MF1740_3 Análisis de Biología Molecular en Muestras Biológicas

CAMPO DE CONOCIMIENTO 1. Análisis de Biología Molecular en Muestras Biológicas

UNIDAD FORMATIVA 1. TÉCNICAS DE SEPARACIÓN DE ADN, ARN Y PROTEÍNAS DE MUESTRAS BIOLÓGICAS

SCORM 1. OBTENCIÓN, MANIPULACIÓN Y PROCESAMIENTO DE MUESTRAS BIOLÓGICAS PARA ANÁLISIS DE ADN, ARN Y PROTEÍNAS

Tipos de muestras para análisis de ADN, ARN y proteínas.

- Extracción de ADN (a partir de sangre, tejidos o células en cultivo, células bucales,…)

- Extracción de ARN (mediante tiocianato de guanidina, urea-cloruro de lítio, purificación de poli(A)-ARN,

Determinación analítica. Perfil analítico. Cartera de servicios.

- Determinación de ácidos nucleicos

- Separación analítica y preparativa del ADN (electroforesis analítica, geles de agarosa, …)

Errores más comunes en la manipulación de las muestras.

- Identificación y etiquetado de las muestras

- Contaminación (por RNAsas, DNA,…)

- Degradación enzimática

Características generales de la obtención y procesamiento de muestras para análisis de ADN, ARN y proteínas.

- Obtención de ADN y ARN a partir de tejidos líquidos (anticoagular)

- Inhibidores RNAsas

Prevención de riesgos en la obtención, manipulación y procesamiento de muestras biológicas.

- Recepción o toma de muestras. Medidas preventivas

- Precauciones generales relativas al laboratorio

- Precauciones durante el desarrollo del trabajo

- Reglas de higiene personal

SCORM 2. CONSERVACIÓN Y TRANSPORTE DE MUESTRAS BIOLÓGICAS PARA ANÁLISIS DE ADN, ARN Y PROTEÍNAS

Etiquetado e identificación de las muestras.

Sistemas y formatos de archivos. Sistemas de almacenamiento.

Equipos de almacenamiento (-20ºC, - 80º C)

Transporte de muestras (ADN: descongeladas, tubos estabilizadores ARN, tiempo de transporte recomendado 72 horas. ARN, congelado mediante agentes crioprotectores y con inhibidores de ARNAsas).

Prevención de riesgos en la conservación y transporte de muestras biológicas.

- Precauciones durante el desarrollo del trabajo

- Reglas de higiene personal

- Almacenamiento de muestras biológicas. Zonas de acceso restringido. Contenedores específicos. Manejo con EPIs

- Transporte de material biológico. Sistema básico de embalaje. Identificación

SCORM 3. BIOLOGÍA MOLECULAR: ADN, ARN Y PROTEÍNAS

Composición molecular, estructura y función de los ácidos nucleicos.

- Composición química y estructura de los ácidos nucleicos: Nucleótidos de importancia biológica y Factores que estabilizan la doble hélice

- Funciones de los ácidos nucleicos

Descripción de las enzimas asociadas a los ácidos nucleicos.

- Endonucleasas (Tipo 1 y 2)

- Polimerasas

- Ligasas

- Nucleasas

- Fosfatasas

- Quinasas

- ARNasas

Replicación del ADN.

- Modo semiconservativo

- Horqueta de replicación

- Enzimas que intervienen en el proceso

- Molécula accesoria: Iniciador

Transcripción del ADN y su control.

- Proceso: Cadena molde o antisentido. ARNm o transcripto primario. Enzima que dirige: polimerasa de ARN

- Modificaciones postranscripcionales.

Mecanismos de reparación del ADN.

- Agentes genotóxicos y mecanismos de reparación del DNA

- Reparación de dímeros de pirimidinas mediante fotoreactivación

- Remoción de grupos metilo

- Bases mal apareadas

- Metilación del DNA

- Reparación del DNA durante o después de su replicación

- Reparación de cortes en ambas cadenas del DNA

- Sistemas De reparación de DNA: NER (Nucleotide Excision Repair)

- Mecanismos de reparación de DNA: BER (Base escisión Repair)

Mutaciones del ADN, alteraciones en las proteínas que sintetizan y enfermedades asociadas.

