsito principal introducir al estudiante de nivel superior en la reflexin y prctica investigativa, al tiempo que contribuye al avance del saber en su rea. El seminario es una actividad de aprendizaje activa y colaborativa, centrada en el trabajo del estudiante. Es una tcnica de capacitacin grupal, en la que participan todos los integrantes y estudian intensivamente un tema en sesiones planificadas recurriendo a fuentes originales de informacin. OBJETIVOS DEL SEMINARIO:

    1. Investigar, analizar y estudiar un tema para sacar conclusiones aprobadas por todos los asistentes.

    2. Desarrollar habilidades de bsqueda de informacin, interpretacin y sntesis de la misma.

    3. Fomentar el trabajo en grupo.* 4. Desarrollar la capacidad de comunicacin cientfica y sustentacin oral de un

    tema cientfico. *Trabajar en grupo no es realizar varias partes de forma independiente y fusionarlas al final. Es preparar y discutir el esquema, analizar los contenidos, valorar y opinar sobre la literatura revisada e integrar los conceptos obtenidos (todos los miembros del grupo deben conocer todo el tema).

    NORMAS PARA LA REALIZACIN DE UN SEMINARIO:

    1. Los seminarios son de realizacin obligatoria. 2. El profesor facilitar la realizacin de cada seminario. 3. Los temas sern propuestos por el profesor, en forma de cuestionarios. 4. Los temas propuestos en el cuestionario sern incorporados en un mapa

    conceptual hecho a mano y entregados individualmente al inicio del seminario correspondiente.

    5. En la parte posterior del Mapa Conceptual se citarn las fuentes consultadas (libros, artculos de revisin y otros recursos) siguiendo el estilo Vancouver:

    http://www.medicc.org/mediccreview/documents/requisitos-de-uniformidad-para-manuscritos.pdf

    6. Los temas sern asignados a los grupos de alumnos (3 o 4 integrantes) conformados al inicio del curso para ser expuestos y presentados durante el desarrollo de los seminarios siguiendo un orden correlativo.

    7. La presentacin y el desarrollo de los cuestionarios fomentar la discusin con la participacin de los alumnos de la seccin.

    MECNICA DEL TRABAJO DE SEMINARIO:

    1. Duracin del seminario: dos (02) horas acadmicas (45 minutos cada hora).

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    DISTRIBUCION DEL TIEMPO DURANTE EL SEMINARIO

    Tiempo (minutos)

    Parte del Seminario

    10 Registro de asistencia (10 minutos de tolerancia). VoBo de Mapas Conceptuales.

    10 Paso corto. 50 Desarrollo de cuestionario y discusin.

    (Aproximadamente cada pregunta se resolver en 10 minutos).

    10 Presentacin y discusin de Lecturas. Entrega de Mapas Conceptuales

    Los docentes estn en la obligacin de brindar la ayuda necesaria que requieran los alumnos para que el desarrollo de cada una de las actividades del seminario sean resueltas de la mejor manera posible. PRESENTACIN DEL MAPA CONCEPTUAL:

    1. El Mapa Conceptual debe ser manuscrito, individual y se presentar al iniciar cada sesin para el visto bueno (VoBo) del Docente de Seminario. (Durante el paso corto el Docente coloca una firma en el Mapa conceptual elaborado que permitir reconocer que fue realizado previamente).

    2. El Mapa Conceptual se elaborar en una hoja de papel bond A4, empleando diversos colores, una buena caligrafa y ortografa.

    3. El tema del Mapa Conceptual es el considerado en las preguntas del seminario y la lectura.

    4. El Mapa conceptual pre-elaborado podr ser enriquecido a lo largo del seminario, a medida que se realice la discusin de las preguntas (no significa realizar el mapa conceptual durante el desarrollo del seminario).

    5. Al finalizar el Seminario se entregaran los Mapas Conceptuales de elaboracin individual.

    CALIFICACIN DE LA PARTICIPACIN ORAL: Un grupo de alumnos presentara el tema de la sesin y dirigir la discusin. Se resolvern las preguntas del cuestionario con la participacin de los asistentes. La intervencin es personal, se responde a la pregunta, se argumenta, se cuestiona, o se corrige, se fomenta una discusin sobre la misma. Se valorar:

    1. Presentacin. Claridad y orden. Capacidad de sntesis en la presentacin del tema. (Respecto al tiempo designado).

    2. Discusin, claridad, orden, vocabulario. 3. Actitud y motivacin durante el desarrollo del seminario. 4. Puntualidad, consultas realizadas al profesor, integracin del equipo. 5. Conducta durante el desarrollo del seminario.

