Llicenciatura en Biologia (3361)

Citologia i Histologia Vegetal i Animal (12300) 

Identificació de l'assignatura

L’assignatura Citologia i Histologia Vegetal i Animal és una matèria troncal del currículum de Biologia impartit en el primer curs. Consta de 10 crèdits: 5 de teòrics i 5 de pràctics.

Coordinació i professorat

El coordinador de l’assignatura és Francisco X. Real. Els continguts teòrics i pràctics han estat agrupats en tres mòduls docents, els responsables dels quals són:

Mòdul I. Fonaments de l’estructura i organització de la cèl·lula eucariota

Francisco X. Real

Mòdul II. Citologia vegetal

Jaume Ferrer

Mòdul III. Citologia i organització general dels teixits animals

Josep Lloreta 

La coordinadora de les classes pràctiques i dels seminaris és Elena Ortiz. També col·laboren en la docència Sílvia Hernández, així com alguns professors convidats.  

Objectius

1. Conèixer l’estructura general, l’organització i el funcionament de les cèl·lules eucariotes.

2. Conèixer les principals característiques estructurals i funcionals de les cèl·lules vegetals i les diferències entre les cèl·lules animals i vegetals.

3. Conèixer la diversitat de les cèl·lules animals, així com la relació entre morfologia, estructura i funció.

4. Aprendre l’ús correcte del microscopi òptic. Aprendre dels diferents tipus de microscòpia i les seves aplicacions a l’estudi de les cèl·lules.

5. Aprendre dels mètodes fonamentals de cultiu cel·lular.  

Avaluació dels aprenentatges

L’avaluació del rendiment acadèmic es farà segons el barem següent (sobre un total de 10 punts):
- Contingut teòric 6,3 punts
Prova d'elecció múltiple 3,3 punts
Preguntes curtes 3 punts 
- Contingut pràctic 3 punts
Quadern de pràctiques 1  punt
Problemes  0,5 punts
- Examen pràctic 1,5 punts 
Presentacions a classes 0,7 punts
Qualsevol tipus de còpia en qualsevol dels apartats d’avaluació implica la no-superació de l’assignatura.

Requeriments

Requeriments imprescindibles per superar l’assignatura:
1. Assolir un mínim de puntació del 25% de la qualificació màxima en l'examen teòric en cadascun dels mòduls.
2. Lliurar el quadern de pràctiques i dels problemes.
3. Tenir habilitat per observar correctament una preparació al microscopi òptic.

Temari teòric

Introducció

Tema 1. Concepte i organització de la cèl·lula eucariota

La teoria cel·lular. Diversitat cel·lular. L’organització de la cèl·lula. Els orgànuls. Dimensions i formes cel·lulars. Comparació general de les cèl·lules animals i vegetals.
(2 hores)

Tema 2. Introducció a la citologia. Organització general i origen embriològic dels diferents tipus de teixits animals (2 hores)

Mòdul I. Fonaments de l’estructura i l’organització de la cèl·lula eucariota

Tema 3. Estructura i components de la membrana plasmàtica

Models històrics de l’estructura de la membrana plasmàtica. El model del mosaic fluid. Composició de la membrana plasmàtica. Els lípids de membrana. Els diferents tipus de proteïnes de membrana. Funcions de les proteïnes de membrana. La membrana plasmàtica com a mediador entre el medi intern i l’extern.
(2 hores)

Tema 4. Unions cèl·lula-cèl·lula i cèl·lula-matriu

Classificació funcional de les unions intercel·lulars. Desmosomes. Unions adherents. Unions tancades. Unions de comunicació. Unions cèl·lula-matriu. Els fenòmens d’adhesió cel·lular transitòria.
(2 hores)

Tema 5. La matriu extracel·lular

Components de la matriu extracel·lular: proteoglucans i glucoproteïnes estructurals. Fibres de col·lagen, reticulina i elastina. Integració funcional. La làmina bassal.
(2 hores)

Tema 6. El citoesquelet

Organització general del citoesquelet. Els microtúbuls i la dinàmica microtubular. Centres organitzadors de microtúbuls: centríols, corpuscles basals; centròmers. Microfilaments d’actina: organització i dinàmica. Les formacions especialitzades de microtúbuls i microfilaments: cilis, flagels, microvellositats. Els filaments intermediaris: classificació i organització. Motilitat cel·lular.
(3 hores)

