1. División celular.
Teoría celular. Fases y regulación del ciclo celular (Puntos de control, Ciclinas y Quinasas dependientes de Ciclinas). Mitosis y meiosis. Consecuencias de la división mitótica y meiótica. Formación de gametas. Complejo sinaptonémico. Entrecruzamiento (crossing-over). Regulación de la condensación del ADN. Eucromatina. Heterocromatina constitutiva y facultativa. Separación de cromosomas homólogos y cromátidas hermanas. Movimiento de los cromosomas (huso mitótico, proteínas motoras, cinetocoro). Desintegración y formación de la envoltura nuclear. Citocinesis.
2. Estructura, función y organización de los cromosomas y genomas.
Partes del cromosoma. Estructura, organización y función de los centrómeros y telómeros. Tipos de secuencias del genoma de acuerdo con el grado de repetición. Número cromosómico y tamaño del genoma. Células haploides y diploides. Cariotipo, cariograma e idiograma. Bandeo cromosómico. Hibridación in situ.
3. Los mecanismos de la herencia.
Breve historia de las ideas sobre la herencia. Cronología de la Genética. Genotipo y fenotipo. Variación genética. Los experimentos de Mendel. Herencia mezclada y particulada. Definición de los términos carácter, gen, locus, homocigota y heterocigota. Líneas puras e híbridos. Generación parental y filial. Ley de dominancia (ley cero). Dominancia y recesividad. Mecanismos subyacentes a la dominancia. Análisis de monohibridos. Segregación equitativa (primera ley). Analisis de dihíbridos. Segregación independiente (segunda ley). Representación de cruzamientos por medio de tablas de Punnett. Relación entre las leyes de Mendel y la meiosis.
4. Extensiones del análisis mendeliano.
Interacciones alélicas. Dominancia completa y dominancia incompleta. Codominancia. Alelos letales. Alelos múltiples. Penetrancia incompleta. Interacción genica y epístasis. Epístasis recesiva. Epístasis dominante. Epístasis doble recesiva. Caracteres influidos por el sexo: efecto materno, herencia citoplasmática, impronta génica (imprinting) y herencia ligada al sexo. Origen endosimbiótico de las organelas. Estructura básica de los genomas de organelas. Heteroplasmia. Variación discreta versus variación continua.
5. Determinación del sexo y herencia ligada al sexo.
Mecanismos de determinación del Sexo XY: D. melanogaster y mamíferos. Determinación del sexo X0 y ZW. Determinación del sexo por el nivel de ploidia. Diferenciación sexual. Compensación de dosis (D. melanogaster, C. elegans y mamíferos). Corpúsculo de Barr. Hipótesis de Lyon. Herencia ligada al sexo. Herencia influenciada por el sexo. Herencia limitada a un sexo.
6. Ligamiento y recombinación.
Descubrimiento del ligamiento. Ligamiento físico y ligamiento genético. Entrecruzamiento. Quiasma. Experimento de Creighton y McClintock. Segregación independiente versus ligamiento genético. Cromosomas recombinantes. Recombinación por segregación independiente (intercromosómica) y por entrecruzamiento (intracromosómica). Distancias genéticas. Definición de centiMorgan y frecuencia de recombinación. Cruzamiento prueba. Prueba de dos puntos. Distancia genética máxima. Prueba de tres puntos. Recombinantes dobles. Coeficiente de coincidencia y de Interferencia. Variación en la tasa de entrecruzamiento a lo largo del cromosoma, entre cromosomas y entre sexos. Mapas genéticos versus mapas físicos. Entrecruzamiento durante la mitosis. Recombinación mitótica y cáncer.
