PROGRAMA ANALÍTICO BIOLOGÍA CELULAR

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1 PROGRAMA ANALÍTICO BIOLOGÍA CELULAR CONTENIDOS Unidad I: Técnicas de estudio en Biología Celular Fundamentación: Para que el alumno reconozca los principios, alcances y limitaciones de los distintos tipos de microscopios, y adquiera nociones básicas sobre las partes, las funciones y el manejo del microscopio óptico, nuestra herramienta de precisión para el estudio panorámico de las células. - Reconozca los tipos, los alcances y las limitaciones de los distintos modelos de microscopios. - Interprete el concepto de poder de resolución y límite de resolución - Reconozca la importancia de la microscopía electrónica para el estudio de la célula. 1.1: Introducción 1.2. Diversos tipos de microscopía óptica. El Microscopio óptico: Concepto y alcance. Descripción de sus partes: mecánica y óptica. Poder de resolución. Límite de resolución. Microscopio de contraste de fase y Microscopio de interferencia. Microscopio de fluorescencia. Microscopio con focal. Microscopio de dolarización. Microscopio de fondo oscuro Microscopio electrónico de transmisión y barrido: fundamento, alcance y limitaciones. Unidad II: Organización Química de la Célula Fundamentación: Para que el alumno comprenda que las células vivas están constituidas por los mismos átomos que constituyen los objetos inanimados, y que se unen formando moléculas, macromoléculas y complejos supramoleculares - Comprenda el concepto de compuestos inorgánicos y orgánicos - Conozca los grandes grupos de moléculas orgánicas y cómo están formadas Componentes inorgánicos: los primeros bloques de construcción. Propiedades, funciones e importancia biológica Un componente inorgánico fundamental: el agua. La estructura molecular del agua. Acción disolvente. Ionización del agua 2.2. Los componentes orgánicos. Las sustancias más importantes: Lípidos; Hidratos de

2 Carbono; Aminoácidos y Proteínas; Nucleótidos y Ácidos nucleicos Lípidos. Composición. Clasificación. Ácidos grasos: función en la célula. Grasas. Ceras. Fosfolípidos. Glucolípidos y esfingolípidos. Terpenos. Esteroides Hidratos de carbono. Clasificación según su estructura molecular: Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Rol en la célula Aminoácidos. Estructura Proteínas. Estructura molecular. Conformación espacial. Conformaciones funcionales. Enzimas. Coenzimas Nucleótidos. Estructura. Tipos. Funciones Ácidos nucleicos: Tipos. Diferencias estructurales y funcionales. Unidad III: Superficie Celular : Composición química. Arquitectura molecular. El modelo de mosaico fluido : Lípidos de la membrana : Proteínas de la membrana : Glúcidos de la membrana Fluidez de la membrana: su importancia biológica 3.2. Cubierta de membrana: Glucocáliz. Asimetría de la membrana 3.3. Concepto de permeabilidad Permeabilidad de la membrana a moléculas pequeñas. Tipos de transporte Transporte pasivo. Difusión simple. Permeabilidad de la bicapa lipídica. Permeabilidad al agua. Difusión facilitada: canales iónicos y permeasas Transporte activo: primario y secundario Diferenciaciones de la membrana celular. Concepto y funciones. Diferenciaciones de la superficie apical: microvellosidades, ribete en cepillo y chapa estriada. Hemidesmosomas. Diferenciaciones de la superficie lateral: unión estrecha (zónula occludens); unión intermedia; unión en hendidura o de contacto (gap junction); desmosoma. Diferenciaciones de la superficie basal: Invaginaciones, hemidesmosomas 3.5. Biogénesis de la membrana plasmática. Unidad IV: Citosol y Citoesqueleto Fundamentación: Para que el alumno comprenda la composición del citosol y su importancia como lugar de ocurrencia de reacciones metabólicas; y las diversas funciones de los componentes del citoesqueleto en la célula - Comprenda la extensión, los componentes y las funciones del citosol. - Comprenda la estructura y las funciones de los distintos componentes del citoesqueleto 4.1. Citoplasma: Composición química y estructura Citosol, hialoplasma o matriz citoplásmica: Importancia como lugar de ocurrencia de