Tema 7. Els sistemes d’endomembranes

El reticle endoplasmàtic llis i rugós. Ribosomes: síntesi de proteïnes. El complex de Golgi: compartimentació estructural i funcional; glicosilació. Vesícules intracel·lulars. Reciclatge de membranes. El compartiment endosomal. Els lisosomes.
(3 hores)

Tema 8. Mitocondris i peroxisomes

Estructura i funció dels mitocondris: bases del transport electrònic. Biogènesi dels mitocondris. DNA mitocondrial. Peroxisomes: estructura, composició i funció. Biogènesi dels peroxisomes. (2 hores)

Discussió I. Mòdul I

(1 hora)

Tema 9. El nucli en interfase

Nucleoide i nucli. Organització del material genètic: la cromatina. El nuclèol i els ribosomes.
(2 hores)

Tema 10. Relació nucli-citoplasma

La coberta nuclear. La làmina nuclear. La matriu nuclear. Mecanismes de transport del nucli al citoplasma. El porus nuclear. Transport bidireccional. Compartimentació nuclear.
(1,5 hores)

Tema 11. Creixement i divisió cel·lular

Tipus de divisió cel·lular. El cicle cel·lular dels eucariotes. Regulació de la divisió cel·lular. Els punts de control del cicle. Mitosi i meiosi. Integració de la divisió amb la funcionalitat cel·lular: diferenciació. Senescència. Mort cel·lular. Apoptosi.
(3,5 hores)

Discussió II. Mòdul I

(1 hora)

Mòdul II. Citologia vegetal

Tema 12. Citoesquelet i cicle cel·lular en les cèl·lules vegetals

Cicle cel·lular. Inferfase. Creixement cel·lular. Citoesquelet d'actina i de tubulina. La trama microtubular interfàsica. Trames microtubulars mitòtica i mitocinèsica. El sistema d'actomiosina i el moviment intracitoplasmàtic.
(2 hores)

Tema 13. Els plastidis: cloroplastidis i plastidis no verds

Tipificació dels plastidis. Autonomia plastidial. Origen cel·lular. Transport proteic als plastidis. Origen evolutiu dels plastidis. Cloroplastidis: morfologia i biogènesi. Proplastidis i etioplastidis. Amiloplastidis. Resposta gravitròpica. Interconversió plastidial.
(2 hores)

Tema 14. Sistemes d'endomembranes. Vacúols i reserves

El sistema d'endomembranes a la cèl·lula eucariota: sinopsi. Ruta secretora intracel·lular vegetal. Sorting vacuolar. Lisosomes vegetals. Vacúols. "Saba cel·lular". Turgència. Tonoplast. Reserves de sucres. Cossos proteics. Cossos lipídics.
(2 hores)

Tema 15. Paret cel·lular. Plasmodesmes

Definició i situació dels plasmodesmes. Origen i biogènesi dels plasmodesmes. Morfologia i dinàmica dels plasmodesmes. Origen i formació de la paret a nivell de la placa cel·lular. Arquitectura i dinàmica de la paret. Deposició de la cel·lulosa. Paper de la trama microtubular cortical.(2 hores)

Discussió. Mòdul II

(1 hora)

Mòdul III. Citologia i organització general dels teixits animals

Tema 16. Característiques citològiques del teixit epitelial

Concepte d’epiteli. Tipus d’epiteli. Classificació dels diferents teixits epitelials. Epitelis de revestiment: característiques morfològiques de les cèl·lules dels diferents epitelis de revestiment amb correlació funcional. Característiques de la cèl·lula epitelial a l’epiteli cilíndric simple: polarització, especialitzacions de superfície apical, especialitzacions de superfície lateral i bassal. Relacions amb l’estroma. La làmina externa i la membrana basal. Característiques diferencials del citoplasma. Epitelis glandulars: tipus de secreció. Característiques morfològiques de les cèl·lules secretores de mucines, pèptids i esteroides, amb correlació funcional. Correlació embriològica-histogenètica dels epitelis glandulars i de revestiment.
(3 hores)

Tema 17. Característiques de les cèl·lules i la matriu intercel·lular del teixit connectiu. Cèl·lules del teixit adipós

El teixit connectiu: concepte funcional, embriològic i histogenètic. Característiques morfològiques i funcionals dels components cel·lulars del teixit connectiu: fibroblast, fibròcit, miofibroblast, macròfag i cèl·lula encebada. Components intersticials dels diferents tipus de matriu extracel·lular i correlació funcional. La cèl·lula endotelial i el perícit. Interacció del teixit connectiu amb l’epiteli i amb els vasos sanguinis i limfàtics. El teixit adipós: concepte morfològic, origen embriològic i histogènesi. Adipòcits del greix groc i del greix bru: correlació morfològica i funcional en diferents situacions.
(2 hores)

