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UNIVERSIDAD PABLO DE OLAVIDE. SEVILLA.
Guía Docente de la Asignatura: BIOLOGÍA CELULAR Grado: BIOTECNOLOGÍA Curso: PRIMERO Tipo de asignatura: TRONCAL, ANUAL Créditos ECTS: 4,5 Curso Académico: 2008-2009 Área: BIOLOGÍA CELULAR Profesor: JOSÉ A. SÁNCHEZ ALCÁZAR DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA, ANATOMÍA Y BIOLOGÍA CELULAR
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GUIA DOCENTE DE BIOLOGÍA CELULAR
Asignatura: BIOLOGÍA CELULAR
Titulación: LICENCIATURA DE BIOTECNOLOGÍA
Curso: PRIMERO
Número de créditos ECTS: 4,5
Carácter: TRONCAL, ANUAL
Prerrequisitos: Para cursar esta materia es aconsejable tener conocimientos básicos
de Bioquímica y Biología General.
Profesor: JOSÉ A. SÁNCHEZ ALCÁZAR (Tlf: 954349381; correo:
Horas de Tutoría:
Tutorías obligatorias en grupo: 2
Tutorias opcionales convencionales:
Tutorias opcionales virtuales
Tutorias opcionales entre compañeros
AD – Actividades Dirigidas (Seminarios) EPD – Enseñazas Prácticas y de desarrollo EB – Enseñanzas Básicas
Contexto educativo concreto de la presente guía docente: El Área de Biología
Celular de la Universidad Pablo de Olavide
En la Universidad Pablo de Olavide, el Área de Conocimiento de Biología Celular se
encuentra integrada en el Departamento de Fisiología, Anatomía y Biología Celular y en la
actualidad, la actividad docente del Área se desarrolla principalmente en las Licenciaturas de
Biotecnología y Ciencias Ambientales. En concreto, se imparten las siguientes asignaturas (se
especifica entre paréntesis el número de créditos teóricos y el número de créditos prácticos):
Facultad de Ciencias Experimentales: Titulación de Biotecnología:
• Biología Celular (6+3) Troncal
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Titulación de Ciencias Ambientales:
• Biología Celular (9+3) Troncal
• Técnicas avanzadas en Biología (2+4) Obligatoria
• Enzimología del estrés (4+2) Optativa
• Bases celulares de la respuesta al medio (4 + 2) Optativa
• Proyecto fin de carrera (compartido con áreas) (0+12) Obligatoria.
• Formación en la investigación (0+9) Libre configuración
Además, entre los años 2000-2002 el Área de Biología ha participado junto con profesores
del Área de Genética, Botánica y Química Física en el programa de Doctorado denominado
Análisis experimental en Biología, impartiendo total o parcialmente seis cursos de Doctorado. En
la actualidad, el Área de Biología participa en el desarrollo del Programa de Doctorado denominado
Biotecnología. Este último programa ha recibido la mención de Doctorado de Calidad en la
convocatoria realizada por el MEC.
La Licenciatura de Biotecnología
La Licenciatura de Biotecnología se imparte en la Universidad de Pablo de
Olavide de Sevilla bajo la tutela de la Facultad de Ciencias Experimentales. El Plan
de Estudios de la Licenciatura de Ciencias Ambientales de esta Universidad es
relativamente reciente, pues fue publicado en B.O.E.: 16 de febrero de 2004 y
comenzó a aplicarse en el curso académico 2004-2005.
Características Académicas
La Biotecnología se define como la modificación y aplicación de organismos, sistemas o
procesos biológicos a procesos industriales, de producción o servicios. Dicho en otras palabras es el
uso de seres vivos o los productos de éstos para el beneficio humano. A medida que nuestro
conocimiento sobre los procesos biológicos avanza aparecen más posibilidades de usarlo para
mejorar procesos tan diversos como la producción de alimentos, agricultura, medicina, protección
del medio ambiente y fabricación de nuevos materiales entre otros.
El proceso que separa un descubrimiento científico de una aplicación biotecnológica a nivel
industrial es largo. Nuestro Plan de Estudios pretende formar al futuro Biotecnólogo en todo el
proceso. En el primer ciclo, de carácter más general, se estudian en profundidad las características
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de los sistemas biológicos con el fin de conocerlos y comprender sus posibles aplicaciones y se
aprende a modificar y mejorar dichos sistemas en el laboratorio. Se estudian también los procesos
de explotación a nivel industrial de dichos organismos, la tecnología que requiere dicha explotación
y los fundamentos de informática necesarios para una investigación y desarrollo modernos. El
segundo ciclo, de carácter más específico y con una amplia oferta de optativas, permite diseñar un
currículum a medida en campos como la Biotecnología Agroalimentaria, Biotecnología Ambiental
o Biotecnología Biomédica. Se complementa el Plan de Estudios con el análisis de los aspectos
económicos (creación de empresas biotecnológicas) y legales (con incidencia en el proceso de
obtención y explotación de patentes) que juegan un papel importante en la explotación de estos
recursos. Esta Docencia se realiza en un Campus con un alto componente tecnológico que se
aprovechará para la docencia teórica y práctica y en el que se realiza investigación de primer nivel
en Biotecnología.
Créditos Académicos: 316,5 créditos
Tipo de Título: Primer y segundo Ciclo
Estructura del Plan de Estudios
ASIGNATURAS NÚMERO TOTAL CRÉDITOS
Troncales 198 Obligatorias 55,5 Optativas 30 Libre Configuración
33
Los alumnos para obtener la Licenciatura en Biotecnología deberán cursar todas las asignaturas troncales, todas las obligatorias, un total de 30 créditos de asignaturas optativas y 33 créditos de libre configuración, en total 316,5 créditos.
Las asignaturas optativas podrán cursarse también para la misma titulación como asignaturas de libre configuración (art. 5.2 de la Normativa de Matrícula). Aunque el alumno puede matricularse de las asignaturas que considere conveniente, se recomienda opten por organizar sus cursos académicos conforme se establece en el Plan de Estudios.
