Llicenciatura en Biologia (3361)

Biologia Cel·lular(12319) 

Identificació de l'assignatura

L'assignatura Biologia Cel·lular és una matèria troncal del currículum de Biologia que s'imparteix al tercer curs; consta de 8 crèdits, 5 teòrics i 3 pràctics.

Coordinació i professorat

El coordinador de l'assignatura és Francisco X. Real; també participen en la docència teòrica Antonio García de Herreros, Elena Hidalgo i Francesc Posas. La coordinadora de les docència pràctica és Elisabeth Chalaux; també col·laboren en la docència pràctica Anouchka Skoudy, Fausto Ulloa i Ariadna Virgós.

Objectius

1. Integrar els coneixements adquirits en anteriors assignatures de la llicenciatura en Biologia i aprofundir en l'estudi de l'organització i funcionament de les cèl·lules eucariotes.
2. Integrar el coneixement de diferents estructures subcel·lulars i macromoleculars per comprendre els processos fisiològics més rellevants a nivell cel·lular.
3. Conèixer alguns dels principals avenços en biologia cel·lular i molecular a través de l'anàlisi directa dels experiments que han estat fonamentals per assolir-los.
4. Conèixer algunes de les tècniques avançades més importants necessàries per a l'estudi de les cèl·lules a nivell molecular.
5. Integrar els coneixements a nivell pràctic mitjançant la resolució de problemes experimentals.

Avaluació dels aprenentatges

L'avaluació del rendiment acadèmic s'efectuarà de la manera següent (sobre un total de 10 punts):

Contingut teòric 7 punts

Prova d'elecció múltiple 3,5

Preguntes curtes 3,5

Contingut pràctic 3 punts

Quadern de pràctiques* 0,5

Problemes 1,25

Cas experimental** 1,25

*El quadern de pràctiques es presentarà i s'avaluarà conjuntament per a tots els membres d'un subgrup (4 estudiants)

**El cas experimental consistirà en treballar un artícle científic del qual només es proporcionarà una part del contingut a l'estudiant

Requeriments dels estudiants

Els requeriments següents són imprescindibles per superar l'assignatura:
1. Lliurament dels problemes.
2. Lliurament i elaboració completa del quadern de pràctiques.
3. Assolir un mínim de puntuació del 25% de la nota màxima en l'avaluació teòrica global i l'avaluació pràctica global. 

Temari teòric

Tema 1. Presentació de l'assignatura. Objectius. F. X. Real

MÒDUL I. MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DE SENYALS EXTRACEL·LULARS

Tema 2

Mecanismes de transmissió de senyals extracel·lulars. Introducció. Conceptes generals. Estructura dels principals tipus de receptors de membrana. Concepte i tipus de missatgers secundaris. (2 hores)
F. Posas

Tema 3

Receptors amb activitat tirosina quinasa. Receptors de factors de creixement i neurotrofines. El receptor de la insulina. Mecanismes de transmissió de senyal en resposta a insulina. Concepte de proteïnes acobladores. (3 hores)
F. Posas

Tema 4

Les vies de senyalització per MAP quinases. Receptors. Estructura, funcionament i mecanismes d’activació dels mòduls de quinases. Localització subcel·lular de les MAP quinases. Regulació gènica. Les vies de MAP quinases de resposta a mitogens i a estrès. (3 hores)*
F. Posas

Tema 5

Receptors de tipus serina quinasa: el model del receptor de TGF beta. Proteïnes SMAD. (2 hores)
A. García de Herreros

Tema 6

Receptors nuclears. Lligands. Estructura genèrica dels receptors nuclears. Seqüències d’unió al DNA. Interaccions entre receptors. (1,5 hores)
A. García de Herreros

Tema 7

Receptors de proteïnes de la matriu extracel·lular. Integrines. Unions focals i proteïnes associades. (1,5 hores)
A. García de Herreros

Tema 8

Receptors implicats en contactes cèl·lula-cèl·lula. Estructura de les unions adherents. E-cadherina i proteïnes associades. La beta-catenina com a coactivador transcripcional. (2 hores)
A. García de Herreros

MÒDUL II. REGULACIÓ DE L'EXPRESSIÓ GÈNICA

Tema 9

Estructura molecular de gens i cromosomes. DNA codificant i no codificant: organització. Recombinació. Estructura dels cromosomes. DNA mitocondrial. (2 hores)
Profesora: E. Hidalgo

Tema 10.