Tema 18. Característiques de les cèl·lules i la matriu intercel·lular del teixit cartilaginós i del teixit ossi

Components cel·lulars del cartílag: condròcit, condroblast, cèl·lules pericondrals. Característiques de la matriu extracel·lular dels diferents tipus de cartílag. Components cel·lulars del teixit ossi: cèl·lules osteoprogenitores, cèl·lules periòstiques, osteoblasts, osteòcits i osteoclasts. Components intersticials del teixit ossi: matriu orgànica i inorgànica. Característiques citològiques de la formació i mineralització de la matriu òssia.
(2 hores)

Discussió I. Mòdul III

(1 hora)

Tema 19. Característiques citològiques del sistema nerviós central

Embriologia, histogènesi i organització general. Neurones: característiques morfològiques del soma i de les diferents prolongacions amb correlació funcional. La sinapsi: tipus i característiques morfològiques. Tipus de cèl·lules de la glia central: característiques morfològiques i correlació funcional. Formació de la mielina al sistema nerviós central. Neuròpil. Substància grisa i substància blanca. Característiques citològiques de la barrera hemato-encefàlica.
(2 hora)

Tema 20. Característiques citològiques del sistema nerviós perifèric

Característiques de les cèl·lules dels ganglis raquidis, ganglis vegetatius simpàtics i parasimpàtics. Cèl·lules de Schwann. Formació de la mielina al sistema nerviós perifèric. Fibres nervioses mielíniques i amielíniques. Relació amb el teixit connectiu.
(1 hora)

Tema 21. Característiques citològiques del teixit muscular

Origen embriològic i histogènesi dels diferents tipus de teixit muscular. Múscul estriat esquelètic: característiques moleculars i citològiques, i correlació funcional amb el seu paper en la contracció muscular. Característiques citològiques de la sinapsi neuromuscular. Múscul estriat cardíac: característiques diferencials amb el múscul esquelètic. Múscul llis.
(2 hores)

Discussió II. Mòdul III

(1 hora)

Desplegament de l'assignatura

Un dels objectius principals del programa de sessions teòriques és que els estudiants en siguin els protagonistes. Això requereix que els estudiants preparin les classes amb antelació i que hagin llegit la bibliografia recomanada abans de la classe. Per aquesta raó, durant la primera meitat de cada sessió teòrica els estudiants presentaran els continguts del tema que hauran preparat i els discutiran amb el professor; durant la segona meitat de la sessió el professor emfatitzarà aquells conceptes o coneixements que són imprescindibles per assolir els objectius de l’assignatura.
Els continguts discutits a classe seran els elementals, mentre que els estudiants hauran d'aprofundir en els coneixements utilitzant les fonts d’informació (essencialment llibres de text) especificades en el programa. El desplegament de la matèria té tres objectius addicionals:
1. Complementar els coneixements enumerats en les sessions teòriques amb els dels seminaris, que també tindran una funció de preparació per als exercicis pràctics.
2. Complementar els coneixements enumerats en les sessions teòriques amb l’adquisició d’habilitats pràctiques. Per aquesta raó, les sessions teòriques dels mòduls II i III es coordinaran i es complementaran amb les sessions pràctiques que, sempre que sigui possible, tindran lloc el mateix dia o l’endemà.
3. Coordinar l’ensenyament de l’estructura cel·lular amb el del funcionament de la cèl·lula. És a aquesta raó que obeeix la distribució desigual de les sessions teòriques del mòdul II de l’assignatura.

Temari pràctic

Les classes pràctiques es divideixen en quatre mòduls.

Mòdul I
Objectius
Coneixement de l’ús del microscopi òptic i del microscopi electrònic. Processament de mostres per a l’observació al microscopi òptic i al microscopi electrònic. Quan finalitzi aquest mòdul pràctic, l’estudiant ha de saber observar qualsevol tipus de preparació en un microscopi òptic.

Pràctiques
1. Coneixement de l’ús i de la mecànica d’un microscopi òptic. Observació de preparacions al microscopi òptic (una sessió de 2 hores; grups de 16 estudiants).
2. Coneixement de l’ús i de la mecànica del microscopi electrònic. L’observació comparativa al microscopi òptic i al microscopi electrònic permet la comparació d’escales de grandàries (sessions de 30 minuts; grups de 3 estudiants).
3. Processament de teixits per a l’observació al microscopi òptic i al microscopi electrònic. En aquesta pràctica s’ensenyaran les tècniques bàsiques per al processament de mostres per visualitzar-les al microscopi òptic i electrònic (una sessió de 2 hores; grups de 16 estudiants).
Es considera important que aquest sigui el primer mòdul pràctic que s'imparteixi, ja que la microscòpia és la base tècnica de les altres classes pràctiques (mòduls II i III).

