| |
|
| ASSIGNATURA: |
BIOFISICA
I BIOLOGIA MOLECULAR (NIVELL CEL.LULAR) |
| |
|
| DEPARTAMENTS: |
CIÈNCIES
FISIOLÒGIQUES II
|
| |
|
| UNITATS: |
BIOQUÍMICA
I BIOLOGIA MOLECULAR
BIOFÍSICA
|
| |
|
| CRÈDITS: |
Totals:
|
8
|
Teòrics:
|
4
|
Pràctics:
|
4
|
| |
|
| COORDINACIÓ: |
JOAN
GIL SANTANO |
| |
|
| PROFESSORAT: |
JOAN
GIL SANTANO
FRANCESC VENTURA PUJOL
TERESA ROIG ROVIRA
JORDI BERMUDEZ MAS
AÙREA NAVARRO
JOSE MANUEL LÓPEZ-BLANCO |
Objectius generals de
l´assignatura:
Conèixer i comprendre
les funcions bàsiques de les cèl.lules de l´organisme
humà aplicant els conceptes i el llenguatge biofísic i bioquímic.
Aplicar els mètodes
d´anàlisi i raonament de la biofísica i la bioquímica
a la resolució de problemes relacionats amb la fisiologia i la fisiopatologia
cel.lular.
Conèixer les bases
teòriques i pràctiques de les tècniques biofísiques
i bioquímiques aplicades a la investigació i mesura de les
funcions cel.lulars.
Aprendre a utilitzar l´enfoc
biofísic i bioquímic en l´estudi de les funcions cel.lulars
que permeti la comprensió dels futurs avenços biomèdics
i l´actualització permanent dels coneixements.
Objectius específics
de l´assignatura:
Com a resultat del procés
d´aprenentatge l´alumne ha de ser capaç de:
-
Explicar les bases moleculars
dels mecanismes de transmissió, recombinació i protecció
de la informació genètica.
-
Descriure l´estructura
dels gens, especialment els eucariotes i els seus mecanismes d´expressió:
transcripció, processos post-transcripcionals i traducció.
-
Analitzar seqüències
de DNA i RNA deduint les possibles seqüències reguladores i
les proteïna codificades.
-
Explicar els fonaments de les
tècniques bàsiques utilitzades en la manipulació del
àcids nucleics i la seva aplicació a la Medicina.
-
Interpretar el mapa de restricció
d´un plásmid, explicar el patró de bandes obtingut
en una electroforesi d´agarosa i explicar els resultats d´un
experiment d´hibridació de DNA.
-
Explicar els principis generals
de funcionament del metabolisme energètic cel.lular.
-
Explicar i esquematitzar les
vies oxidatives dels monoglícids i dels àcids grassos.
-
Explicar i esquematitzar les
vies oxidatives finals mitocondrials: cicle oxidatiu tricarboxilic i cadena
respiratòria mitocondrial així com el seu acoblament amb
la síntesi d´ATP.
-
Descriure l´estructura
general de les biomembranes i representar eaquemàticament la seva
estructura indicant la localització dels diferents components.
-
Esquematitzar el metabolisme
dels components lipídics i glicídics de les membranes, explicant
la seva localització i el transport intracel.lular.
-
Explicar els processos de difusió
a través de membranes.
-
Descriure els processos de transport
d'aigua a través de membranes.
-
Explicar els processos de transport
de ions en un gradient de potencial elèctric.
-
Explicar els mecanismes moleculars
de transport a través de membranes, esquematitzant els diferents
tipus de transport.
-
Interpretar el fenomen d´aparició
de potencials de difusió i descriure la instrumentació necessària
pel seu enregistrament i quantificació.
-
Descriure els mecanismes de
generació del potencial de membrana.
-
Descriure el potencial d'acció
i relacionar-ho amb les modificacions de la conductància iònica.
-
Explicar els mecanismes de conducció
de l'impuls nerviós a l'axó.
-
Enumerar els principals tipus
de senyals extracel.lulars, i de receptors de membrana i intracel.lulars,
explicant les seves propietats distintives.