7. Marcadores genéticos.
Polimorfismo a nivel genético. Definición de marcador genético. Dominancia y codominancia de un marcador. Grado de saturación de un mapa genético. Marcadores genéticos versus marcadores fenotípicos. Desequilibrio de ligamiento. Tipos de marcadores: RFLPs, MInisatélites, Microsatélites y SNPs. Usos de los RFLPs, sus ventajas y desventajas. Usos de los MInisatélites y Microsatélites, sus ventajas y desventajas. Usos de los SNPs, ventajas y desventajas. Métodos para detectar SNPs: secuenciación Sanger, secuenciación masiva en paralelo y microarreglos de ADN. Marcadores mitocondriales. Usos de los marcadores mitocondriales, ventajas y desventajas. Regiones hipervariables del genoma mitocondrial de humanos. Estudio del linaje materno. Identificación de vínculo entre una abuela y un nieto/a por medio de un marcador mitocondrial. Función del Banco Nacional de Datos Genéticos (BNDG) en la Argentina.
8. Mapeo genético.
Uso de marcadores genéticos en humanos. Descripción de un Pedigrí. Identificación de recombinantes en un pedigrí. Cálculo del LOD score para un marcador. La curva de LOD score. LOD score: combinación de datos de varios pedigrees. Clonado posicional de un gen. Búsqueda de genes candidatos por análisis de clones o in silico. Validación de un gen candidato con un modelo animal. La identificación del alelo causante de la Fibrosis quística como ejemplo de clonado posicional. Efecto de distintas mutaciones en el gen CFTR. Selección artificial en plantas. Mejoramiento asistido por marcadores. Retrocruza asistida por marcadores. Introgresión de un carácter de interés agronómico. El caso del arroz SUB1A1.
9. Mutaciones.
Definición de mutación. Mutación somática versus mutación germinal. Casificación de las mutaciones. Mutaciones puntuales y mutaciones cromosómicas. Origen y destino de las mutaciones. Experimento de Luria y Delbrück. Experimento de los Lederberg. Efecto de las mutaciones en el fenotipo. Efecto diferencial de una mutación según el contexto ambiental o el fondo genético. Mutaciones en las secuencias codificantes. Mutaciones espontáneas o inducidas. Errores de la DNA polimerasa. Depurinación y deaminación.Mutágenos químicos y físicos. Prueba de Ames. La inducción de mutaciones como herramienta genética. Mecanismos de reparación del ADN. Reparación por escisión de bases. Reparación por escisión de nucleótidos. Reparación directa. Reparación de cortes en el ADN. La tasa de mutación y la evolución de los genomas.
10. Variación cromosómica (estructural y numérica).
Cromosomas politénicos. Deleciones y duplicaciones. Efectos en la dosis génica. Duplicaciones y familias génicas. Deleciones y pseudodominancia. Deleciones en humanos. Inversiones paracéntricas y pericéntricas. Meiosis en heterocigotas con rearreglos cromosómicos. Inversiones y supresión de la recombinación. Supergenes. Efecto de posición. Translocaciones recíprocas y no recíprocas. Translocaciónes robertsonianas y síndrome de Down. Mecanismos generadores de rearreglos cromosómicos. Alteraciones estructurales y evolución. Aneuploidías en cromosomas autosómicos y sexuales en humanos. Síndrome de Down. No disyunción de cromosomas y cromátidas. Cromosomas supernumerarios pequeños. Poliploidía y evolución. Autopoliploides y alopoliploides. Poliploides en plantas: Triticum, Raphanobrassica y Triticale. Fusiones y fisiones cromosómicas.
11. Genética cuantitativa
Tipos de caracteres cuantitativos. Relación genotipo-fenotipo. Experimento de Johannsen. Valor fenotípico. Plasticidad fenotípica. Experimento de Nilsson- Ehle, poligenes y su herencia mendeliana. Segregación transgresiva. Varianza ambiental. Interacción genotipo-ambiente. Componentes de la varianza fenotípica. Componente de la varianza genotípica. Heredabilidad. Respuesta a la Selección. Identificación y mapeo de QTL. Identificación y ubicación de los genes contenidos en los QTLs. Diseños experimentales basados en cruzamientos entre líneas y basados en poblaciones naturales con apareamiento al azar.