Plan de Estudios de 2004
1er. Curso 63 Créditos Código Asignaturas Anuales Créditos Teo. Práct. 600 Biología Celular 9 Troncal 6 3
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601 Fundamentos de Química 12 Troncal 9 3 603 Fundamentos de matemáticas 12 Troncal 9 3 Informática 9 Troncal 6 3 Asignaturas Cuatrimestrales 604 1c Fundamentos de Física 6 Troncal 4,5 1,5 605 1c Zoología 4,5 Obligat. 3 1,5 606 2c Botánica 4,5 Obligat. 3 1,5 2c Libre Configuración 2 6 LC
2º Curso 63 Créditos Código Asignaturas Anuales Créditos Teo. Práct. Bioquímica 9 Troncal 6 3 Microbiología 12 Troncal 9 3 Fisiología animal 9 Troncal 6 3 Fisiología vegetal 9 Troncal 6 3 Asignaturas Cuatrimestrales
1c Termodinámica y cinética química
6 Troncal 4 2
1c Bioestadística 6 Troncal 4 2 2c Genética 6 Troncal 4 2 2c Fisioquímica de Biomoléculas 6 Obligat. 4 2
3º. Curso 64,5 Créditos Código Asignaturas Anuales Créditos Teo. Práct.
Fundamentos de Ingenieria Bioquímica
12 Troncal 7,5 4,5
Asignaturas Cuatrimestrales 1c Técnicas Instrumentales Básicas 6 Troncal 3 3 1c Enzimología 6 Obligat. 4 2 2c Genética Molecular 6 Troncal 4 2 2c Operaciones Básicas 6 Obligat. 4,5 1,5 2c Teoría de la Cultura 4,5 Obligat. 3 1,5 1c OPTATIVA 1 6 Optativa 2c OPTATIVA 2 6 Optativa 1c Libre Configuración 2 6 LC 2c Libre Configuración 3 6 LC
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4º Curso 64,5 Créditos Código Asignaturas Anuales Créditos Teo. Práct. Ingeniería Genética Molecular 9 Troncal 6 3 Asignaturas Cuatrimestrales
1c Técnicas instrumentales Avanzadas
6 Troncal 3 3
1c Virología 6 Troncal 4,5 1,5 1c Biorreactores 7,5 Troncal 6 1,5 2c Bioinformática 6 Troncal 3 3 2c Biotecnología Microbiana 6 Obligat. 4,5 1,5 2c Biotecnología Vegetal 6 Obligat. 4,5 1,5 2c Biotecnología animal 6 Obligat. 4,5 1,5 1c OPTATIVA 3 6 Optativa 2c Libre Configuración 4 6 LC
5º Curso 61,5 Créditos Código Asignaturas Anuales Créditos Teo. Práct.
Procesos y productos Biotecnológicos
9 Troncal 7,5 1,5
Asignaturas Cuatrimestrales
1c Aspectos Legales y Sociales de la Biotecnología
6 Troncal 4,5 1,5
1c Inmunología 4,5 Troncal 3 1,5 2c Química ingeniería de proteinas 6 Troncal 4,5 1,5 2c Cultivos Celulares 4,5 Troncal 3 1,5 2c Proteómica 4,5 Troncal 3 1,5
2c Organización y gestión de proyectos
6 Obligat. 4 2
1c OPTATIVA 4 6 Optativa 2c OPTATIVA 5 6 Optativa 1c Libre Configuración 5 9 LC
Optativas Asignaturas a cursar Créditos Teo. Práct. Ampliación de métodos Cuantitativos 6 4 2 Análisis Multivariante 6 4 2
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Biodiversidad 6 4 2 Biotecnología de los alimentos 6 4 2 Biotecnología ambiental 6 4 2 Biotecnología de Materiales y Biopolímeros 6 4 2 Biotecnología y sociedad 6 4 2 Biotecnología de Microorganismos Extremófilos 6 4 2 Conciencia, libertades y Biotecnología 6 4 2 Control de calidad 6 4 2 Cultivos Acuáticos 6 4 2 Cultivos de microorganismos fotosintéticos 6 4 2 Diagnóstico Molecular por Complementación Funcional 6 4 2 Diagnóstico Molecular y Genético 6 4 2 Economía y gestión de empresas 6 4 2 Evaluación del Impacto Ambiental 6 4 2 Farmacología y Toxicología 6 4 2 Ingeniería Ambiental 6 4 2 Ingeniería Farmacéutica y Diseño de medicamentos 6 4 2 Ingeniería Metabólica 6 4 2 Iniciación a la investigación 6 4 2 Mejora genética Animal y Vegetal 6 4 2 Modelización de Biomoléculas 6 4 2 Modelos experimentales en Psicofarmacología 6 4 2 Nutrición y Bromatología 6 4 2 Patentes Biotecnológicas 6 4 2 Química Bioanalítica 6 4 2 Regulación de procesos 6 4 2 Sistemas Metaestables 6 4 2 Tecnología alimentaria 6 4 2 Tecnología de la Reproducción y terapia génica 6 4 2
El futuro profesional de los licenciados en biotecnología.
Entre las posibles áreas de actuación de los licenciados en Biotecnología destacan las
siguientes:
P Área agroalimentaria: desarrollo y explotación de alimentos, microorganismos,
plantas, animales, métodos de análisis e identificación.
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P Área industrial: producción de organismos y moléculas de valor biotecnológico.
Factorías moleculares.
P Área de salud pública: métodos de diagnóstico y análisis, terapias génicas y
celulares, y desarrollo y explotación de fármacos.
P Área de recursos naturales y medio ambiente: diagnosis de la erosión y riesgo de
pérdida de la biodiversidad. Estrategias biotecnológicas de conservación.
P Área de investigación, desarrollo e innovación: centros de investigación relacionados
con las áreas anteriores.
Además nuestros estudiantes acabarán sus estudios con una formación inicial que les
permitan desarrollar sus propios proyectos empresariales
Perfiles profesionales de la licenciatura de Biotecnología 1. Investigación y docencia
El marco laboral de dicha actividad profesional incluye a las universidades,
centros públicos de investigación científica y tecnológica (como el CSIC y otros
OPIS), centros privados de investigación, y departamentos de I+D+I de empresas del
sector biotecnológico, farmacéutico y de campos afines.