-
Explicar les principals vies
de transducció de senyals esquematitzant els principals components
de les vies, desde la membrana fins al nucli.
-
Explicar els mecanismes moleculars
responsables de la proliferació i diferenciació cel.lular
així com la seva importància en el desenvolupament del càncer.
-
Explicar els mecanismes moleculars
responsables de l´apoptosi cel.lular
Temari:
INTRODUCCIÓ A LA BIOFÍSICA
I BIOLOGIA MOLECULAR ( 1h )
I. GENÈTICA MOLECULAR ( 14h )
1. Biosíntesi dels
nucleòtids i dels aminoàcids.
1.1 Biosíntesi dels
ribonucleòtids.
1.2 Biosíntesi dels
desoxirribonucleòtids.
1.3 Biosíntesi dels
aminoàcids.
Bibliografia:
Llibres:
Stryer, cap. 28 i 29; Voet,
cap.24 i 26;
Lehninger, "Principios de
Bioquímica". 2ª ed.(1993) cap. 21
Mathews, cap22
2. Replicació del
DNA.
2.1 Replicació del
DNA: concepte i importància funcional.
2.2 Principis generals de
la replicació del DNA.
2.3 Etapes de la replicació
del DNA.
2.4 Components moleculars
de la replicació del DNA.
2.5 Regulació de
la replicació del DNA.
Bibliografía:
Llibres: Stryer,
cap. 31; Alberts (3ª ed), cap. 6 i 8; Darnell, cap. 12; Voet, cap.
31; Lehninger, cap. 24
Mathews, cap 24
Articles: "El telómero
humano". Inv y Ciencia, Octubre 1991
3. Reparació i
recombinació del DNA.
3.1 Reparació
del DNA: concepte i importància funcional.
3.2 Lesions de la molècula
de DNA.
3.3 Mecanismes de reparació
del DNA per fotorreactivació i per escissió.
3.4 Recombinació
del DNA: concepte i importància funcional.
3.5 Recombinació
homòloga o general.
3.6 Recombinació
per llocs específics.
3.7 Recombinació
per elements genètics mòbils.
Bibliografia:
Llibres: Stryer,
cap. 31 i 32; Darnell, cap. 12; Alberts (3ª ed), cap. 6; Lehninger,
cap. 24; Voet, cap. 31
Mathews, cap 25
Articles: "radiación
solar y càncer de piel". Inv y Ciencia, Agosto 1996 ; "elementos
transponibles de drosophila", Junio 1996; "Microsatélites
del ADN". Inv y Ciencia, Marzo 1999
4. Transcripció
i processament del RNA.
4.1 Transcripció
del DNA: Concepte i importància funcional.
4.2 Etapes de la transcripció,
enzims i proteïnes participants.
4.3 Regulació de
la transcripció; factors de transcripció i altres proteïnes
reguladores i metabòlits reguladors.
4.4 Processament i maduració
dels pre-RNA: Concepte general i tipus de modificacions.
4.5 Processament i maduració
dels pre-RNA ribosòmics, pre-tRNA i pre-mRNA, regulació del
processament i maduració.
4.6 Degradació del
mRNA.
Bibliografia:
Llibres: Stryer,
caps. 5, 33 i 37; Alberts, caps. 6, 8 i 9; Darnell, caps. 8, 9, 10 i 11;
Voet, cap. 29 i 33; Lehninger, cap. 25 i 27.; Mathews, cap 26 i 28
Articles: "Mecanismo molecular
del control genético". Inv. y Ciencia, Abril 1995; "Dedos de zinc".
Inv. y Ciencia, Abril 1993; "El editing de los mensajes genéticos".
Mundo Científico, Octubre 1992
5.Traducció.
5.1 Traducció:
concepte i importància funcional.
5.2 El codi genètic.
5.3 Activació del
aminoàcids.
5.4 Traducció: etapes
de la traducció, components moleculars de la traducció i
regulació de la traducció.
5.5 Modificacions post-traduccionals.
Bibliografia:
Llibres: Stryer, cap. 5
i 34; Alberts, cap. 6 i 9; Darnell, caps.3 i 11; Voet, cap. 30;Lehninger,
cap. 26
Mathews, cap. 27 i 28
6. Degradació de
proteïnes.