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    MODELO EDUCATIVO POR COMPETENCIAS: DIMENSIONES PARTICIPANTES*

    10%

    PUNTOS PONDERACION

    ACTITUDINAL DEFICIENTE REGULAR BIEN

    PUNTUALIDAD 0 a 5 0 2.5 5

    PRESENTACION MAPA CONCEPTUAL.

    0 a 5 0 2.5 5

    ACTITUD 0 a 10 0 5 10

    50% CONCEPTUAL

    PASO CORTO 0 a 20

    40%

    PROCEDIMENTAL

    PARTICIPACION 0 a 5 0 2.5 5

    EXPOSICION CONTRIBUCION MAPA CONCEPTUAL.

    0 a 5 0 2.5 5

    DISCUSION 0 a 10 0 5 10

    * Evaluacin que se llevara a cabo semana a semana

    EVALUACIN DE LOS PASOS CORTOS:

    1. Al inicio de cada sesin se tomar una Prueba Escrita de 4 5 preguntas sobre el tema del seminario, la que incluir conceptos de las clases tericas relacionadas al tema.

    2. Se calificar con cero (00) al alumno que no est presente y no rinda el paso corto.

    3. Todo PASO CORTO NO RENDIDO, no se podr recuperar.

    CALENDARIO Y TEMAS DE SEMINARIOS Semana Tema

    1 Distribucin de grupos de trabajo

    2 Origen y evolucin de las clulas.

    3 Composicin y organizacin molecular de la membrana celular.

    4 Citoplasma, Citoesqueleto, matriz extracelular.

    5 Motilidad no muscular. Huso acromtico.

    6 Mitocondrias. ADN mitocondrial.

    7 Lisosomas. Muerte celular. Apoptosis y necrosis.

    8 EXAMEN PARCIAL

    9 Transporte intracelular.

    10 REPASO

    11 Molculas de relacin celular

    12 Recepcin celular. Mecanismos moleculares.

    13 Replicacin del ADN. Reparacin del ADN.

    14 De gen a protena.

    15 Regulacin genmica. Clulas madre. Clonacin. Protena verde

    fluorescente.

    16 EXAMEN FINAL

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    SEMANA 1

    INTRODUCCIN

    1. Orientacin en relacin a la dinmica de los Seminarios.

    2. Calificacin del seminario.

    3. Mapas conceptuales aspectos bsicos para su elaboracin.

    4. Formacin de grupos de trabajo.

    5. Distribucin de temas.

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    SEMANA 2

    SEMINARIO N 1 ORIGEN Y EVOLUCION DE LAS CLULAS

    1. Cules fueron las probables condiciones de la atmsfera y de la tierra hace

    aproximadamente 3,500 millones de aos atrs? Cmo relaciona este hecho con el experimento de Miller y Urey?

    2. La controversia entre los partidarios de las teoras heterotrficas y teoras autotrficas sobre el origen de los primeros organismos vivos contina. Usted por qu teora se inclina?, explique.

    3. Qu sabe de la hiptesis del mundo ARN? Explique.

    4. Averige el significado de los siguientes trminos y explique sus caractersticas principales:

    Reino monera. Reino Protista. Reino Fungi. Reino plantae. Reino animal.

    Virus.

    Prin.

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    SEMANA 3

    SEMINARIO N 2

    COMPOSICIN Y ORGANIZACIN MOLECULAR DE LA MEMBRANA CELULAR.

    1. Las propiedades de una bicapa lipdica se determinan por las estructuras de sus molculas de lpidos. Predecir las propiedades de las bicapas lipdicas que resultaran si lo siguiente fuera cierto:

    A. Los fosfolpidos slo tienen una cadena de hidrocarburo en lugar de dos. B. Las cadenas de hidrocarburos son ms cortos de lo normal, digamos de

    unos 10 tomos de carbono de longitud. C. Todas las cadenas de hidrocarburos son saturadas. D. Todas las cadenas de hidrocarburos son insaturados. E. La bicapa contiene una mezcla de dos tipos de molculas lipdicas, uno

    con dos colas de hidrocarburos saturados y el otro con dos colas de hidrocarburos insaturados.