3 reacciones metabólicas. Glucólisis Inclusiones citoplasmáticas: glucógeno, lípidos, cristales 4.2. Citoesqueleto: concepto. Componentes y Funciones : Microtúbulos: Concepto. Forma. Tamaño. Composición química. Estructura molecular. Polimerización y despolimerización microtubular: mecanismo. Drogas que interfieren con los microtúbulos. Organoides microtubulares: centríolos, cilios, flagelos : Microfilamentos. Concepto. Microfilamentos de Actina. Forma. Tamaño. Composición química. Estructura molecular. Funciones : Filamentos intermedios: Concepto. Forma. Tamaño. Composición química. Estructura molecular. Clasificación: Fibras de Queratina. Vimentina. Desmina. Neurofilamentos. Fibras Gliales. Lámina nuclear. Funciones 4.3 Movimientos celulares. Clasificación. Movimientos que modifican la forma de la célula. Movimientos que no conducen a la modificación de la forma de la célula Contracción muscular Otros ejemplos de interacción actina-miosina: citocinesis, movimientos morfogenéticos, movimiento ameboide Movimiento de cilios y flagelos Movimiento intracelular de partículas Unidad V: Núcleo Fundamentación: Que el alumno comprenda la importancia del núcleo como estructura fundamental de las células eucariotas, e interprete las funciones de cada uno de sus componentes. Fundamentación: Para que el alumno reconozca las estructuras que rodean las células y las separan del medio extracelular, permitiendo los intercambios que hacen posible la vida. - Conozca la estructura básica de las membranas biológicas, el concepto de unidad de membrana, el modelo de mosaico fluido y su importancia. - Entienda los tipos de transporte que se dan a través de la misma, teniendo en cuenta el tamaño, la solubilidad y la carga de las partículas a ingresar. - Interprete el concepto de diferenciaciones de la superficie celular y su importancia en ciertas células. - Comprenda cómo se forman las membranas celulares 3.1. Membrana plasmática Membrana plasmática: concepto y funciones

4 3.1.2: Características comunes de las membranas biológicas Comprenda la estructura nuclear en interfase, y las funciones que cumplen cada uno de los componentes del núcleo. - Interprete los niveles de condensación de la cromatina para formar los cromosomas 5.1: Introducción. 5.2: Estructura del núcleo en interfase. Estructura : Envoltura nuclear. La lámina nuclear. Los poros nucleares y el Complejo del poro: estructura y función. El pasaje de moléculas a través del complejo del poro 5.2.2: Nucleoplasma. Composición química : Nucléolo: estructura y función 5.2.4: Cromatina: La cromatina forma los cromosomas. Estructura. Secuencias únicas y repetidas. Tamaño y número de los cromosomas. Niveles de organización del ADN cromosómico. Eucromatina y heterocromatina. Cariotipo. Unidad VI: El ADN, el Código Genético y su traducción: Síntesis de Proteínas Fundamentación: Para que el alumno comprenda los procesos centrales de replicación del ADN, transcripción a ARN y la traducción a proteínas en los ribosomas, de fundamental importancia para la ejecución de las funciones celulares. - Comprenda porque el ADN es el depositario de la información genética en las células, interprete el modelo de Watson y Crick y el mecanismo de la replicación - Conozca el flujo normal de la información genética, que se ha conocido como el dogma central de la biología - Diferencie los procesos de replicación, transcripción y traducción en eucariotas y procariotas. - Comprenda el origen, la estructura y función de los ribosomas. - Interprete las etapas de la síntesis proteica 6.1: El ADN como material genético El modelo de Watson y Crick Replicación del ADN. Mecanismo general de la replicación. Cebadores de ARN y dirección de la síntesis. Energética de la replicación El ADN como portador de información 6.2. Del ADN a la proteína: El papel del ARN: El dogma central El ARN como mensajero. La Transcripción El Código genético. 6.3 Traducción a proteínas

