Código Periodo académico 1 X 2 3 X 4 Abierta X Cerrada Créditos 2 Modalidad Teórico X Taller Laboratorio X Otro Requisitos

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1 Pontificia Universidad Javeriana Facultad de Ciencias Departamento de Nutrición y Bioquímica Nombre corto Biología celular Nombre largo Biología celular Código Periodo académico 1 X 2 3 X 4 Abierta X Cerrada Créditos 2 Modalidad Teórico X Taller Laboratorio X Otro Requisitos Bioquímica y biología celular Cupo 25 Mínimo 5 Máximo 25 Intensidad horaria (horas/semana) Totales Teoría 2 Laboratorio 3 Taller Otro No presencial 2 Horario Martes de 4 a 6 pm. Profesor(es) Jairo Alfonso Tovar Franco, M.Sc., Ph.D. Descripción de la asignatura El curso pretende hacer una actualización de los conceptos básicos para el estudio de la biología celular aplicados específicamente al estudio de células eucarióticas. Se centra en el estudio de la fundamentación de las técnicas más aplicadas al estudio de la célula y los principios de organización y función celular. Se realiza el análisis molecular, estructural y funcional de los diferentes organelos celulares, destacando la importancia funcional de las membranas celulares. El curso esta dirigido a alumnos de distintas facultades experimentales, así como cualquier titulado superior interesado en el tema. Precisamente debido a la heterogeneidad del auditorio, se pretende que las lecciones se impartan con un enfoque general, en las que se revisen los distintos temas de una forma amplia y detallada, de fácil comprensión para aquellos que no sean especialistas en la materia. El curso de está organizado por módulos. Competencias El programa refleja nuestra convicción de que la Biología Celular es el centro de una educación biológica y bioquímica moderna. Objetivo general Sensibilizar al alumno de la elegancia y economía en los procesos de la célula viva y de la unidad de los principios que definen la actividad celular. Identificación de las estructuras celulares y sus mecanismos de integración en tejidos, órganos, sistemas y organismos. Establecer a la célula como nexo de unión entre los datos bioquímicos y la fisiología animal y vegetal. Conocimientos que va a adquirir (C) Habilidades y destrezas que va adquirir o desarrollar (H&D) Conocimiento de las técnicas básicas de Biología Celular, tanto en células vivas como fijadas, facilitado por métodos e instrumentos de microscopía óptica y electrónica. Las prácticas se llevarán en paralelo con el programa de teoría. Se realizarán 3 prácticas de dos horas de duración cada una, encaminadas a que el alumno conozca métodos usuales en los laboratorios de Biología Celular, para estudiar la estructura y función de la célula eucariótica.

2 Actitudes que va a desarrollar (A) Contenido del programa Esta asignatura pretende proporcionar al alumno una visión dinámica de la célula como asiento de todas las reacciones bioquímicas y como elemento constituyente fundamental de todos los seres vivos. Se quiere mostrar la elegancia y economía de las respuestas biológicas en la actividad vital de la célula y la unidad en cuanto a los principios con los que las células funcionan. Nos ocuparemos fundamentalmente de las células eucarióticas, añadiendo un enfoque evolutivo más amplio y el estudio de las comunidades pluricelulares en aquellos temas que lo requieren. Introducción a la Biología Celular. Retrospectiva histórica. Concepto de célula. Teoría celular. Relación con otras Ciencias. Visión moderna de la estructura celular. Células como modelos experimentales. MODULO 1 Técnicas de estudio de la célula y sus componentes. Microscopios ópticos y electrónicos. Cultivo celular. Fraccionamiento, separación e identificación de los componentes celulares. Técnicas de marcaje. Tecnología del ADN. Nuevo instrumental. 1. Técnicas aplicadas al estudio de las células Microscopia óptica Microscopio óptico estándar (de campo claro) Microscopio invertido Microscopia de barrido confocal Microscopia de inmunofluorescencia Microscopia de contraste de fases e interferencia de Nomarski Microscopia de campo oscuro Microscopia electrónica Microscopia electrónica de transmisión Microscopia electrónica de barrido Técnicas de fragmentación y separación de los componentes de las células Fragmentación celular Centrifugación diferencial Centrifugación en gradiente de densidad Citometría de flujo Cromatografía Electroforesis 1.4. Cultivos celulares Biología del cultivo celular Tipos de cultivo celular Ventajas del cultivo celular Desventajas del cultivo celular. MODULO 2 2. Química celular Enlaces Enlace Iónico Enlace Covalente Fuerzas intermoleculares Enlace covalente coordinado Agua Agua inmovilizada o constitucional Agua ligada Agua de la fase masiva Acidez y ph Macromoléculas Carbohidratos Proteínas 2