12. Genética de poblaciones.
Frecuencias alélicas y genotípicas. Variación de las frecuencias alélicas en la población. Tipos de apareamiento. Estructura poblacional. Mutación, migración, deriva génica y selección. Equilibrio de Hardy-Weinberg. Prueba de ajuste a las proporciones de Hardy-Weinberg. Genética de poblaciones aplicada a la identificación de personas en casos forenses y para análisis de paternidad.
13. Genética de bacterias y bacteriófagos.
Los inicios de la genética bacteriana, los experimentos de Lederberg. Nucleoides bacterianos. Conjugación. Plásmidos: propiedades generales y asociadas. Determinación de ligamiento por experiencias de apareamiento interrumpido. Transformación natural y artificial. Sexducción. Transducción especializada y generalizada. Bacteriófagos temperados y virulentos: Ciclos lítico y lisogénico en el fago lambda. Experimentos con fagos en el descifrado del código genético. Sistema CRISPR-CAS.
14. Organización de los genes.
Definición estructural versus definición funcional de gen. Secuencias codificantes y secuencias no codificantes en procariotas y eucariontas. El caso de los virus. Promotores, terminadores, amplificadores (enhancers), silenciadores, exones, intrones, señales de poliadenilación, etc.
15. Transposición.
Experimentos de B. McClintock. Secuencias de inserción IS y transposones bacterianos Tn. Mecanismos de transposición e integración en el genoma. Transposasas, invertasas y resolvasas del ADN. Transposición en eucariontes: elementos de control en maíz y elementos P en Drosophila. Retrotransposones: homología con los retrovirus. Consecuencias de la transposición genética: reestructuraciones cromosómicas, cambios en los patrones de regulación genética. Uso de elementos móviles en biotecnología: Etiquetado de genes (transposon tagging).
16. Transferencia artificial de genes y tecnología del ADN recombinante.
Métodos de transformación genética y transfección de bacterias, levaduras, plantas, moscas y mamíferos. Sus aplicaciones más importantes y sus limitaciones. Cocultivo con Agrobacterium tumefaciens, cañón de microproyectiles, liposomas, infección con virus recombinantes y electroporación. Genes marcadores selectivos y genes indicadores (reporteros). Biología Sintética. Organismos genéticamente modificados (OGM). Impacto ambiental de los OGMs.
17. Regulación de la expresión génica.
Regulación pretranscripcional: rearreglos de secuencias locales de ADN. Genes de inmunoglobulinas. Amplificación génica. Ej. del gen de la dihidrofolato reductasa. Efectos de posición. Dominios cromatínicos. El nucleosoma, modificaciones post-traduccionales de las histonas y su rol en la expresión génica. Remodelamiento de cromatina Regulación transcripcional: interacción ARN polimerasa-promotor. Factores basales de tranascripción. El complejo Mediator. Factores de transcripción, operadores, represores. Tipos de factores de transcripción. Técnicas para estudiar factores de transcripción Comparación del operón bacteriano y los sistemas eucarióticos. Controles postranscripcionales: adición del CAP, procesamiento normal y alternativo del ARN, tanto en cis y en trans, terminación de la transcripción, poliadenilación, transporte del mRNA. Control de calidad, NMD. Casos específicos: Edición del ARN, framseshifting. Control de la expresión por microRNAs. Controles postraduccionales: procesamiento de poliproteínas. Ribozimas, ribointerruptores y adaptámeros, viroides.
18. Epigenética
Epigenética: definiciones e importancia. Metilación del ADN, tipos de metilación, islas CpG. Metilación y replicación del ADN: tipos de metilasas de ADN. Enzimas modificadoras de la cromatina: Acetilasas, deacetilasas, metilasas, demetilasas, kinasas y fosfatasas. Relación entre la metilación del ADN y las modificaciones postraduccionales de las histonas. El efecto variegado en la mosca: su aporte al conocimiento de la epigenética. Silenciamiento génico transcripcional y postranscripcional (ARN interferente). miRNAs y siRNAs. Fenómenos de compensación de dosis: su naturaleza epigenética. Inactivación del cromosoma X en mamíferos: el rol de los RNAs pequeños y la cromatina. Impronta génica (imprinting) , su relación con la metilación del ADN y con enfermedades humanas.