5 6.3.1 Participantes clave en la síntesis de proteínas. ARN ribosómico. Ribosomas. Polisomas. ARN de transferencia Etapas de la traducción: iniciación, elongación y terminación Diferencias en transcripción y traducción en células eucariotas. Unidad VII: Sistema de Endomembranas Fundamentación: Que el alumno comprenda la importancia de los componentes del sistema de endomembranas en las células eucariotas, que permite compartimentalizar las funciones celulares; y el rol en el proceso de secreción y excreción celular. Que el alumno comprenda la importancia de los lisosomas en la digestión intracelular, relacionándola con los procesos de endocitosis y exocitosis. - Reconozca los componentes del sistema de endomembranas, y la función de cada uno en la secreción celular - Conocer las etapas de la secreción celular, sus etapas y su importancia - Comprenda el destino de las proteínas sintetizadas en ribosomas adheridos y el mecanismo por el cual se adhieren - Comprenda las diversas funciones del Retículo Endoplásmico Liso en el metabolismo celular. - Entienda el papel del Aparato de Golgi en los procesos de transformación, clasificación y embalaje de sustancias. - Comprenda las diferentes rutas de degradación de los lisosomas, el concepto de latencia enzimática y la importancia de los procesos de endocitosis y exocitosis para el funcionamiento normal de la célula Introducción 7.2. Morfología general del Sistema de Endomembranas Retículo Endoplásmico. Concepto. Estructura al microscopio óptico y electrónico Variedades. Retículo Endoplásmico Rugoso y Liso Retículo Endoplásmico Rugoso: Funciones. Adherencia de los ribosomas. Destino de las proteínas sintetizadas. Mecanismo del péptido señal. Formación de glucoproteínas. Retículo Endoplásmico Liso (REL): Funciones. Biogénesis del retículo Complejo de Golgi. Concepto. Estructura. Funciones. Membranas y contenido de cavidades: composición química. Biogénesis Secreción de proteínas por la célula: concepto. Organelas que intervienen. Secreción constitutiva y regulada Modificaciones moleculares de proteínas para ser funcionales. Etapas de la secreción celular. Reciclaje de las membranas Lisosomas. Concepto. Características. Latencia enzimática. Morfología. Clasificación:

6 primarios y secundarios. Síntesis de enzimas lisosomales. Funciones: Heterofagia, autofagia y crinofagia. Endocitosis: Fagocitosis y Pinocitosis. Características. Pinocitosis mediada por receptores. Vesículas con cubierta. Tránsito intracelular. Endosomas. Tránsito de ligandos y receptores. Unidad VIII: Mitocondrias y Peroxisomas Fundamentación: Para que el alumno conozca las estructuras donde se realiza el proceso de respiración celular, que permite a las células que las poseen optimizar la obtención de energía de los alimentos. Para que el alumno comprenda la importancia de los peroxisomas en el metabolismo celular - Comprenda la estructura y ultraestructura mitocondrial, y su relación con los procesos metabólicos que allí ocurren. - Conozca el proceso de respiración celular. Interprete la teoría actualmente aceptada sobre el origen mitocondrial - Conozca la estructura y función de los peroxisomas 8.1: Mitocondrias La mayor parte de la energía de las células es provista por el ATP. Introducción Descripción general y estructura de las mitocondrias. Localización, forma, tamaño. Membranas y compartimientos: Membrana mitocondrial externa: ultraestructura, composición química y función. Membrana mitocondrial interna: ultraestructura, composición química y función. Crestas mitocondriales. Partículas elementales: ultraestructura, composición química, funciones. Matriz mitocondrial: composición química y función. Espacio intermembranoso: composición química y función Funciones de las mitocondrias. Síntesis de los procesos desarrollados en la mitocondria : Reproducción de las mitocondrias. Duplicación antes de la división celular. Síntesis de proteínas mitocondriales. El ADN mitocondrial. Proteínas que se importan del citosol: mecanismo. Origen de los fosfolípidos para las membranas mitocondriales 8.2. Peroxisomas Tema IX: Ciclo Celular y División Celular Fundamentación: Para que el alumno comprenda el ciclo celular y estudie los procesos que ocurren en las células durante la división celular. Reconocer la importancia de los tipos de división celular y resultados. - Reconozca los períodos del ciclo celular y los procesos que ocurren en ellos.. - Diferencie los procesos de mitosis y meiosis, y la importancia de cada una de ellas