Docencia Enseñanza Secundaria. Estos estudios de Grado proporcionaran la
formación requerida para la docencia dentro del área de ciencias experimentales
(Naturales, Física, Química) y de la vida (Biología) en centros de enseñanza
secundaria (dentro de la ESO y el Bachillerato). Según un estudio que hemos
realizado, aproximadamente el 50% de los conceptos explicados en ciencias
experimentales y de la vida en secundaria podrían ser perfectamente explicados por
un graduado en Bioquímica o Biotecnología.
2. Bioquímica y biomedicina molecular
Este perfil profesional se refiere a la aplicación de las Biociencias Moleculares
al estudio de la salud y la enfermedad. Incluyen el estudio molecular de los
mecanismos de la enfermedad, y los abordajes moleculares para el escrutinio,
diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades humanas utilizando los
conocimientos derivados de las Ciencias Moleculares de la Vida y sus Aplicaciones.
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Dentro de este perfil profesional caben distinguir, al menos, dos grandes ámbitos de
actuación: uno más orientado a la actividad biomédica y bioanalítica y otro más
dirigido a la Biotecnología sanitaria.
El ámbito orientado a la actividad biomédica y bioanalítica está
fundamentalmente centrado en las aplicaciones de las tecnologías Bioquímicas y
biotecnológicas a la medicina clínica. El marco laboral de dicha actividad profesional
incluye a los hospitales, laboratorios de análisis clínicos y farmacéuticos, centros de
investigaciones sanitarias, e industrias del sector biotecnológico sanitario,
biofarmacéutico y de campos afines.
El otro ámbito es la Biotecnología sanitaria. Esta actividad profesional se dirige al
descubrimiento y desarrollo de nuevos productos y servicios: escrutinio, diagnóstico,
pronóstico, preventivos y terapéuticos a partir de los conocimientos derivados de las
Biociencias Moleculares y sus Aplicaciones Biotecnológicas. Este campo incluye,
entre otros aspectos, las labores de identificación y validación de nuevas dianas
diagnósticas, vacunales y terapéuticas mediante la utilización de las metodologías
“ómicas” de la Biología Molecular de Sistemas (genómicas, transcriptómicas,
proteómicas, metabolómicas, etc). El marco laboral de dichas actividades incluye de
modo preferente
a las industrias del sector biotecnológico sanitario, biofarmacéutico y de campos
afines,
así como a centros de investigaciones sanitarias, biomédicas y biotecnológicas. Este
ámbito profesional podría ser garantizado con una optatividad adecuada en los
curricula
que cada Universidad ponga en práctica, pero no se ha considerado como parte
esencial
del grado genérico de Bioquimica o Biotecnología
Papel que juega nuestra materia en la licenciatura de Biotecnología
La asignatura de Biología Celular en la Licenciatura de Biotecnología explica
las diferencias entre los dos tipos de organización celular, la procariota y la
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eucariota, centrándose en el estudio de la estructura y función de la célula eucariota y
los mecanismos que llevan a la integración celular. La consecución de los objetivos
de la asignatura, con un adecuado conocimiento de la estructura y función de la
célula, ha de permitir al estudiante de Biotecnología una mejor comprensión de los
procesos tecnológicos basados en la célula que puedan ser utilizados para mejorar
actividades industriales de la alimentación, del medio ambiente y la salud humana.
Los conocimientos adquiridos son importantes para una buena comprensión de las
asignaturas como la Bioquímica, Genética, Fisiología, Inmunología o Cultivos
Celulares.
OBJETIVOS
El objetivo global de la asignatura es el conocimiento por parte del alumno de
las estructuras de la célula eucariota y ser capaz de relacionar estas con sus
respectivas funciones específicas, integrándolas en una visión global de la célula y de
los mecanismos que aseguran su división y la respuesta frente a los estímulos
externos. El alumno que apruebe la asignatura ha de conseguir los siguientes
objetivos concretos:
1. Entender el concepto de organización celular y las dos posibles formas de esta organización.
2. Conocer las diferentes estructuras celulares y su función.
3. Conocer las moléculas y estructures implicadas en la relación de la célula con su entorno, así
como los mecanismos que aseguren esta relación.
4. Entender el ciclo celular eucariótico y su regulación, así como los mecanismos moleculares
implicados.
5. Aprender a observar les células a través del microscopio óptico y a distinguir microscópicamente
estructures subcelulares.
6. Aprender las técnicas de subfraccionamiento y de análisis bioquímico de las estructuras de la
célula.
Competencias instrumentales
Diseñar experimentos y comprender las limitaciones de la aproximación
experimental.
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Dividir y analizar las partes de un problema.
Diferenciar estudios observacionales y experimentales.
Interpretar resultados experimentales e identificar elementos consistentes e
inconsistentes.
Diseñar experimentos de continuación para la solución de un problema.
Trabajar de forma adecuada en un laboratorio químico-bioquímico incluyendo
seguridad, manipulación y eliminación de residuos químicos y registro anotado de
actividades.
Trabajar de forma adecuada en un laboratorio con material biológico (bacterias,
hongos, virus, células animales y vegetales, plantas, animales) incluyendo seguridad,
manipulación y eliminación de residuos biológicos y registro anotado de actividades.
Aplicar las bases legales y éticas implicadas en el desarrollo y aplicación de las
ciencias moleculares de la vida.
Reconocer los problemas ecológicos-ambientales en el desarrollo y aplicación de las
ciencias moleculares de la vida.
Pensar de una forma integrada y abordar los problemas desde diferentes perspectivas
Analizar y sintetizar.
Gestionar la información.
Usar internet como medio de comunicación y como fuente de información.
Resolver problemas.
Organizar y Planificar su trabajo.
Tomar decisiones.
Escribir un artículo de divulgación en el que presente un contenido científico-técnico
para su comprensión por un público no experto en su lengua nativa.
Hacer una presentación oral, escrita y visual de su trabajo a una audiencia profesional
y no profesional en inglés.
b. Competencias personales
Relacionarse con los demás.
Colaborar con otros compañeros de trabajo.