- Alteraciones que puede sufrir el ADN: Mismatch (mal apareamiento), Desaminación, Pérdida de bases, Unión covalente entre bases de la misma cadena, Unión de grupos alquilo, Ruptura de simple cadena (nick) y Ruptura de doble cadena

- Alteraciones en las proteínas que se sintetizan y enfermedades asociadas. Desnaturalización

Estructura y función de las proteínas.

- Aminoácidos y neurotransmisores

- Enlaces peptídicos, oligopeptidos y polipeptidos

- Estructura primaria, secundaria , terciaría y cuaternaria

- Funciones de las proteínas: estructural, reguladora, de transporte, de reserva, enzimática, mensajera y de receptores químicos

Transcripción y traducción.

- Moléculas implicadas en la transcripción y traducción de las proteínas

- Fases de la transcripción de las proteínas

- Fases de la traducción de las proteínas

- Regulación de la transcripción y traducción

Síntesis y modificación de las proteínas.

- Moléculas implicadas en la síntesis y traducción de las proteínas

- Fases de la síntesis de las proteínas

- Fases de la modificación de las proteínas

- Regulación de la síntesis y modificación de las proteínas

Alteraciones conformacionales de las proteínas.

- Serpinopatías

- Proteínas priónicas

- Neuroserpinas

- Hemoglobina

- Repeticiones de glutamato

- Proteína Tau

- Inmunoglobulinas cadenas ligeras

- Proteína CFRT Péptido B-amiloide

- Superóxido dismutasa

- B2 microglobulina

SCORM 4. METODOLOGÍA APLICADA A LA SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS

Electroforesis.

- Tipos de electroforesis: unidimensionales, bidimensionales y técnicas relacionadas.

- Separación electroforética de las proteínas séricas. Patrones de normalidad y de alteración

- Características del material y de los reactivos. Averías o disfunciones

Técnicas cromatográficas.

- Características de los equipos. Condiciones de uso y mantenimiento

- Calibración. Averías o disfunciones

- Características del material y de los reactivos

Técnicas de inmunodetección.

- Inmunocitoquímica

- Western blot

- Inmunoprecipitación

- Co-inmunoprecipitación

- Pull-down

- TUNEL

Espectrometría de masas.

- Fundamento y aplicaciones.

- Características de los equipos.

- Condiciones de uso y mantenimiento. Calibración. Averías o disfunciones.

- Características del material y de los reactivos.

Tecnología de microarrays y chips de proteínas.

- Microarrays de ADN: Diseño de un microarrays de ADN. Tipos

- Microarrays de Proteínas: Diseño de un microarrays de proteínas. Tipos

- Microarrays de Carbohidratos: Diseño de microarrays de carbohidratos. Aplicaciones

- Microarrays de Células

- Microarrays de Tejidos

- Perspectivas de mercado de los microarrays y biochips en el área de salud humana

Bioinformática. Bases de datos de proteómica.

- Genómica funcional

- Relación entre la biología y la informática

- Biochips

- Bioinformática

- Bibliografía

UNIDAD FORMATIVA 2. ANÁLISIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

SCORM 1. METODOLOGÍA APLICADA AL ANÁLISIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Extracción. Purificación y análisis espectroscópico y electroforético de ácidos nucleicos.

- Material y métodos

Amplificación de ADN mediante PCR y variantes.

- El ADN

- Los enzimas

- Los nucleótidos

- Los cebadores

- Limitaciones y problemas de la PCR (tamaño secuencias limitado, PCR previa, contaminación, inespecifidad de cebadores,…)

Electroforesis y técnicas relacionadas.

- Factores que afectan a la movilidad del ADN en el gel (masa molecular, voltaje, composición de las bases, temperatura, solución amortiguadora,…)

- Tipos de electroforesis: PFGE (Pulsed Field Gel Electroforesis), OFAGE (Orthogonal Field Alternative Gel), FIGF (Field Inversion Gel Electroforesis), CHEF (Contour Clamped Homogeneus Electric Field), Electroforesis preparative.