7 - Reconozca las diferencias entre ambos tipos de división 9.1: El Ciclo celular. Introducción. Períodos del ciclo celular y procesos bioquímicos que ocurren en ellos. Períodos de la interfase: G1, S y G2 9.2: División celular mitótica. Descripción general y etapas de la mitosis. Ciclo de los centrosomas. Cinetocoros. Huso mitótico. Reconstitución de la envoltura nuclear. Interrupción de la actividad biosintética. 9.3: División celular meiótica. La meiosis y la reproducción sexual.. Conceptos de haploidía y diploidía. Descripción general del proceso meiótico. Etapas de la primera y la segunda división meiótica. Segregación al azar de los cromosomas Diferencias entre mitosis y meiosis PROGRAMA DE TRABAJOS PRÁCTICOS Estudios Dirigidos: Se realizarán 7 estudios dirigidos. En estos encuentros se trabajará con consignas, comprensión de textos, resolución de problemas, análisis de material audiovisual, con la bibliografía recomendada. Los estudios dirigidos se realizan en comisiones de 50 alumnos, con 120 minutos de duración. Temas desarrollados en los estudios dirigidos: - Estudio dirigido Unidad 3: Membrana celular y transporte a través de la membrana - Estudio dirigido Unidad 4: Citosol y citoesqueleto - Estudio dirigido Unidad 5: El núcleo celular - Estudio dirigido Unidad 6: El ADN, el código genético y su traducción: síntesis de proteínas - Estudio dirigido Unidad 7: Sistema de endomembranas, Secreción Celular y Fagocitosis - Estudio dirigido Unidad 8: Mitocondrias y Peroxisomas. - Estudio dirigido Unidad 9: Ciclo celular y División celular Trabajos prácticos en laboratorio: Se realizarán tres trabajos prácticos en el laboratorio, donde el alumno adquirirá destrezas básicas en el manejo del microscopio óptico e identificación de tipos celulares (procariotas y eucariotas), de formas celulares y células en división. Además, se realizará un método sencillo de extracción de ADN a partir de células vegetales y animales. Estos prácticos se desarrollarán en comisiones de aproximadamente 20 alumnos. Temas desarrollados en el Trabajo Práctico: - Trabajo Práctico Nº 1: Microscopía - Citología. Tipos celulares. Fundamentación: La microscopía óptica -de limitado alcance en la Biología Celular- representa una manera sencilla de realizar el primer acercamiento al estudio de la célula; a la vez que permite la adquisición de destrezas básicas para el futuro profesional. Los alumnos deberán mostrar destreza mínima en el uso del microscopio óptico: identificación de las partes, enfoque

8 de preparados, manejo y cuidados. La observación de células pretende verificar la existencia de los modelos procariota y eucariota en el cuales se repiten ciertas estructuras subcelulares, y diferenciar la célula animal de la vegetal. La visualización de diversos tipos celulares contribuirá a comprender como la variación de sus formas le permiten a las células cumplir con determinadas funciones, ya sea como organismo unicelular o en agregados celulares, reconociendo a la célula como unidad estructural y funcional de todo ser vivo -Trabajo Práctico Nº 2: División celular. Fundamentación: A través de la visualización de células en división proponemos reconocer a la célula como unidad de origen. La selección del material adecuado permitirá la observación de divisiones celulares. Para la separación del material hereditario debe ocurrir la condensación del mismo y de la precisión de la segregación cromosómica dependerá el éxito de la división. Trabajo Práctico Nº 3- Extracción de ADN total a partir de células eucariotas Fundamentación: Se realizará una técnica sencilla, que permita observar macroscópicamente la separación de ADN en forma de hebras. Así podrán visualizar la separación del material genético, explicando las propiedades del mismo que se ponen en juego al momento de realizar la extracción. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Para alumnos: Alberts B, Bray D, Hopkin K, Jonson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. (2007). Introducción a la Biología Celular. 2º Edición. Editorial Médica Panamericana. Campbell, N., Reece, J. (2007) Biología. 7º edición. Editorial Médica Panamericana Curtis H, Barnes S. (2000) Biología. 6º Edición. Editorial Médica Panamericana. De Robertis EMF (h), Hib J, Ponzio RO. (2003). Biología celular y molecular. 12ª edición. El Ateneo. Buenos Aires. Hib J, De Robertis EDP. (2004) Fundamentos de biología celular y molecular de De Robertis. El Ateneo. Buenos Aires. Karp (2005). Biología celular y molecular. Conceptos y experimentos. 4 Edición. Mc Graw Hill. Taggart S. (2004) Biología - La unidad y diversidad de la vida. Editorial I.T.P. Latin America Tema, bolilla o contenido del programa Unidad N 2 Karp Bibliografía básica para el alumno