6.1 Proteases intracel.lulars.
6.2 Regulació de
la proteolisi intracel.lular.
Bibliografía:
Llibres: Voet, cap. 30 (ap.
6); Herrera, 2a edición, caps. 29 y 30; Mathews, cap
20
Articles: "Bases moleculares
del Tétanos y del botulismo", Inv y Ciencia, marzo 1996
7. Tècniques d´investigació
i manipulació del genoma. Teràpia gènica.
7.1 Tècniques d´obtenció
de DNA recombinant.
7.2 Reacció en cadena
de la Polimerasa (P.C.R.).
7.3 Tècniques d´aïllament
i clonatge de gens.
7.4 Tècniques d´hibridació
d´àcids nucleics.
7.5 Seqüenciació
del DNA.
7.6 Tecniques d´obtenció
de proteïnes a partir de DNA recombinant.
7.7 Tècniques d´obtenció
d´animals transgènics i de disrupció de gens.
7.8 Aplicacions a Medicina
de les tècniques de DNA recombinant.
Bibliografia:
Llibres: Lehninger, cap.
27 ; Voet, cap.28; Stryer, cap. 6.; Darnell, cap.6
Articles: "Reacción
en cadena de la polimerasa". Inv. y Ciencia, Juny 1990; "Sustitución
dirigida de genes". Inv. y Ciencia, Maig 1994; "Biotecnología de
Fármacos". Inv y Ciencia, Novembre 1997"; "Avances en terapia génica",
Inv y Ciencia, Agost 1997. "Clonación con fines médicos ",
Inv. Y Ciencia, febrer 1999.
TEMARI PRÀCTIC
(22 HORES):
Seminaris: 8 seminaris
d´una hora en grups reduïts per discussió i resolució
de problemes
Sessions d´ordinador:
Programa seqaid:
(2 hores) Anàlisi de seqüències de proteïna i DNA.
Impartit per professors de la Unitat de Bioquímica.
Programes nucleic i gencode:
(2 hores) ( optatiu ) Programes per l´estudi i la simulació
del processos d´expressió gènica. Impartit per professors
de la Unitat de Bioquímica.
Pràctiques de laboratori:
Introducció a
les tècniques per l´estudi i manipulació del genoma.
Aquesta pràctica tindrà una durada de 12 hores repartides
en tres sessions consecutives de 4 hores. Constitueix el complement als
ensenyaments teòrics i els seminaris corresponents al apartat I
(genètica molecular) del programa.
II. METABOLISME ENERGÈTIC
CEL.LULAR ( 9 HORES )
8. Glucòlisi i
via de les pentoses.
8.1 Requeriments energètics
de la cèl.lula i fons energètiques cel.lulars.
8.2 Glucòlisi: Significat
funcional de la glucòlisi, reaccions, balanç material i energètic
i regulació.
8.3 Via de les pentoses:
significat funcional, reaccions, interconexions amb la glucòlisi
i balanç material i energètic.
Bibliografia: Lehninger,
cap. 14 ; Stryer, caps. 19 i 22 ; Voet, cap. 16 i 21; Mathews, cap. 13
i 14
9.Oxidació dels
àcids grassos.
9.1 Significat funcional
de l'oxidació dels àcids grassos.
9.2 ß-oxidació
mitocondrial i peroxisòmica: reaccions, balanç material i
energètic.
Bibliografia: Stryer,
cap. 24; Lehninger, cap. 16 ; Voet, cap. 23; "Disorders of peroxisome biogenesis",
cap. 57 de "Metabolic bases of inherited diseases". Skriber et al.Mathews,
cap 18
10. Cicle oxidatiu
tricarboxílic.
10.1 Significat
funcional del cicle oxidatiu tricarboxílic (COT).
10.2 Reaccions del COT.
Balanç material i energètic del COT.
10.3 Reaccions anapleròtiques
del COT.