    F. Cada molcula de lpido se une covalentemente hasta el tomo de carbono final de una de sus cadenas hidrocarbonadas a una molcula lipdica en la monocapa opuesta.

    2. Debido a que caracterstica una porina (una protena presente en bacterias y en la membrana externa mitocondrial) puede atravesar la membrana celular? Seale adems la diferencia con una protena que atraviesa la membrana con un hlice alfa.

    3. Ordene las molculas en la siguiente lista en funcin de su capacidad para difundir a travs de una bicapa lipdica, empezando por la que atraviesa la bicapa con mayor facilidad. Explique su orden.

    a. Ca2++ b. CO2 c. Etanol d. Glucosa e. ARN f. H2O

    4. Describa las propiedades de las tres clases de protenas de membrana (integral,

    perifrica y lpidos anclado), cmo se diferencian unos de otros, y la forma en que varan entre s.

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    SEMANA 4

    SEMINARIO N 3

    CITOPLASMA, CITOESQUELETO, MATRIZ EXTRACELULAR.

    1. En una clula animal tpica, Cul de los siguientes compartimentos es el ms grande? Qu compartimento est presente en mayor nmero? Fundamente su respuesta.

    a. Citosol. b. Retculo endoplsmico. c. Endosoma. d. Aparato de Golgi. e. Lisosoma. f. Mitocondria. g. Ncleo. h. Peroxisoma.

    2. En cul de los siguientes tipos de clulas Usted espera una alta densidad de

    filamentos intermedios citoplasmticos? Explique su respuesta. a. Amoeba proteus (una ameba de vida libre). b. Clula epitelial de la piel humana. c. Clula muscular lisa en el tracto digestivo de un vertebrado. d. Clula nerviosa en la mdula espinal de un ratn. e. Espermatozoide humano. f. Clula vegetal.

    3. Cul de los siguientes cambios tiene lugar cuando el msculo esqueltico se

    contrae? a. Discos Z se mueven y se alejan ms. b. Los filamentos de actina se contraen. c. Los filamentos de miosina se contraen. d. Los sarcmeros se acortan.

    4. Las cadenas de polisacridos de glicosaminoglicanos que se vinculan a las

    protenas centrales especficas para formar los proteoglicanos de la lmina basal que se encuentran altamente cargados negativamente. Cmo cree que estas cadenas de polisacridos cargados negativamente ayudan a establecer un entorno similar a un gel, hidratado alrededor de la clula? Cmo podran las propiedades de estas molculas diferir si las cadenas de polisacridos se encontraran sin carga?.

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    SEMANA 5

    SEMINARIO N 4

    MOTILIDAD NO MUSCULAR. HUSO ACROMTICO.

    1. Cmo es posible que una misma vescula sea transportada a lo largo de microtbulos y microfilamentos?

    2. Describa los pasos tomados por una clula de mamfero al arrastrase sobre un sustrato.

    3. La concentracin de actina en las clulas es 50 - 100 veces mayor que la concentracin crtica observado para la actina pura en un tubo de ensayo. Cmo es esto posible? Qu impide que las subunidades de actina en las clulas se polimericen en filamentos? Por qu es VENTAJOSA para la clula mantener un gran nmero de subunidades de actina?

    4. Cmo se estructura el huso acromtico? Cul es su funcin? Qu sucede en una clula en interfase?

    5. Averige que sucede a nivel molecular en la enfermedad de los cilios inmviles.

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    SEMANA 6

    SEMINARIO N 5

    MITOCONDRIAS. ADN MITOCONDRIAL

    1. La cadena respiratoria es relativamente inaccesible a la manipulacin experimental en mitocondrias intactas. Despus de perturbar a la mitocondria con ultrasonido, es posible aislar partculas sub-mitocondriales funcionales, las que consistirn en crestas rotas que se han vuelto a sellar al revs en pequeas vesculas cerradas. En estas vesculas los componentes que originalmente se encontraban hacia la matriz mitocondrial estn ahora expuestas al medio circundante. Cmo cree que una disposicin de este tipo podra ayudar en el estudio del transporte de electrones y la sntesis de ATP?