19. Genómica funcional y estructural
Comparación entre mapeo físico y mapeo genético. Conceptos básicos sobre la secuenciación de genomas. El proyecto genoma humano. Comparación entre los métodos de secuenciación de primera, segunda y tercera generación. Integración entre mapa genético y mapa físico. Clonado posicional en la era pre y postgenómica. Mapeo por secuenciación. ¿Qué significa transcriptómica? El origen de los Chips o microarreglos de ADN. Distintas tecnologías para la confección de microarreglos. Uso de uno o dos colores. Rudimentos del análisis de los datos de microarreglos. Otras aplicaciones de los microarreglos: estudios DNA-proteína y RNA-proteína a escala global (Chip-Chip). Microarreglos para detectar SNPs, su uso en mapeos de asociación. RNAseq: su empleo en la cuantificación de niveles de ARNm y en el estudio del procesamiento del ARN. Comparación entre RNAseq y microarreglos.
20. Genética del Desarrollo.
Aspectos fundamentales de la Genética del desarrollo. Genes que controlan genes: Genes “maestros” y “cascadas” de control. La lógica de la construcción de un plan corporal en animales. Desarrollo temprano en Drosophila. Decisiones simples. Línea somática versus germinal. Decisiones múltiples. Establecimiento del eje antero-posterior y dorso ventral en el embrión. Genes de efecto materno en la determinación de polaridad antero-posterior y dorso-ventral; Genes que se expresan en la cigota: genes gap, de la regla de los pares, de polaridad segmental y homeóticos. Similitudes y diferencias en el establecimiento de patrones entre moscas y vertebrados. Genética del desarrollo en plantas. Genes MAD.
21. Genética del cáncer
Genética del cáncer como ejemplo de integración de conceptos de la asignatura. Definición fenotípica. Tipos de cáncer y nomenclatura. ¿Cuántas mutaciones se requieren y en qué orden aparecen? Origen clonal de las células neoplásicas. Tipos de mutaciones distintivas (translocaciones recíprocas, mutaciones puntuales). Apoptosis y cáncer. Metástasis. Diferencia entre mutaciones conductoras y pasajeras. Firma genética de un cáncer. Oncogenes y genes supresores de tumores. Teorías: genética, infecciosa (viral), hereditaria, ambiental, angiogenética (inflamatoria). Factores ambientales, epigenética y cáncer. Transducción de señales y biología de sistemas. El caso del cigarrillo.
22. Bioinformática
Qué es la bioinformática y cómo la usamos los biólogos. Subdisciplinas bioinformáticas: desarrollo de algoritmos y estadísticos, análisis e interpretación de datos, desarrollo de herramientas. Digitalización de la biología. Bases de datos: tipos de datos, su codificación, claves primarias y secundarias, índices y búsquedas indexadas: PubMed, Entrez, SRS, Blast. Recuperación y almacenamiento de secuencias específicas. Genome browser. Bases de datos primarias y secundarias: RefSeq (GenBank) y Unigene en NCBI. Anotación, alineamiento y comparación local y global. Matrices de sustitución. Ejemplo de aplicación en medicina personalizada.
23. Terapia génica
Terapia génica. Objetivos, estrategias y aplicaciones (enfermedades hereditarias, adquiridas –i.e. degenerativas-, medicina preventiva -i.e. vacunas-, mejoramiento). El caso del cáncer. Adición génica. Corrección (reparación). Vías de administración. Vectores virales y no virales. Bioética relacionada. Vacunas recombinantes. Nutracéuticos y nutrigenómica.