Colaborar en grupos pluridisciplinares.
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Colaborar con grupos internacionales.
Negociar ante una situación laboral.
Entender la diversidad y la multiculturalidad.
Razonar críticamente.
Mantener un compromiso ético.
c. Competencias sistémicas
Aprendizaje autónomo.
Adaptación a nuevas situaciones.
Creatividad.
Liderazgo y dirección de equipos.
Iniciativa y espíritu emprendedor.
Aplicar los conocimientos teóricos a la práctica.
Entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas.
Ambición profesional.
Autoevaluación.
Conocimientos a adquirir con el bloque de Biología (saber):
• Desarrollar una buena comprensión general de los fundamentos de la biología.
• Dominar bien la terminología básica de la biología y ser capaz de expresar
correctamente los conceptos y principios biológicos.
• Comprender bien la estructura y función de los organismos vivos, los procesos
vitales y su diversidad en la biosfera.
• Demostrar una buena comprensión de los tipos mayoritarios de organismos vivos y
las diferencias fundamentales en su formación, organización y funciones.
• Demostrar una buena comprensión de la biología general de los microorganismos.
•Demostrar una buena visión integrada de la célula desde una perspectiva
morfofuncional.
• Demostrar una buena comprensión de la unidad de los principios por los que se rige
la función celular desde una perspectiva molecular, tanto desde el punto de vista
informacional como energético.
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• Comprender bien el concepto de tejido y diferenciar las variedades tisulares del
organismo animal y vegetal.
• Conocer y comprender bien la estructura histológica de los diferentes órganos del
organismo animal y vegetal y comprender su participación en la fisiología y las
relaciones estructura-función.
• Asociar las diferentes estructuras histológicas (órganos y sistemas) como resultantes
del proceso evolutivo de adaptación a lo largo de la escala filogenética.
• Tener una comprensión sólida y buena de los fundamentos de la genética y de la
reproducción.
• Demostrar una buena comprensión de los factores determinantes de la evolución.
• Demostrar buena comprensión global de la organización molecular de la célula
desde el punto de vista energético e informacional.
• Tener una buena comprensión de las principales técnicas instrumentales básicas de
la biología a nivel morfo-funcional. Incluyendo la interpretación de imágenes
celulares y subcelulares obtenidas por microscopía electrónica.
• Tener comprensión de las bases biológicas sobre la que se fundamentan las
aplicaciones y extensiones de la biología en varios campos incluyendo: biotecnología,
biología humana, animal, plantas y el medio ambiente.
• Ser capaz de dar una charla breve a un auditorio no especializado acerca de un tema
general de Biología con posible impacto actual en la sociedad.
• Aprender a trabajar de forma adecuada en un laboratorio con material biológico
(bacterias, células animales y vegetales, plantas, animales) incluyendo seguridad,
manipulación y eliminación de residuos biológicos y registro anotado de actividades.
• Adquirir, desarrollar y aplicar bien las principales técnicas de preparación, tinción y
observación de muestras biológicas. Preparación de extensiones, montajes totales,
secciones de parafina y congeladas de tejidos animales y de plantas.
• Adquirir bien las capacidades de observación e interpretación de los resultados
obtenidos a través de microscopios ópticos y de fluorescencia, así como los principios
elementales de la microfotografía en soporte de película e informático.
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• Identificar y describir los distintos órganos y tejidos animales y vegetales en
preparaciones in situ y en preparaciones histológicas.
TEMARIO TEÓRICO Y PRÁCTICO
TEMARIO TEÓRICO
Indudablemente la Biología Celular es una disciplina demasiado amplia como para poder
impartirla con rigor y profundidad en tan sólo un curso. Es por ello que es muy conveniente
destacar aquí que el Programa que se propone viene a completar los espacios formativos que se
detectan en el diseño del plan de estudios y que se concretan en la enseñanza de unas nociones
básicas del conocimiento de las células eucariotas, su estructura interna y funcionamiento así como
las relaciones que se establecen entre células integrantes de los organismos multicelulares. El
funcionamiento y anatomía de órganos, individuos y sistemas, quedan reservadas a las asignaturas
de Zoología, Botánica, Fisiología Animal y Fisiología Vegetal. La variabilidad de caracteres y su
herencia es impartida en la asignatura de Genética, mientras que el metabolismo y relaciones del
reino procariota es materia a cargo la asignatura de Microbiología.
El programa teórico se estructura sobre la base de ofrecer un conocimiento integrado de las
funciones básicas del organismo vivo, para así comprender la respuesta que los cambios del entorno
pueden generar o inducir en ellos. Este programa se ha dividido en bloques temáticos que engloban
21 temas que pasamos a pormenorizar a continuación:
I. FUNDAMENTOS
Tema 1. INTRODUCCIÓN A LA CÉLULA. LA TEORÍA CELULAR. Concepto y
definición de célula. Teoría celular. Diversidad celular. Diferencias entre procariotas
y eucariotas. Diferencias entre células animales y vegetales. Sistemas acelulares.
Hitos evolutivos fundamentales de los eucariotas. Organismos modelo.
II. ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMENTO DE LA CÉLULA EUCARIOTA
Tema 2. MEMBRANAS CELULARES Y LA MEMBRANA PLASMÁTICA.
Concepto de membrana. Funciones y estructura. Composición química. La bicapa
lipídica. Asimetría de las membranas. Modelo de mosaico fluido. Fluidez de las
membranas. Proteínas de las membranas. Superficie celular: carbohidratos de
membrana, glicocalix. Paredes celulares.
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Tema 3. TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES. La
membrana como barrera selectiva: gradientes iónicos y moleculares. Transporte de
iones y moléculas pequeñas: difusión simple, transporte pasivo y activo. El potencial
de membrana.
Tema 4. EL NÚCLEO Y EL NUCLEOLO. Estructura de la envoltura, la lamina y los
poros nucleares. Transporte bidireccional núcleo-citoplasma. El nucleolo: síntesis y
estructuración ribosomal. Empaquetamiento del ADN en cromosomas. Cromatina y
heterocromatina: organización en el núcleo interfásico y durante la mitosis.