    2. Compare las propiedades y la historia evolutiva de las membranas mitocondriales interna y externa; el espacio inter-membrana y la matriz.

    3. De los cinco tipos de transportadores de electrones, Quin tiene la masa molecular ms pequea? Cul tiene mayor relacin entre tomos de hierro a electrones transportados? Cul tiene un componente que se encuentra fuera de la bicapa lipdica? Cules son capaces de aceptar protones y electrones y cules slo electrones?

    4. En qu son los peroxisomas similares a las mitocondrias? En qu manera son nicas?

    5. Mencione las diferencias estructurales y funcionales entre la membrana mitocondrial interna y externa. Mencione las caractersticas del ADN mitocondrial que lo diferencian del ADN nuclear y explique cmo se hereda.

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    SEMANA 7

    SEMINARIO N 6

    LISOSOMAS. MUERTE CELULAR. APOPTOSIS Y NECROSIS.

    1. Describir los eventos que se producen durante la destruccin autofgica de una mitocondria.

    2. Cules son algunas de las funciones de la apoptosis en la biologa de los vertebrados?

    3. Describir los pasos que se producen entre (a) el tiempo que una molcula de Factor de Necrosis Tumoral (TNF) se une a su receptor y la eventual muerte de la clula y (b) el tiempo de una protena proapopttica Bcl-2 se une a la membrana mitocondrial externa y la muerte celular.

    4. Fjense bien en las micrografas electrnicas. Describa las DIFERENCIAS entre la clula que muri por necrosis y la que muri por apoptosis. Cmo las imgenes confirman las diferencias entre los dos procesos? Explique su respuesta.

    Necrosis Apoptosis

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    SEMANA 9

    SEMINARIO N 7

    TRANSPORTE INTRACELULAR.

    1. Describa los pasos que se producen entre el momento en un ribosoma se une a un ARN mensajero que codifica una protena de secrecin y el momento en que una protena abandona el Retculo Endoplsmico Rugoso (RER).

    2. Cmo logra una protena integral recin sintetizada insertarse en una membrana?

    3. Describa algunas de las maneras en que las organelas membranosas

    pueden mantener sus composiciones nicas a pesar del continuo trfico de membranas y materiales que se desplazan a travs de ellas.

    4. Cmo son dirigidas las protenas recin sintetizadas a determinados

    compartimentos subcelulares especficos? Averige cmo una protena despus de su sntesis en los polirribosomas llega al interior de la matriz mitocondrial.

    5. Qu determina la especificidad de la interaccin entre una vescula de

    transporte y el compartimento de la membrana con la que se va a fundir? Cmo son las protenas SNARE involucrados en el proceso de fusin de membranas?

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    SEMANA 11

    SEMINARIO N 8

    MOLCULAS DE RELACIN CELULAR

    1. Qu tipo(s) de las uniones celulares contienen filamentos de actina? Quin(es) contienen(s) filamentos intermedios? Quin(es) contienen(s) integrinas? Quin(es) contiene(n) cadherinas?

    2. Comparar la disposicin de las protenas integrales de la membrana en una unin estrecha (tight junction) contra unas uniones comunicantes (gap junction).

    3. Se requiere una fuerza de unos 20 piconewtons (pN) para tirar de una

    protena transmembrana como P-selectina de una bicapa lipdica pura. Para tirar de una molcula de P-selectina fuera de la membrana plasmtica se requiere ms de 110 pN. Por qu crees que se necesita mucha ms fuerza para tirar de P-selectina fuera de la membrana plasmtica que fuera de una bicapa lipdica?

    4. Contraste los papeles del colgeno y proteoglicanos en el espacio

    extracelular. Cmo la fibronectina y laminina contribuyen al desarrollo embrionario?

    5. Explique qu sucede a nivel molecular cuando un leucocito migra desde el

    interior de un vaso sanguneo hacia el espacio intercelular.

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    SEMANA 12

    SEMINARIO N 9

    RECEPCIN CELULAR. MECANISMOS MOLECULARES.