Bibliografia: Stryer,
cap. 20; Lehninger, cap. 15 ; Rawn, cap. 13; Voet, cap. 19; Mathews, cap
14
11. Cadena respiratòria
mitocondrial i fosforilació oxidativa.
11.1 Significat funcional
de la cadena respiratòria mitocondrial i de la fosforilació
oxidativa.
11.2 Cadena de transport
electrònic.
11.3 Síntesi d´ATP.
11.4 Processos de transport
a través de la membrana mitocondrial interna.
11.5 Metabolisme dels radicals
de l´oxigen.
Bibliografia:
Llibres: Stryer, cap.21;
Lehninger, cap. 18 ; Rawn, cap. 14; Voet, cap. 20; Darnell, cap. 15 ; Alberts,
cap. 7; Mathews, cap. 15
Articles: "Oxidative phosphorylation
at the fin du siecle" , Science 283, p1493 ( 1999 ); "La bioquímica
del oxígeno". Mundo Científico, Març 1991 ; "Qué
es lo qué hace morir a las neuronas motoras". Mundo Científico,
Novembre 1993
TEMARI PRÀCTIC
(4 HORES):
Seminaris: 4 sessions
d´una hora en grups reduïts dedicades a discussió i resolució
de problemes
III. ESTRUCTURA I METABOLISME
DE LES BIOMEMBRANES ( 3 HORES )
12. Components
i estructura de les membranes.
12.1 Components moleculars
de les biomembranes.
12.2 Organització
estructural de les biomembranes.
Bibliografía:
Llibres: Voet, Cap
11; Stryer, cap. 11; Rawn, cap. 9; Alberts (3ª ed), cap 10; Darnell,
cap. 13 ; Mathews, cap 10
Articles: "La estructura
de las proteínas de la membrana". Mundo Científico, Decembre
1987
"Los azúcares de
la membrana celular". Mundo Científico, Juliol 1989; "Los liposomas".
Mundo Científico, Octubre 1989; "Glicoesfingolípidos". Inv.
y Ciencia, Juliol 1986
13. Metabolisme dels components
de les membranes.
13.1 Biosíntesi
i degradació dels fosfolípids.
13.2 Biosíntesi i
degradació dels glicolípids.
Bibliografía:
Llibres: Voet, cap. 23,
ap. 6 i 8; Stryer, cap 27; Darnell, cap. 17; Mathews cap 19
TEMARI PRÀCTIC
(1 HORA):
1 Seminari en grups
reduïts dedicat a la discussió i resolució de problemes
IV. TRANSPORT A TRAVÉS
DE MEMBRANES (6 HORES)
14. Difusió. Osmosi.
14.1 Llei de Fick.
14.2 Permeabilitat
14.3 Fluxe de filtració
14.4 Osmosi.
Bibliografia:
Darnell, cap.14; Alberts
(2ª ed), cap.6; Kane, cap 10; Matthews, cap 2; Frumento, cap. 6 i
7
Ortuño, cap 9; Perelakis,
cap 12 i 19
15. Flux de ions en un
gradient de potencial elèctric.
15.1 Flux d'electrodifusió.
15.2 Equació de Nerst.
Bibliografia:
Darnell, cap. 14; Alberts
(2ª ed), cap. 6; Kane, cap 18; Matthews, cap 3; Frumento, cap. 7;
Perelakis, cap 13.
16. Bases moleculars i
mecanismes del transport mediat.
16.1 Conductes iònics.
16.2 Ionòfors.
16.3 Transport mediat passiu;
permeases.
16.4 Transport mediat actiu;
bombes iòniques; sistemes de cotransport.
Bibliografia:
Llibres: Voet, cap. 18;
Stryer, cap. 12; Rawn, cap. 31; Alberts (3ª ed), cap. 11; Darnell,
cap. 14 ; Mathews, cap 10
Articles: "Absorción
celular de glucosa". Inv. y Ciencia, Març 1992; "Fibrosis quística".
Inv. y Ciencia, Febrer 1996
TEMARI PRÀCTIC
( 9 HORES ):
Seminaris: 3 sessions
d´una hora en grups reduïts
Pràctiques de laboratori:Potencials
de difusió . La durada i el nombre de sessions d´aquesta
pràctica la determinarà cada equip docent. La pràctica
serà impartida per professors de la Unitat de Biofísica.