Tema 5. El CITOSOL. Citosol: características y funciones. Síntesis de proteínas.
Componentes y mecanismos moleculares de la síntesis de proteínas. Maduración y
reciclado de proteínas. Degradación de proteínas. El proteosoma.
Tema 6.- COMPARTIMENTOS INTRACELULARES Y DISTRIBUCIÓN DE
PROTEÍNAS. La compartimentalización en la célula eucariota. Los orgánulos
celulares. Procesado y distribución de proteínas. El péptido señal. Transporte de
proteínas a los orgánulos celulares.
Tema 7. RETÍCULO ENDOPLASMATICO. TRÁFICO VESICULAR. El retículo
endoplasmático: Estructura y composición. Funciones del retículo endoplasmático:
síntesis de lípidos y destoxificación celular. Funciones del retículo endoplasmático
rugoso: síntesis y modificación de proteínas, control de calidad y retención de
proteínas residentes. La ruta secretora. Bases del transporte vesicular. Tipos de
vesículas revestidas: formación y fusión con la membrana diana.
Tema 8. APARATO DE GOLGI. Y EXOCITOSIS. Concepto y estructura del
aparato de Golgi. Funciones. Polaridad del aparato de Golgi. Procesado y distribución
de proteínas. Exocitosis. Mecanismos de secreción constitutiva e inducible
Tema 9. ENDOCITOSIS. ENDOSOMES, LISOSOMES Y VACUOLAS
Endocitosis: mecanismos de formación de vesículas endocíticas. Tipos de
endocitosis. Lisosomas: definición y características. Síntesis y transporte de enzimas
lisosomales. Digestión lisosomal. Vacuolas.
Tema 10. MITOCONDRIAS. La mitocondria, estructura, composición y funciones.
Ultraestructura: compartimentos mitocondriales. Origen y biogénesis de las
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mitocondrias. El ADN mitocondrial Funciones mitocondriales. Respiración
mitocondrial: ciclo de Krebs y cadena de transporte electrónico mitocondrial.
Fosforilación oxidativa. Otros mecanismos acoplados al gradiente electroquímico de
protones mitocondrial: transporte de sustancias y calor. La ATP sintasa
Tema 11. PEROXISOMAS. Características y composición. Funciones: reacciones
oxidativas. Funciones específicas en las células vegetales. Importación de proteínas al
peroxisoma. Alteraciones patológicas de los peroxisomas.
Tema 12. CLOROPLASTOS. Estructura y tipos. Ultraestructura de los cloroplastos.
Biogénesis de los cloroplastos. Función del cloroplasto, relación con su
ultraestructura. Fotosíntesis: concepto y finalidad. Fase lumínica de la fotosíntesis:
fotofosforilación acíclica y cíclica. Fase oscura de la fotosíntesis: ciclo de Calvin.
Fotorrespiración. Metabolismo de las plantas C4 y CAM. .
Tema 13. EL CITOESQUELETO I. Organización general y elementos. Filamentos
Intermedios: estructura y organización. Microfilamentos: estructura y composición.
Polimerización de la actina. Proteínas asociadas a la actina. Organización de los
microfilamentos en células musculares y no musculares. Movimiento celular.
Tema 14 El CITOESQUELETO II. Microtúbulos: estructura y composición.
Polimerización de la tubulina. Proteínas asociadas a los microtúbulos. El fenómeno
de la inestabilidad dinámica. Centríolos, cilios y flagelos: estructura, biogénesis y
funciones.
III. RELACIONES DE LA CÉLULA CON EL ENTORNO
Tema 15. Interacción Celular. La matriz en las células animales: elementos y
organización. Uniones intercelulares. Uniones herméticas. Uniones adherentes.
Uniones comunicantes. Relación con los componentes del citoesqueleto. Los
plasmodesmas de les células vegetales. Reconocimiento y adhesión celular.
moléculas de adhesión celular. Características. Adhesiones célula-célula y célula-
matriz extracelular. Su papel en la histogénesis y la diferenciación celular.
IV. REGULACIÓN FUNCIONAL DE LA CÉLULA EUCARIOTA
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Tema 16. SEÑALIZACIÓN CELULAR. Principios básicos de la señalización
celular. Receptores intracelulares. Receptores de superficie celular: asociados a
canales, a proteínas G, y a enzimas. Segundos mensajeros. Integración de señales.
Tema 17. CICLO CELULAR. Fases del ciclo celular. Modelos experimentales.
Control del ciclo celular: componentes y puntos de control. Control intracelular de la
replicación del ADN en la fase S, y la segregación de los cromosomas en la fase M.
Tema 18. MITOSIS. División celular: mitosis y citocinesis. Fases de la mitosis. El
aparato mitótico. Mecanismo molecular del movimiento de los cromosomas durante
la mitosis. Control del proceso de mitosis. La citocinesis. Otros mecanismos de
mitosis. Comparación entre mitosis y meiosis.
Tema 19. MEIOSIS. Concepto y necesidad. Reproducción sexual. Ciclos de vida y
relación con meiosis y reproducción sexual. Fases de la meiosis. Profase meiótica I:
Importancia y subfases. Segunda división meiótica. Consecuencias genéticas de la
meiosis. Células germinales. Fertilización.
Tema 20. MUERTE CELULAR. Tipos de muerte celular: Necrosis. autofagia, y
apoptosis. Significación de la muerte celular en el desarrollo, la homeostasis y la
enfermedad. La apoptosis: vías extrínseca e intrínseca.
Tema 21. DESARROLLO DE LOS ORGANISMOS MULTICELULARES.
Integración celular hacia tejidos y órganos. Mecanismos universales del desarrollo
animal. Desarrollo en Caenorhabditis elegans. Drosophila y la genética molecular de
la formación de patrones. Movimientos celulares y el modelado del cuerpo de los
vertebrados
TEMARIO PRÁCTICO
Al igual que en el resto de nuestras asignaturas, el fuerte componente experimental de la
asignatura de Biología Celular hace que las clases prácticas constituyan una parte esencial de su
programa. Como se mencionó anteriormente, la docencia teórica de cualquier ciencia experimental
debe complementarse necesariamente con una actividad que permita a los alumnos confrontar, al
menos en parte, sus conocimientos teóricos con la realidad de una forma directa y personal, algo
que sólo es posible a través de las clases prácticas. De esta manera, el alumno tendrá ocasión de
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aprender que la observación y análisis del material biológico son medios imprescindibles para la
adquisición de conocimientos en el Área de Biología Celular y podrá, además, familiarizarse con
los principios esenciales del Método Científico.