Mòdul II
Objectius
Base teòrica i pràctica del procés experimental. El procés experimental té els requeriments següents:
-Preparació del material pràctic (durant una setmana, els estudiants adquiriran coneixements bàsics de cultiu cel·lular que els permetran dissenyar i executar la resta de la pràctica del mòdul II).
- Temps real del procés biològic que es vol estudiar (cicle cel·lular, proliferació cel·lular, inhibició per contacte cèl·lula-cèl·lula).
- Anàlisi estadística (variabilitat de les dimensions, reproductibilitat) i discussió dels resultats.

Pràctiques
1. Cultiu cel·lular
Els estudiants aprendran a cultivar cèl·lules in vitro. Practicaran nocions bàsiques de cultiu cel·lular: condicions d'esterilitat, descongelació de cèl·lules, subcultiu de cèl·lules adherents i en suspensió, congelació de cèl·lules, concepte de cultius primaris i cèl·lules transformades.
2. Anàlisi de proliferació i cicle cel·lular.Conceptes de requeriment de sèrum, d'adhesió a un substrat i d'inhibició per contacte.
3. Visualització d’orgànuls i d'estructures cel·lulars mitjançant tècniques d''immunofluorescència.
Amb aquesta pràctica els estudiants reforçaran els conceptes de dinamisme cel·lular i podran comparar la disposició dels mateixos orgànuls en cèl·lules en interfase i en mitosi. Observació pràctica de la relació estructura-funció: comparant cèl·lules de diferents teixits (i diferents funcions) observaran les diferents disposicions i característiques dels mateixos orgànuls cel·lulars (citologia).

Mòdul III
Objectius
Coneixement dels diferents tipus cel·lulars presents en els teixits animals i els principals teixits vegetals. Aprenentatge de tincions específiques per a la visualització i la identificació de diferents teixits al microscopi òptic.

Pràctiques
Les classes pràctiques estan programades de manera que el mateix dia (o l’endemà) de rebre la classe teòrica corresponent a un teixit concret serà possible estudiar aquest teixit al microscopi (una hora de classe pràctica per grup i per cada tema). S'hi tractaran els aspectes següents:
1. Teixit epitelial.
2. Teixit connectiu. Teixit adipós.
3. Teixit cartilaginós. Teixit ossi.
4. Teixit nerviós.
5. Teixit muscular.

Pràctiques
Hi haurà una sessió pràctica d'una hora per grup (4 grups de 16 persones).

Bibliografia

Els llibres fonamentals per a l’assignatura són:
COOPER, G. M. The Cell. A molecular approach. Washington, D.C. i Sunderland: ASM Press i Sinauer Associates, 2000.
BECKER, W. M.; REECE, J. B.; POENIE, M. F. The world of the cell. Nova York: Benjamin Cummings Publishing Company, 1996.
FERRER, J.  Las células de los tejidos vegetales. Vedrà: 1997.
GARTNER, L. P.; HIATT, J. L. Histología. Texto y Atlas. Mèxic: McGraw-Hill Interamericana, 1997.
Alguns temes poden requerir l’ús complementari d’altres llibres, d’acord amb la bibliografia específica que es proporciona per a cada tema.

Bibliografia complementària
Mòdul I
ALBERTS, B. i d’altres. Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega, 1997. KARP, G. Biología celular y molecular. Mèxic: McGraw-Hill Interamericana.
LODISH, H. i d'altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W. H. Freemain and Company, 2000.
Mòdul II
GUNNING, B. E. S.; STEER, M. W. Plant Cell Biology. Structure and Function. Jones and Barlett Publ., 1996.
Mòdul III
FAWCETT, D. W. A textbook of histology. Chapman and Hall, 1994.
STERNBERG, S. S. Histology for pathologists. Lippincott-Raven, 1997.

Bibliografia complementària de pràctiques
BANCROFT, J. Manual of histologic techniques and their diagnostic application.
REED, M.; HOWARD, V. Unbiased stereology. A practical guide. 1997.
RICHARDSON, J. H. Handbook for the light microscope. A user’s guide. 1991.