- Aplicaciones: Análisis comparativos de patrones de restricción cromosómicos, construcción de mapas cromosómicos, topología y tamaño de cromosomas, análisis de elementos extracromosómicos

Hibridación de ácidos nucleicos.

- Factores que influyen en la hibridación.

- Composición de las bases.

- Concentración de ADN/ARN y tiempos Cot y Rot

- Concentración y tamaño de la sonda

- Concentración ADN diana

- Desnaturalización del ADN diana y fijación a un soporte.

- Marcaje de una sonda monocadena

- Hibridación: mezcla y renaturalización

- Detección de los híbridos

- Medio de reacción

- Polímeros inertes

- Tiempos de hibridación y mecanismos de detección.

- Tipos de hibridación (soporte sólido, en fase líquida, in situ, in situ sobre cromosomas, in situ de bacterias para clonaje).

Análisis de fragmentos de ADN.

- Método Southerm

- Métodos de transferencia (por capilaridad, por vacío, electroforético)

- Aplicaciones del Método Southerm

- Mapas de restricción

- Detección de polimorfismos (RFLP, VNTR, STR) y deleciones.

Secuenciación.

- Secuenciación química, método de Maxam y Gilbert

- Secuenciación enzimática, método de Sanger o de los dideoxinucleótidos.

- Tipos de secuenciaciones enzimáticas (Cíclica, múltiple, automática, quimioluminiscente)

Tecnología de microarrays y chips de ácidos nucléicos.

- Utilidad: analizar el genoma completo de un organismo

- Fundamento: hibridación con sondas

- Soporte: placas microtitulación o membranas de blotting

- Fabricación: pueden ser creados en el laboratorio o usando robótica : Macroarray: señales > 300 micras y Microarray: pocillos < 200 micras

Aplicaciones: identificación de secuencias (genes, Mutaciones), determinación del nivel de expresión génica, descubrimiento de genes, diagnóstico de enfermedades, Farmacogenómica: desarrollo de Fármacos y Toxicogenómica: investigación Toxicológica

Bioinformática. Bases de datos de genómica.

- Introducción a la Bioinformática

- Consulta de Bases de datos en biología molecular

- Alineamiento de secuencias

- Predicción de genes

- Introducción a los microarrays de DNA

SCORM 2. PRINCIPIOS GENERALES DE ENFERMEDADES DE BASE GENÉTICA

Genoma: células, cromosomas y genes.

- Definición de genoma, gen y cromosoma

- Organización, estabilización y localización del genoma

Estructura y función de los genes y cromosomas.

- Estructura del ADN

- Estructura del ARN

- El código genético

- Secuencias codificantes versus no codificantes

Bases cromosómicas de la enfermedad.

- Citogenética. El cariotipo normal en los roedores de laboratorio

- Anomalías del número de cromosomas (Heteroploidías)

- Anomalías de la estructura de los cromosomas

Herencia y enfermedad: enfermedades monogénicas, patrones de herencia, enfermedades poligénicas. Susceptibilidad genética.

- Genético

- Congénito

- Hereditario

Genética de las enfermedades comunes.

- Modelos provenientes de mutaciones espontáneas o inducidas

- Modelos generados por transgénesis

- Modelos generados in Vitro por manipulación de células ES

- Modelos generados por transgénesis condicional

Genética de la reproducción y del diagnóstico prenatal.

- Modelos animales del desarrollo embrionario

- Diagnóstico prenatal rápido de aberraciones cromosómicas por PCR

- Diagnóstico citogenético

- Diagnóstico prenatal de enfermedades hereditarias

Diagnóstico en medicina legal y forense.

- VNTR

- STR

Modelos animales de enfermedad de base genética.

- Modelos murinos de enfermedades hereditarias simples (mendelianas): Desórdenes de la visión, de la audición, neurológicos y neuromusculares. Enfermedades de los huesos y cartílagos, de la piel y el pelo, hematológicas, inmunodeficiencias y metabólicas

- Modelos murinos de enfermedades hereditarias complejas (multigénicas): Cáncer, obesidad, diabetes, etc.