La herramienta fundamental que se empleará en el desarrollo de la mayor parte de las
prácticas de la asignatura es el microscopio óptico, por lo que se debe hacer especial hincapié en
que el alumno adquiera la destreza y soltura necesarias para su manejo. Con este fin se han
seleccionado varias técnicas de tinción sencillas e ilustrativas que, estratégicamente situadas a lo
largo del programa, contribuirán a que el alumno adquiera unos principios básicos sobre cómo se
obtiene información a partir del material biológico. En el Cuaderno de Prácticas puesto a
disposición del alumno a través de la página web del Área de Biología Celular y a través del sistema
de reprografía de la Universidad se informa al alumno del fundamento de la utilización del
microscopio óptico así como de los protocolos de tinción que describen de forma clara y concisa los
procedimientos a seguir a la vez que se explica los fundamentos de la misma. Para motivar la
participación del alumno, se debe procurar que la ejecución de dichos protocolos prácticos se
realice siempre que sea posible de manera individual o, a lo sumo, en grupos reducidos. Por último,
y al objeto de presentar fenómenos dinámicos que, por su duración, limitaciones técnicas, etc., no
pueden llevarse a cabo durante el desarrollo de una práctica, en algunas prácticas se incluye la
visualización de vídeos cortos de no más de 15 minutos de duración para evitar perder la atención
del alumnado.
El programa de clases prácticas que se presenta se ha elaborado de acuerdo con los factores
citados y con la experiencia adquirida en su impartición durante los últimos años. Las dos primeras
prácticas son de carácter eminentemente técnico y constituyen el punto de partida imprescindible
para el desarrollo posterior del curso práctico, ya que en ellas el alumno se familiariza con el
manejo del microscopio óptico y con las técnicas usuales de procesado de los tejidos para este tipo
de microscopía (Práctica 1). Una vez conocido el microscopio óptico y sus limitaciones a la hora de
estudiar las células, introducimos el estudio de los pormenores de la microscopía electrónica,
auténtico hito en el estudio de las células (Práctica 2). Así, se estudia el fundamento y
funcionamiento del microscopio electrónico y de las técnicas implicadas para la obtención de
muestras para este tipo de microscopio. Si bien resulta evidente que los alumnos no utilizarán un
equipo tan complejo, sí que pueden obtener los fundamentos básicos para el procesado de material
para este tipo de microscopía. La práctica termina con el estudio de los resultados obtenidos con
este tipo de microscopía, es decir, el estudio de micrografías de células en las que deben descubrir e
identificar los diferentes tipos de orgánulos presentes en ellas.
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En la sesión tercera se realiza el fraccionamiento celular de levaduras, permitiendo al
alumno familiarizarse con los equipos y técnicas que permiten el aislamiento y purificación de los
diversos orgánulos celulares, proceso fundamental en los estudios de Biología Celular.
En la sesión cuarta se realiza electroforesis de las proteínas de los extractos celulares
aislados en la sesión tercera. Una vez diferenciadas las proteínas se procede a realizar la detección
por anticuerpos de proteínas específicas mediante la técnica de Western blotting.
La mitosis y sus fases ocupan la siguiente sesión (Práctica 5) en la que se utiliza un material
muy accesible para los alumnos como es la raíz de cebolla, Allium cepa. Para ellos procederemos a
la tinción del ADN de las células del meristemo mediante la tinción de Feulgen. Igualmente que en
el caso de la práctica anterior, incentivaremos la atención del alumno mediante el estudio de un
supuesto proceso de toxicidad utilizando meristemos de cebollas crecidos con la presencia de
diferentes posibles contaminantes. El correspondiente índice mitótico y el contrastado con los
resultados de sus compañeros deberán ser presentados en forma de informe científico con sus
correspondientes conclusiones.
A continuación procedemos al estudio de las técnicas de estudio de la viabilidad celular
(Práctica 6). Realizaremos una pequeña introducción a los cultivos celulares y su importancia en el
desarrollo de la Biología Celular. Posteriormente, introduciremos a los alumnos a los conceptos de
viabilidad y muerte celular, y las técnicas habituales que se utilizan en el laboratorio para
determinarlas.
Por último realizaremos una práctica de inmunofluorescencia (Práctica 7) para lo cual nos
serviremos de una línea celular transfectada establemente con GFP-tubulina que nos permitirá
observar el citoesqueleto de microtúbulos durante las distintas fases del ciclo celular y su
reorganización durante la apoptosis
Considerando la infraestructura y los recursos humanos y materiales de que disponemos en
el área de Biología Celular, así como la experiencia favorable obtenida mediante la aplicación de
esta dinámica en cursos anteriores, se proponen prácticas de tres horas de duración localizadas en
diferentes semanas a lo largo del curso y con grupos de 25 alumnos o preferiblemente menos.
Naturalmente, el ritmo de impartición de las clases prácticas podrá y deberá ajustarse a lo largo del
curso para permitir su adecuación al de las clases teóricas, de tal forma que los alumnos hayan
tratado siempre los aspectos teóricos en clase previamente a cada práctica.
Contenidos del programa práctico
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PRÁCTICA 1.- Introducción a la microscopía óptica
Bases teóricas y fundamentos de los distintos tipos de microscopios ópticos.
Descripción y utilización de los componentes ópticos y mecánicos del microscopio
óptico. Observación de muestras con microscopio de campo claro, campo oscuro y
contraste de fases. Preparación de las muestras para microscopía óptica: recogida,
fijación, inclusión, tallado y corte, tinción y montaje.
PRÁCTICA 2- Microscopía electrónica y autorradiografía.
Bases teóricas y fundamentos del microscopio electrónico de transmisión y de barrido.