Regulació de la transcripció. Elements reguladors. Control de l'inici de la transcripció. (2 hores)
Profesora: E. Hidalgo

Tema 11

Processament i transport de l’mRNA. Altres mecanismes de control posttranscripcional. Regulació de la traducció. Processament de tRNA i rRNA. (2 hores)
Profesora: E. Hidalgo

Tema 12.

Regulació de l'estabilitat de proteïnes en procariotes i eucariotes. (1 hora)*
Profesora: E. Hidalgo

MÒDUL III. REGULACIÓ DE LA PROLIFERACIÓ I LA DIFERENCIACIÓ CEL·LULAR

Tema 13

El control de la proliferació i la diferenciació cel·lular durant el desenvolupament, la vida adulta i les situacions patològiques. (1 hora)

F. X. Real

Tema 14

Proliferació de les cèl·lules eucariotes. Els llevats com a model. Els punts de control del cicle. Ciclines: Síntesi degradació. Quinases depenents de ciclines (cdk). Inhibidors de les cdks. Les proteïnes de la família Rb. p53. (3 hores)

F. X. Real

Tema 15

Proliferació de les cèl·lules eucariotes. El control de la qualitat del material genètic. Segregació cromosòmica: mecanismes moleculars. Importància en situacions patològiques. (3 hores)

Tema 16

El temps en els organismes. Senescència i envelliment. Telòmers i telomerasa. Rellotges biològics. (1 hora)

F. X. Real

Tema 17

Mort cel·lular. Apoptosi. Necrosi. Mecanismes moleculars implicats en apoptosi. (1 hora)

G. Gil (UBCM, IMIM)

Tema 18

Diferenciació cel·lular. Concepte. Marcadors de diferenciació. Homeostasi cel·lular i tissular. (1 hora)

F. X. Real

Tema 19

Mecanismes moleculars implicats en diferenciació. El model muscular. (1 hora)

F. X. Real

Tema 20

Cèl.lules mare. Cèl·lules ES. Les cèl·lules mare en els teixits adults: identificació i propietats. Implicacions terapèutiques. (1 hora)

F. X.Real

Tema 21

Transdiferenciació. Plasticitat del fenotip diferenciat. Implicacions terapèutiques. (1 hora)

F. X. Real

Modul IV. Tràfic intracel.lular i dinàmica de membranes.

Tema 22

Introducció a la dinàmica de membranes. Síntesi i degradació de membranes. Microdominis de membrana: rafts, cavèoles. Autofàgia. (1 hora)

F. X. Real

Tema 23

Modificacions post-traduccionals de proteïnes en la ruta secretòria. Glicosilació. Proteòlisi. (1 hora)

F. X. Real

Tema 24

Tràfic intracel·lular de membranes. La teoria del tràfic vesicular: mecanismes de formació, selecció de la càrrega i fusió de vesícules. Models de funcionament del complex de Golgi. (1 hora)

F. X. Real

Tema 25

Polaritat cel·lular: mecanismes de generació i manteniment. Classificació de proteïnes. Transcitosi. (1 hora)

F. X. Real

Tema 26

Mecanismes i regulació de l'endocitosi. Endosomes. Reciclatge de proteïnes de membrana. Degradació lisosomal. Paper en situacions patològiques. (1 hora)

F. X. Real

Tema 27

Mecanismes i regulació de l'exocitosi. (1 hora)
F. X. Real

Tema 28

El moviment dins la cèl·lula. Motors moleculars. Miosines. Quinesines. Dineïna. (1 hora)

F. X. Real

Mòdul V. La forma i el moviment de les cèl·lules.