3 Lípidos Ácidos nucleicos. MODULO 3 Células procarióticas y eucarióticas. 3. Teoría celular Características generales de las células Arquitectura celular Citoplasma o citosol Superficie celular. Membranas celulares. Membrana plasmática. Arquitectura de las membranas biológicas: la bicapa fosfolipídica, proteínas extrínsecas e intrínsecas, glúcidos de membrana. Organización de la membrana plasmática. Regiones especializadas de la membrana plasmática. Transporte a través de las membranas celulares. Ósmosis, movimiento del agua y regulación del volumen celular. Transporte pasivo. Potencial eléctrico de membrana. Canales iónicos. Transporte activo. Cotransporte: simporte y antiporte. Internalización de macromoléculas y partículas. Endocitosis. Endosomas y tráfico de proteínas en la endocitosis Matriz extracelular. La matriz extracelular animal, vegetal y bacteriana como estrategia evolutiva. La pared celular vegetal: componentes, arquitectura, síntesis y ensamblaje. Características físicas de la pared y su función. Dinámica y diferenciaciones de la pared celular. Elementos de la matriz extracelular en células animales. El ácido hialurónico y los proteoglucanos. Fibras de colágeno; síntesis, ensamblaje, distribución, propiedades y diversidad funcional del colágeno. Fibras elásticas. Glucoproteínas de la matriz extracelular: fibronectina, laminina y otras glucoproteínas Núcleo. Organización de los genomas celulares. Complejidad de los genomas de eucariotas. Características morfológicas y funcionales del núcleo: estructuras asociadas al material genético en interfase y en división. Estructura de la cromatina: ensamblaje del ADN en nucleosomas. Cromosomas eucarióticos. Síntesis y procesamiento del ARN. Biosíntesis de ribosomas. Envuelta nuclear y tráfico entre el núcleo y el citoplasma. Dinámica estructural de la envoltura nuclear. Transporte bidireccional. Mecanismos de comunicación entre el núcleo y otras estructuras celulares. MODULO Retículo endoplasmático. Compartimentación celular y distribución de proteínas I. Retículo endoplasmático: características moleculares y estructurales, biogénesis. La maquinaria biosintética del retículo endoplasmático rugoso: mecanismo de unión de los ribosomas, mecanismo de translocación, mecanismos de modificación proteica y lipídica, mecanismos de degradación. Biosíntesis de lípidos Aparato de Golgi. Compartimentación celular y distribución de proteínas II. El complejo de Golgi. Compartimentación estructural y funcional; transporte de moléculas desde el retículo endoplasmático rugoso al complejo de Golgi; tráfico de moléculas a través del complejo de Golgi; transporte de moléculas desde el complejo de Golgi a las vesículas secretoras y superficie celular. Exocitosis y secreción. Transporte vesicular y mantenimiento de la identidad de compartimento. Mecanismos de control del transporte de vesículas en la célula. Citosol. Modificaciones de las proteínas en el citosol. Proteínas de choque por calor o de respuesta al estrés. Transporte de proteínas hacia mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas Lisosoma, peroxisoma y vacuola. 3

4 Compartimentación celular y distribución de proteínas III. Lisosomas. Mecanismos de transporte de enzimas lisosomiales desde el complejo de Golgi; heterogeneidad de los lisosomas; biogénesis lisosomial; enfermedades lisosómicas. Vacuola. Sustancias ergásticas Mitocondria. Bioenergética y metabolismo I. Metabolismo energético en el citosol. Las mitocondrias; compartimentación estructural y relación con su función; oxidación mitocondrial; ciclo del ácido cítrico; cadena respiratoria y transporte de electrones; síntesis de ATP Cloroplasto. Bioenergética y metabolismo II. Los cloroplastos y la fotosíntesis. Otros plástidos. Aspectos celulares de la fotosíntesis en las plantas. Etapas de absorción de la luz en la fotosíntesis. Estructura y función de los dos fotosistemas: PS I y PS II. Síntesis de ATP en los cloroplastos. Conversión del CO2 en glúcidos. MODULO Citoesqueleto y movimiento celular I. Filamentos de actina y miosina y otras proteínas relacionadas. Mecanismos de contracción muscular. Corteza celular. Citoesqueleto y movimiento celular II. Estructura, propiedades y tipos de los filamentos intermedios. Distribución, organización intracelular y funciones de los filamentos intermedios. Citoesqueleto y movimiento celular III. Estructura microtubular. Transporte intracelular por medio de microtúbulos. Centros organizadores de microtúbulos. Estructuras de cilios y flagelos. Interacciones entre los diferentes componentes del citoesqueleto. Motilidad celular Adhesiones intercelulares. Ensamblaje y desensamblaje de la matriz extracelular y sus relaciones con la célula. Receptores celulares de los componentes de la matriz extracelular: receptores de la familia de las integrinas y otros receptores. Reconocimiento y adhesión celular. Proteínas de adhesión celular Uniones intercelulares: de oclusión, de anclaje y de comunicación. Cronograma Fecha Temas a tratar Estrategia Responsable pedagógica ENERO 25 Introducción-Marco conceptual asignación de trabajos Plenaria Jairo Tovar FEBRERO 1 Técnicas de estudio. Cultivos celulares. Plenaria Jairo Tovar 8 Técnicas de estudio. Microscopios ópticos. Presentaciones Jairo Tovar orales y escritas. 15 Técnicas de estudio. Microscopios electrónicos. Presentaciones Jairo Tovar Fraccionamiento, separación e identificación de los orales y componentes celulares. escritas. 22 Técnicas de marcaje y cuantificación. Presentaciones Jairo Tovar orales y escritas. MARZO 1 Microscopia Laboratorio Jairo Tovar 8 Parcial Modulo 1 Examen escrito Jairo Tovar 15 Química celular. Plenaria, taller Jairo Tovar 29 Teoría celular. Características generales de las células. Plenaria Jairo Tovar Superficie celular. Membranas celulares. ABRIL Membranas celulares. Matriz extracelular. Plenaria, taller. 5 Núcleo. Jairo Tovar 12 Cultivos y viabilidad celular Laboratorio Jairo Tovar 19 Parcial Módulos 2 y 3 Examen escrito Jairo Tovar 26 Retículo endoplasmático y Aparato de Golgi. Plenaria Jairo Tovar MAYO 4