V. PROPIETATS ELÈCTRIQUES
DE LES MEMBRANES CEL.LULARS.( 4 HORES )
17. Potencial de membrana.
17.1 Potencials
de difusió.
17.2 Equilibri de Donnan.
17.3 Permeabilitat iònica
i potencial de membrana.
Bibliografia:
Darnell, cap. 20; Alberts(3ª
ed), cap. 11; Kane, cap. 18; Matthews, cap. 5 i 6; Frumento, cap. 8
Ortuño, cap 17; Perelakis,
cap 13 i 14
18. Potencial d´acció
i conducció de l´impuls elèctric.
18.1 Relació corrent-voltatge.
18.2 Propagació passiva
dels canvis de potencial.
18.3 Potencial d'acció.
18.4 Conducció del
potencial d'acció.
Bibliografia:
Darnell, cap. 20; Alberts
(3ª ed), cap. 11; Kane, cap 18; Matthews, cap. 5 i 6; Frumento, cap.
8
Ortuño, cap 17
TEMARI PRÀCTIC
( 6 HORES ):
Seminaris: 2 sessions
d´una hora en grups reduïts
Sessions d´ordinador:
Potencial d´acció: (2 hores) Simulació per ordinador
impartida pels professors de la Unitat de Biofísica.
VI.COMUNICACIÓ
CEL.LULAR. TRANSDUCCIÓ DE SENYALS. PROLIFERACIÓ I DIFERENCIACIÓ
CEL.LULAR ( 6 HORES )
19. Senyals extracel.lulars,
receptors i mecanismes de transducció de senyals.
19.1 Senyals extracel.lulars:
definició i classificació.
19.2 Receptors intracel.lulars.
19.3 Receptors de membrana.
19.4 Vies de transducció
de senyals.
Bibliografia:
Llibres: Alberts (3ª
ed.) cap. 15; Darnell (2ª ed.) cap. 19 i 24; Stryer, cap.13.; Mathews,
cap 23
"Eficacia terapeútica
de los interferones". Inv. y Ciencia, Juliol 1994
20. Bases moleculars de
la proliferació i diferenciació cel.lular.
20.1 Factors de
creixement i altres senyals mitogèniques
20.2 Receptors del factors
de creixement
20.3 Vies de transducció
de senyals
20.4 Oncogens i antioncogens
Bibliografia:
llibres: Darnell, cap.19
i cap 24; Alberts (3ª ed), cap.15 i 24
Articles: "Cerco
al Cáncer". Inv y Ciencia, Noviembre 1996; "Radiación solar
y cáncer de piel", Inv y Ciencia, Agosto 1996.; "El oncogén
vav", Inv. y Ciencia, juliol 1998
21. Bases moleculars de
l´apoptosi.
20.1 Programa d´execució
de l´apoptosi: caspases
20.2 Proteïnes moduladores
de l´apoptosi: família bcl-2/ced9 i ced-4/APAF-1
20.3 Vies de transducció
de senyals i apoptosi: receptors associats a mort cel.lular i vies de supervivència
Bibliografia:
Llibres: "Cáncer.
Genes y nuevas terapias." Cap 4. Alberto Muñoz, ed. Hélice,
1997
Articles: "Cell suicide
for beginners", Nature 396, p119 ( 1998 ); "Suicidio celular, en la salud
y en la enfermedad". Inv y Ciencia, febrer 1997
TEMARI PRÀCTIC
(4 HORES):
Seminaris: 4 sessions
d´una hora en grups reduïts
AVALUACIÓ:
Continguts de l´avaluació:
Corresponen als Objectius Específics i al Temari teòric
i pràctic desenvolupats a la Guia.
Criteris d´avaluació:
S`avaluaran:
a) Els coneixements teòrics.
b) La capacitat de relació i d´integració dels
coneixements teòrics.
c) La capacitat d´utilització dels coneixements adquirits
a la resolució de problemes.
d) Els coneixements pràctics.
e) La capacitat d´aplicació dels coneixements pràctics
a la resolució de problemes de bioquímica i fisiologia cel.lular.
f) La capacitat de representació i interpretació gràfica,
i d´ anàlisi de dades experimentals.