Tema 29

Estructura dels principals elements del citoesquelet. Recordatori. (1 hora)

F. X. Real

 

Tema 30

Paper del citoesquelet en el manteniment de la forma cel·lular. Formes d'organització de l'actina. Proteïnes associades a actina. (1 hora)

F. X. Real

Tema 31

Paper de les petites proteïnes amb activitat GTPasa en el control de la forma i la motilitat cel·lular. Filopodis, lamelipodis. (1 hora)

F. X. Real

 

Tema 32

Regulació del moviment cel·lular. Integració de senyals de membrana en l'activitat del citoesquelet. (1 hora)

F. X. Real

Tema 33

Paper de la motilitat cel·lular en el desenvolupament i la remodelació dels teixits. Proteòlisi extracel·lular. (1 hora)

F. X. Real

Mòdul VI. La cèl.lula en el medi.

Tema 34.

Adaptació al medi. Hipertròfia. Hiperplàssia. Atròfia. Metaplàssia. (1 hora)

F. X. Real

 

Tema 35.

Respostes cel·lulars a l'estrés. Proteïnes de shock tèrmic: classificació i funció. Estrés oxidatiu: principis i paper en situacions patològiques. Resposta a la hipòxia. (1 hora)

F. X. Real

 

Desplegament de l'assignatura

Un dels principals objectius de l'assignatura és que els estudiants es familiaritzin amb eines bibliogràfiques que representen avenços importants en el coneixement sobre un tema. L'anàlisi de dades experimentals concretes s'utilitzarà per il·lustrar alguns dels conceptes fonamentals sobre els quals es vol posar èmfasi.
Es pretén que els estudiants assoleixin una visió integrativa dels mecanismes moleculars a nivell cel·lular i subcel·lular. Per aquesta raó, es donarà tanta importància a una actitud raonadora, reflexiva i sintètica com a l'adquisició de coneixements per se.
Les pràctiques haurien de permetre consolidar les habilitats tècniques adquirides en els dos primers cursos, insistir en la resolució de problemes com a eina per connectar els aprenentatges teòrics amb el disseny experimental i introduir-se en l'ús de la bibliografia original com a eina de treball.

Bibliografia

Els llibres fonamentals per a l'assignatura són:

LODISH, H., i d'altres. Molecular cell biology. New York: W.H. Freeman and company, 2000.

COOPER, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

MAJNO, G., JORIS, I. Cells, tissues, and disease. Principles of general pathology. Cambridge, MA: Blackwell Science ,1996.

Alguns temes poden requerir l'ús de bibliografia complementària, especialment alguns articles de revisió, segons la bibliografia específica que es proporciona per a cada tema. Cal destacar, en general:

- Trends in Cell Biology

- Trends in Biochemical Sciences

- Current Opinion in Cell Biology

- Current Opinion in Genetics and Development

TEMARI PRÀCTIC

Les activitats pràctiques es divideixen en dos mòduls.

I. Mòdul Experimental

1. Diferenciació muscular. L'objectiu d'aquesta pràctica és posar en evidència la diferenciació muscular i examinar com la interferència sobre diferents vies de transmissió de senyal pot afectar la capacitat de proliferació i diferenciació cel.lular.

2. Mort cel·lular. L'objectiu d'aquesta pràctica és posar en evidència la capacitat de fàrmacs per a induir la mort cel.lular i analitzar els mecanismes pels quals aquesta es produeix.

3. Motilitat cel·lular. Les cèl·lules es mouen i aquesta capacitat depèn de diversos factors: adhesió, proteòlisi, migració, proliferació. L'objectiu és utilitzar un model experimental senzill per a posar en evidència aquests factors i la seva importància en el procès de reparació d'una ferida in vitro.

4. Interaccions entre cèl·lules eucariotes i microorganismes. Les cèl·lules i els organismes no es troben aillats. Molts fenòmens fisiològics i patològics requereixen de la interacció entre cèl·lules i organismes. En aquesta pràctica posarem en evidència, utilitzant un model de cèl·lules en cultiu, com un organisme procariota aprofita el citoesquelet d'una cèl·lula eucariota per a propagar-se i invadir els teixits.

La bibliografia necessària per a la preparació de les pràctiques es lliurarà amb el quadern de pràctiques.

II. Mòdul de discussió de problemes

Tres sessions de 1,5 hores. Els problemes es distribuiran amb antelació, es corregiràn i després seran discutits en grups de setze estudiants.