Comparación entre ME y MO. Demostración de los métodos de procesado, corte y contraste para
microscopía electrónica. Observación y comentarios de micrografías y diapositivas de microscopía
electrónica en las que se observan los distintos orgánulos y estructuras celulares animales y
vegetales.
PRÁCTICA 3.- Fraccionamiento Celular.
Técnicas necesarias para la preparación y obtención de los componentes subcelulares
de las muestras biológicas. Para ello se aborda en primer lugar las técnicas básicas
utilizadas en los cultivos celulares, fuente común de material biológico en
investigación. A continuación se tratan de forma general los distintos procesos
utilizados en el fraccionamiento celular indicando la idoneidad de cada uno de ellos
para cada tipo de muestra y su fundamento.
PRÁCTICA 4.- Electroforesis de proteínas y Western Blotting.
Separación de proteínas mediante electroforesis en gel de poliacrilamida: tipos (SDS-
PAGE, electroforesis no desnaturalizante, isoelectroenfoque, geles bidimensionales).
Visualización de proteínas en geles: tinción de Comassie y tinción de plata. Western-
blotting (electrotransferencia e inmunotinción).
PRÁCTICA 5.- Mitosis
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Extensión de células meristemáticas y tinción cromosómica sobre aplastados de
meristemos radiculares de cebolla teñidos con Feulgen. Determinación del índice
mitótico e índice de fases.
PRÁCTICA 6.- Viabilidad Celular
Principios de cultivos celulares. Técnicas para comprobar la viabilidad celular.
Comprobar la viabilidad celular en un cultivo de células tumorales H460 tratadas con
el agente quimioterápico camptotecina.
PRÁCTICA 7.- Microscopía de Fluorescencia
Fluorocromos. Microscopía de fluorescencia: fundamentos y aplicaciones. Proteínas
fluorescentes y aplicaciones. Observación in vivo e in vitro de células transfectadas
establemente con tubulina-GFP.
Seminarios (10 sesiones de 1 hora): ejemplos
Los seminarios constituyen una actividad didáctica complementaria a la enseñanza de la
materia que posee un gran valor pedagógico, pues supone una activa participación y contribución de
los alumnos en las tareas docentes de la asignatura y favorece en mayor medida su interacción con
el profesor. Su estructura básica consiste en la preparación y presentación de un trabajo científico
por parte de un alumno o un grupo reducido de estos (preferentemente, un máximo de 3) a partir de
un tema relacionado con la asignatura. Para realizar un seminario, el alumno debe elegir un tema,
preferiblemente de relevancia actual, que sirva de complemento al programa teórico-práctico
correspondiente, sobre el que debe aportar elementos de importancia metodológica y conceptual no
abordados en clase. A lo largo de su elaboración, el alumno aprende a consultar distintas fuentes
bibliográficas, a organizar y estructurar la información recopilada, a seleccionar, sintetizar y
redactar los elementos esenciales de la misma, e incluso a valorar dicha información, emitiendo un
juicio crítico personal sobre los mismos. Además, aunque todo seminario debe ir acompañado de un
trabajo realizado por escrito, los alumnos deben exponer resumidamente su trabajo delante de sus
compañeros de clase, así se les permitirá familiarizarse con la exposición de información y
opiniones en público. Tras la exposición del seminario se debe promover una discusión formativa
sobre el tema tratado durante la cual el alumno exponente aprenda a contrastar sus interpretaciones
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con las de sus compañeros y las del profesor, adquiriendo así la capacidad de juzgar las opiniones
de otros y de defender razonada y científicamente las suyas.
Ejemplos de seminarios: Seminario 1. El origen de la vida.
Seminario 2. Técnicas de estudio de les células
Seminario 3. Observación e interpretación de micrografias electrónicas
Seminario 4. El descubrimiento de la importación de proteínas a las organelas
Seminario 5. Procesos cancerosos Tutorías obligatorias en grupo 1 en cada cuatrimestre. Fecha a determinar. Miércoles, 13:00-14:00 horas
Tutorías opcionales Miércoles, Jueves y Viernes de 13:00-14:00 horas, previa cita.
PLANIFICACIÓN TEMPORAL
Tipos de actividad: TEO: Teoría SEM: Seminario PAR: Prácticas
Tipos actividad Descripción de la actividad Dedicación (horas) Semana Objetivo
TEO Tema 1. Introducción 2 1 1
TEO Tema 2. Membranas Celulares.
La membrana plasmática 3 2,3 2
TEO Tema 3.Transporte a través de la membrana 3 3,4 2
TEO Tema 4. Núcleo y nucleolo 4 5,6 2
SEM Seminario 1. 1 7
SEM Seminario 2 1 7
TEO Tema 5. El citosol 3 8,9 2
TEO Tema 6 Compartimentos intracelulares
y distribución de proteínas 2 9 2
TEO Tema 7. Retículo endoplasmático 2 10 2
TEO Tema 8. Aparato de Golgi 2 11 2
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TEO Tema 9. Endocitosis.Endosomas,
lisosomas y vacuolas 2 12 2
SEM Seminario 3. 1 13
SEM Seminario 4 1 13
TEO Tema 10. Mitocondrias 3 14,15 2
TEO Tema 11. Cloroplastos 2 15,16 2
TEO Tema 12. Peroxisomas 1 16 2
TEO Tema 13. El citoesqueleto I 2 17 2
TEO Tema 14. El citoesqueleto I I 2 18 2
SEM Seminario 5 1 19
SEM Seminario 6 1 19
TEO Tema 15 Interacción Celular 3 20,21 3
3
TEO Tema 16. Señalización celular 3 21.22 4
SEM Seminario 7 1 23
SEM Seminario 8 1 23
TEO Tema 17. Ciclo celular 3 24,25 4
TEO Tema 18. Mitosis 2 25, 26 4
TEO Tema 19. Meiosis 1 26 4
TEO Tema 20. Muerte celular 1 27 4
TEO Tema 21. Desarrollo de los organismos 1 27 4
multicelulares
SEM Seminario 9 1 28
SEM Seminario 10 1 28
PRA Prácticas de laboratorio 1-7 3 4,8,10,14,16,20,23 5,6
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BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA
ALBERTS, B. y otros (2004) Biología Molecular de la Célula (4a edición). Omega, Barcelona.