5 3 Lisosoma, peroxisoma y vacuola. Plenaria Jairo Tovar 10 Mitocondria y cloroplasto Plenaria Jairo Tovar 17 Practica desarrollada por los estudiantes Laboratorio Jairo Tovar 24 Citoesqueleto y movimiento celular I y II, III, adhesiones y uniones celulares. Jairo Tovar 31 Parcial Módulos 4 y 5 Examen escrito Jairo Tovar Escala de evaluación (%) Modulo 1 20% Módulos 2 y 3 30% Módulos 4 y 5 30% Laboratorios 20% Evaluación Criterios de evaluación. Se evalúa principalmente la adquisición de conceptos básicos, su interpretación y aplicabilidad. Se hace énfasis en las ventajas, desventajas y limites de la investigación en diferentes áreas. La evaluación se centra en presentaciones orales y escritas. Se tiene en cuenta el porcentaje de interacción (presencialidad) de los estudiantes durante el semestre. Se evaluaran: El conocimiento de los conceptos teóricos y prácticos básicos de la organización y fisiología de la célula eucariota. La capacidad de relación e integración de los conocimientos adquiridos. Comprensión de las técnicas básicas e identificación de imágenes y preparaciones celulares. Se harán autoevaluaciones, coevaluaciones y heteroevaluaciones para los trabajos grupales. Las practicas de laboratorio son de carácter obligatorio. (C) El estudiante logra el objetivo general, cuando: Identifica la composición y estructura de las biomembranas y de los organelos celulares Distingue e interpreta las funciones de las biomembranas Relaciona la estructura y función de los organelos Explica el tráfico de distintas moléculas a través de los diferentes espacios intracelulares Describe la composición, organización y funcionalidad de los filamentos citoplasmáticos Distingue la estructura y organización de los componentes del citoesqueleto Diferencia los las distintas clases de movimiento celular. Analiza las características de las uniones intercelulares Distingue la organización e interacción de las moléculas de adhesión celular. (H&D) Cursos magistrales, donde se abordan contenidos de física, química, biología, estadística y otras áreas relacionadas a la biología celular. Exposiciones desarrolladas por los estudiantes. Trabajos de revisión bibliográfica realizados por los estudiantes. Lecturas dirigidas. Entrenamiento en la presentación de trabajos científicos. Manejo de herramientas de multimedia, para la presentación de trabajos y para la búsqueda de información y bibliografía. Interpretación de los resultados presentados en artículos científicos. Las habilidades y destrezas serán evaluadas por el alumno, sus compañeros y el instructor. (A) Se tendrá en cuenta el cumplimiento en la entrega de trabajos y cumplimiento de los compromisos adquiridos por el estudiante. Bibliografía Darnell, J., Lodish, H. y Baltimore, D Biología celular y molecular. Ediciones Omega, S.A. Barcelona, España p. Lodish H Molecular Cell Biology, 4th Edition, Cooper, G The cell. A molecular approach. Oxford University Press. ASM Press. Washinton, DC., USA. 673 p. Karp, G Cell and Molecular Biology, 2th Edition. Devlin, T Bioquímica. Libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial Reverté S.A. Barcelona, España. Volumenes I y II p. Mathews, C. and Van Holde, K Bioquímica. Editorial Interamericana/McGraw-Hill. Madrid, España p. Mathews C. and Van Holde KE., Bioquímica. 2 ed. Mc Graw-Hill/Interamericana. Paginas WEB (ATTC catalogo) (ver figuras) 5

6 (historia del microscopio) (microscopia) (cultivos celulares) (catálogo) (centrifugación diferencial) (centrifugación diferencial) (curso biología celular) (manual biología celular) (cortes histológicos) 6