9 Unidad N 3 Unidad N 4 Unidad N 5 Unidad N 6 Unidad N 7 Unidad N 8 Unidad N 9 De Robertis y Ponzio Alberts y otros Karp Alberts y otros Curtis y Barnes Curtis y Barnes Alberts y otros. Curtis y Barnes Alberts y otros. Alberts y otros. De Robertis y Ponzio De Robertis y Ponzio Campbell y Reece Alberts y otros. De Robertis y Ponzio BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTAR Para alumnos: Bacha W, Wood L. (1991) Atlas color de histología veterinaria. Inter-Médica. Cooper GM. (2000) The cell. A molecular approach. ASM Press; 2nd edition. Disponible en: De Duve C. (1986) La célula viva. Prensa Científica. Editorial Labor. De Robertis EDP, Hib J. (2001) Biología celular y molecular. 15ª edición. El Ateneo. Buenos Aires. Dellmann H, Brown E.(1994) Histología veterinaria. 2ª edición. Acribia. Hib J, De Robertis EDP. (1998) Fundamentos de biología celular y molecular. El Ateneo. Buenos Aires. Junqueira LCU. (2000). Histología básica. Editorial SALVAT. Lackie JM, Dow JAT. (1999). The dictionary of cell and molecular biology. Academic Press. 3rd edition. Luque J, Herráez A. (2001). Texto ilustrado de biología celular e ingeniería genética. Ediciones Harcourt S. A. Madrid. Taylor B. (1986) Bases fisiológicas de la práctica médica. Edit. Médica Panamericana. Lodish H, Darnel J, Berk A, Matsudaira P, Baltimore D. (2004). Biología celular y molecular. 5ª

10 edición. Editorial Médica Panamericana. Para Docentes: En adición a la bibliografía recomendada para los alumnos, los docentes disponen de bibliografía complementaria que se encuentra disponible para el alumnado que lo solicite. Gran parte de la misma se encuentra disponible en la biblioteca de nuestra Facultad, como así también del acceso a sistemas de búsqueda indexada (i.e. MEDLINE) y a la Biblioteca de la SECyT, para la actualización en temas puntuales. Dicha bibliografía se cita a continuación: Alberts RW, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. (2003). Biología molecular de la célula. 4ª edición. Ediciones Omega. Barcelona, (con CD-Rom). Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson JD. (2004). Molecular biology of the cell. Garland Publishing Inc. 3rd Edition. Disponible en: Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemistry. New York. Disponible en: Brown TA. (2002) Genomes. Oxford, UK: BIOS Scientific Publishers Ltd. 2º edición. Disponible en: Carey M, Smale ST. (2000) Transcriptional regulation in eucaryotes. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Creighton TE. (1993). Proteins: structures and molecular properties. 2nd edition. Freeman & Co. New York. Friedman PJ. (1995) Biochemistry. Edit. Evan Schnittman. E.E.U.U. Griffiths AJF, Gelbart WM, Miller JH, Lewontin RC. (1999). Modern genetic analysis. New York: W H Freeman & Co. Disponible en: Lehninger A. (1985). Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular. Editorial Omega. Lehninger AL, Nelson D, Cox M. (1996) Principios de bioquímica. 2º edición. Editorial Omega. Barcelona. Lewin B. (2001) Genes VII. Editorial Marbán Lewin, B. (2000). Genes VII. Oxford University Press, Oxford. Disponible en: Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell JE. (1999) Molecular cell biology. 4th edition. New York: W H Freeman & Co. Disponible en: Nelson D, Cox M, Lehninger A. (2000) Principles of biochemistry. 3rd edition. Worth Publishers. New York. Disponible en: Sambrook J, Russell D. (2001) Molecular cloning: A laboratory manual. 3rd edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Watson JD, Baker TA, Bell, SP, Gann A, Levine M, Losik R (2005). Biología molecular del gen.

11 5º edición. Editorial Médica Panamericana