ALBERTS, B. y otros (2002) Molecular Biology of the Cell (4th edition). Garland Science, New York.
ALBERTS, B. y otros (2006) Introducción a la Biología Celular. (2ª edición) Editorial Medica Panamericana
COOPER, G.M. (2006) The Cell. A molecular approach. Fourth edition. ASM Press, Washington.
DE ROBERTIS, E.M.F y HIB, J. (2004) Fundamentos de Biologia Celular y Molecular de de Robertis. Editorial El Ateneo
KARP, G. (2005) Biología Celular y Molecular. (4ª edición). McGraw-Hill Interamericana, Madrid.
KARP, G. (2007) Cell and Molecular Biology. Fourth edition. John Wiley and sons, Inc, New York.
LODISH, H. y otros (2005) Biología Celular y Molecular (5ª edición). W.H. Freeman and Co., New York.
LODISH, H. y otros (2007) Molecular Cell Biology (Sixfth edition). W.H. Freeman and Co., New York.
PANIAGUA, R. y otros (2003) Biología Celular (3ª edición). McGraw-Hill Interamericana, Madrid.
POLLARD, D.T. Y OTROS (2007). Cell Biology (Second edition). Saunders.
Materiales adicionales para estudiar La asignatura de Biología Celular
Los alumnos dispondrán de fotocopias de las diapositivas utilizadas en la
presentación en Power Point, con espacio para ir anotando las ideas que le parezcan
más oportunas. Las presentaciones podrán igualmente ser descargadas desde WebCT.
Servicio de Aula Virtual
Descripción: A través de esta herramienta se facilita la creación de ambientes educativos basados en el Web. Se dispone de un espacio en el que se pueden desarrollar todas las tareas propias de un Aula Virtual.
• Usada como complemento a la docencia presencial y para docencia on-line.
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Características más importantes:
• Desde un único punto de entrada es accesible, a través de un navegador Web, todas las asignaturas a las que tienen acceso los profesores y alumnos.
• Centralización de la autentificación al servicio de directorio de la Universidad (es decir, un único usuario y password para todos los servicios ofertados).
• Se pueden publicar contenidos en distintos formatos (html, word, pdf, presentaciones power point, etc.).
• Disponibilidad de un editor de ecuaciones basado en el lenguaje MathLab. • La gestión de contenidos es muy fácil. Los diseñadores del curso pueden
mover contenidos rápidamente del escritorio al entorno WebCT usando el protocolo WebDAV.
• El gestor de ficheros permite a los diseñadores organizar, acceder y manejar todos los materiales relevantes del curso a través de una interface fácil.
• Permite la realización de exámenes y cuestionarios que pueden ser corregidos de inmediato o posteriormente por el profesor. Estos cuestionarios se pueden asignar por grupos de usuarios o individualmente, y asignarles criterios de visibilidad.
• Utilidades de comunicación y colaboración por cada curso virtual: foros de discusión, chat, pizarra electrónica y correo, proporcionando varios niveles de iteración y participación.
• Proporciona métodos de seguimiento de los alumnos en el curso.
METODOLOGÍA
El desarrollo de los temas del programa teórico constituirá el núcleo
fundamental de trabajo del curso. Las clases teóricas se orientarán hacia la
explicación de los temas y a la discusión y participación de los alumnos para facilitar
la asimilación y el aprendizaje. Se proporcionará a los alumnos un listado de
preguntas al finalizar cada tema que tendrán que entregar resueltas para ser discutidas
en clase.
La asignatura se estructura en 47 sesiones teóricas de una hora, 21 horas de
prácticas de laboratorio, estructuradas en 7 sesiones de 3 horas cada una, y otras 10
horas en seminarios. La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria e
imprescindible para aprobar la asignatura. Cada práctica de laboratorio va
acompañada de un guión y un cuestionario que el alumno habrá de resolver durante la
sesión. Se realizarán 2 clases teóricas por semana, coordinadas con los seminarios.
Créditos = 9
ECTS = 7
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EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA
Se considera que la asistencia del alumno a las actividades prácticas programadas es
importante por conseguir el nivel mínimo que pueda certificar su aprovechamiento de
la asignatura. Para superar la asignatura, los estudiantes deberán obtener en cada
evaluación, como mínimo, la mitad de la puntuación establecida en cada prueba. La
evaluación se realizará mediante las siguientes pruebas: (1) un examen de teoría que
medirá la consecución de los objetivos de la asignatura a partir de las actividades
teóricas (70%); (2) Un examen de prácticas que, junto al cuaderno de prácticas,
valorará los conocimientos adquiridos durante las sesiones prácticas (20%);
Asistencia obligatoria y evaluación continua de resultados experimentales en
laboratorio. (3) Valoración de los seminarios impartidos (10%). Se realizarán dos
exámenes parciales eliminando la materia los alumnos que consigan una nota igual o
superior a aprobado; Los exámenes consistirán en preguntas cortas o preguntas tipo
test y resolución de preguntas problema.
La participación activa en las clases teóricas, prácticas y seminarios se valorará
positivamente (10% de la nota final).
VOLUMEN DE TRABAJO Especificado en la siguiente tabla: Actividad Horas alumno Grupos Horas profesor Sesiones teóricas 47 1 47 Estudio 72 0 Prácticas laboratorio 21 3 63 Prácticas seminarios 10 1 5 Consolidación conocimientos prácticos 28 0 Tutorías en grupo 2 12 24 Examen 4 4 TOTAL 184 143
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Bibliografía para la elaboración de la guía docente Libro Blanco de las Titulaciones de Grado y Post-grado de Bioquímica y Biotecnología. Madrid 2 Diciembre de 2005. Subvencionado por la Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación (ANECA). 3as Jornadas sobre LA DOCENCIA DE LA BIOLOGÍA CELULAR: PRESENTE Y FUTURO. SOCIEDAD ESPAÑOLA DE BIOLOGÍA CELULAR UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA. JUNTA DE ANDALUCÍA.