    1. Las clulas se comunican de maneras que se asemejan a la comunicacin humana. Decida cul de las siguientes formas de comunicacin humana son anlogas a la comunicacin autocrina, paracrina, endocrina, y la sealizacin sinptica de las clulas, explique: a. Una conversacin telefnica. b. Hablar con personas durante una fiesta. c. Un anuncio en la radio. d. Hablar consigo mismo

    2. Qu entiende por transduccin de la seal? Seale ejemplos.

    3. Cmo el uso de una cascada de reaccin resulta en la amplificacin de una seal? Cmo aumenta las posibilidades de regulacin metablica?

    4. Cul es el mecanismo de la formacin del segundo mensajero Inositol tri-

    fosfato (IP3)? Cul es la relacin entre la formacin de IP3 y una elevacin de calcio intracelular? Cmo es que la concentracin calcio inico (Ca+2) del citosol se mantiene a un nivel tan bajo? Cmo afecta el cambio de concentracin calcio inico en respuesta a los estmulos?

    5. Los receptores nucleares tienen un sitio de unin para una molcula seal y

    para una secuencia de ADN. Cmo es posible que receptores nucleares idnticos en diferentes clulas puedan activar genes diferentes cuando se unen a una misma molcula seal?

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    16

    SEMANA 13

    SEMINARIO N 11

    REPLICACIN DEL ADN. REPARACIN DEL ADN.

    1. Describir el mecanismo de accin de las ADN polimerasas que operan en las dos hebras del ADN y el efecto que esto tiene en la sntesis de la hebra rezagada en comparacin con el hebra principal.

    2. Suponga que usted es incapaz de reparar el dao en el ADN causado por la prdida de bases de purina. Este defecto causa la acumulacin de unas 5.000 mutaciones por da en el ADN de cada una de sus clulas. Como la diferencia promedio en las secuencias de ADN entre humanos y chimpancs es de aproximadamente 1%, es slo cuestin de tiempo hasta que te conviertes en un chimpanc. Qu es lo incorrecto en este argumento?

    3. De qu manera las dos actividades de exonucleasa de la ADN polimerasa I se diferencian unas de otras Cules son sus respectivas funciones en la replicacin?

    4. Contraste los acontecimientos de la reparacin por escisin de nucletidos y

    la reparacin por escisin de base. 5. Por qu es importante en la reparacin de genes que la clula distinga las

    cadenas parentales de las cadenas recin sintetizadas Cmo se logra esto?

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    17

    SEMANA 14

    SEMINARIO N 12

    DE GEN A PROTENA.

    1. Describir las diferencias entre un transcrito primario, una unidad de transcripcin, un espaciador de transcrito, y un ARNr maduro.

    2. Cules son los pasos generales en el procesamiento de un pre ARNm en

    un ARNm? Cul es el papel de los snRNPs y de los espliceosomas? 3. Qu es un polirribosoma? De qu manera su formacin difiere en

    procariotas y eucariotas? 4. Durante elongacin de la traduccin, se puede decir que un aminocil-ARNt

    entra en el sitio A, un peptidil-ARNt entra en el sitio P, y un ARNt desacilado entra en el sitio E. Explicar cmo se produce cada uno de estos eventos.

    5. Investigue sobre las chaperonas y chaperoninas y su relacin la protena

    naciente. Qu sucedera en el interior de las clulas si no existirn chaperonas ni chaperoninas?

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    18

    SEMANA 15

    SEMINARIO N 13

    REGULACIN GENMICA. CLULAS MADRE. CLONACIN.

    1. Describir los componentes que forman la envoltura nuclear. Cul es la relacin entre las membranas nucleares y el complejo del poro nuclear? Cmo funciona el complejo del poro nuclear al regular el movimiento bidireccional de materiales entre el ncleo y el citoplasma? Qu son la importinas y las exportinas?

    2. Cul es la diferencia en la estructura y la funcin entre heterocromatina y eucromatina? Entre heterocromatina constitutiva y facultativa? Entre un cromosoma X activo e inactivo en una clula de mamfero hembra? Cmo es el cdigo de histonas un determinante del estado de un regin cromatina?

    3. Cmo el cdigo de histonas es un factor determinante del estado de una

    regin de la cromatina? 4. Cul es la diferencia en la estructura y funcin entre los centrmeros y

    telmeros de un cromosoma? 5. Investigue sobre las implicancias para la medicina humana de las clulas

    madre, la clonacin de animales y el desarrollo de la protena verde fluorescente.