Criteris de qualificació:
a) Prova escrita global : independentment del que estableixi
cada equip docent, es realitzarà una prova final que pot incloure:
1. preguntes tipus tests i preguntes curtes d'extensió limitada,
per avaluar els coneixements teòrics i la capacitat de relació
i integració dels coneixements.
2. resolució de qüestions i problemes.
3.exercicis d'aplicació numèrica en relació al
temes desenvolupats.
4. preguntes sobre metodologia i anàlisi de dades experimentals
en relació als treballs de laboratori desenvolupats a les pràctiques.
Superaran aquesta prova tots aquells alumnes que obtinguin un nombre
de punts igual o superior al 50% de la puntuació màxima.
b) Presentació de les memòries dels treballs
de laboratori. Els alumnes hauran d'entregar un informe corresponent
a cada una de les pràctiques realitzades que haurà d´
incloure:
1.Discussió dels mètodes i dels resultats obtinguts.
2.Representació gràfica dels resultats obtinguts si s'escau.
3.Discussió de la fiabilitat dels resultats obtinguts
c) Avaluació del treball desenvolupat als seminaris:
Cada equip docent determinarà la valoració de l´actitud
de l´alumne respecte al treball desenvolupat als seminaris i la seva
importància en la qualificació final
d) Realització voluntària de treballs sobre
temes relacionats amb l´assignatura.
Avaluació final:
La qualificació final ( Aprovat, Notable, Excel.lent etc, es
basarà en el resultat de les proves escrites, de la valoració
de les Memòries de pràctiques, del treball desenvolupat als
seminaris i dels treballs voluntaris realitzats.
BIBLIOGRAFIA
En el apartat dedicat al Temari s´especifiquen per l´alumne
referències bibliogràfiques concretes (llibres i articles
seleccionats de Investigación y Ciencia i Mundo Científico)
pels diferents temes de l'assignatura.
De forma genèrica, els textos i revistes bàsics de referència
són els següents:
a) Llibres:
Biología Celular y Molecular.
J. Darnell, H. Lodish i D. Baltimore. 2ª edición, Ed. Omega
(1993). Ha sortit una 3ª i una 4ª edició d'aquest llibre
en Anglés corresponent a l´any 1995 i 1999, respectivament.
Pot ser útil per certs temes que evolucionen molt ràpidament.
Biología Molecular de la Célula.
B. Alberts i col. 3ª edición, Ed. Omega (1996) (correspon
a la 3ª edició anglesa del llibre de 1994).
Principios de Bioquímica.
A. Lehninger, D. Nelson i M. Cox. 2ª edición, Ed. Omega
(1993).
Bioquímica.
L. Stryer.4ª edició, Ed. Reverté (1995).
Bioquímica.
Voet, 1ª edició, Ed. Omega (1993)
Bioquímica.
C. Mathews y K. Van Holden, Ed McGraw-Hill Interamericana, 2ª
edició ( 1998 ) ( correspon a la segona edició americana
de 1996 )
Biofísica.
A.S. Frumento, 3ª edició, Mosby/Doyma (1995)
Cell Physiology source book
NS Perelakis, 2ª ed. Academic Press ( 1998 )
Física
J.W.Kane i M.M. Sternheim, ed. Reverté
Fisiología Celular del Nervio i el Músculo.
G. G. Matthews. 1ª ed, Ed. Interamericana-McGraw-Hill (1989).
Física para biólogos, Medicina, Veterinaria y Farmacia.
M. Ortuño, ed. Grijalbo (1996)
b) Revistes:
Scientific American (Investigación y Ciencia)
La Recherche (Mundo Científico)
TUTORIES:
Seran voluntàries i es faran dintre dels horaris d´atenció
als alumnes habilitats per tots els professors membres dels equips docents.
Tots els professors disposaran al menys d´una hora setmanal dedicada
a tutories