Biologia Molecular e Celular I

Código:

BIOL1019

Sigla:

BIOL1019

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Biologia

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Biologia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Biologia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:B	197	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	48	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

A Unidade Curricular de Biologia Molecular e Celular I tem como missão fornecer as bases de conhecimento necessárias para a compreensão do fluxo molecular de informação que mantém a vida, do gene à proteína. Nomeadamente, uma visão geral da estrutura da célula, uma introdução às biomacrmoléculas, bem como conhecimento fundamental sobre a estrutura, organização e replicação do material genético, o tipo de informação contida no genoma, os mecanismos de transcrição e tradução, o modo como estes processos são regulados, e a estrutura e função de proteínas.

Pretende-se ainda que os alunos adquiram conhecimento sobre as principais estratégias e ferramentas metodológicas que permitem a construção do conhecimento na área da biologia molecular, assim como sobre as suas aplicações.

Resultados de aprendizagem e competências

No final da Unidade Curricular BMC I, os estudantes deverão ter competências para: 

• compreender e descrever os processos moleculares básicos de fluxo de informação numa célula, do gene à proteína, assim como a sua regulação
• compreender e descrever as principais estratégias e metodologias da tecnologia do DNA recombinante
• compreender e interpretar de forma adequada novas descobertas e aplicações da área da biologia molecular
• executar trabalhos práticos simples (individualmente e em equipa) envolvendo técnicas de biologia molecular e analisar e interpretar os resultados desses trabalhos
• transferir/aplicar os conhecimentos básicos da biologia molecular a outras áreas de conhecimento e a outras unidades curriculares da licenciatura
• desenvolver trabalho de pesquisa autónomo que envolva conhecimentos de biologia molecular
• efetuar uma análise crítica das questões e implicações para a sociedade dos desenvolvimentos e aplicações da biologia molecular e biologia sintética
• reconhecer áreas em franca evolução na biologia molecular
• desenvolver atividades de comunicação e discussão com rigor e correção em temas de biologia molecular.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

PROGRAMA TEÓRICO

Introdução. As bases moleculares da biologia celular. Atividade celular: da função biológica ao gene. Propriedades universais das células. Biomacromoléculas.

O DNA. Estrutura e propriedades dos nucleótidos e dos ácidos nucleicos. Duplicação do DNA. Mecanismos de duplicação em procariontes e eucariontes. Mutações e agentes mutagénicos. Danos mais comuns no DNA e respetivos mecanismos de reparação.

Do DNA ao mRNA. Estrutura de um gene. Transcrição. Processamento do RNA mensageiro. Regulação da expressão de genes em procariontes e eucariontes. Epigenética.

Do RNA à proteína. Estrutura das proteínas. Estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. Domínios. Tradução/síntese proteica. O código genético universal. Modificação química e processamento das proteínas pós-tradução. Estabelecimento da conformação tridimensional das proteínas – os chaperones. Ciclo de vida de uma proteína – a via da ubiquitina.

Da proteína à função. Relação estrutura-função. Locais de ligação e ligandos. Exemplos: enzimas e anticorpos. Regulação da função das proteínas: regulação alostérica, regulação por modificações pós-tradução e por processamento. 

Estudo das proteínas. Técnicas imunológicas. Fracionamento celular. Purificação de proteínas incluindo diferentes tipos de cromatografia líquida em coluna. Electroforese. SDS PAGE e western blotting. Estudos proteómicos usando espectrometria de massa. Caracterização da estrutura 3D de proteínas: difracção de raios X, ressonância nuclear magnética e microscopia electrónica.

Vírus. Características gerais. Tipos de partículas virais. Diversidade do material genético viral. Funções de genes virais. Ciclo de vida típico de um vírus. Ciclo de vida de um retrovírus. Os ciclos lítico e lisogénico dos bacteriófagos. Heterogeneidade genética das populações virais e respetivas implicações evolutivas e adaptativas. Deriva ("drift") e mudança ("shift") antigénicas do vírus da gripe. Recriação laboratorial de vírus biologicamente activos.

Principais técnicas usadas em Biologia Molecular. Enzimas de restrição e DNA ligase. Tecnologia de DNA recombinante: vetores de clonagem. vetores e sistemas de expressão. Genes repórter. Amplificação de DNA pela reacção em cadeia da polimerase (PCR). Complementaridade e hibridação de ácidos nucleicos. Análise transcricional. Técnicas de sequenciação. Sequenciação de genomas e conhecimentos derivados da análise de genomas. Sequenciação de RNA. Introdução à biologia sintética. Organismos geneticamente modificados (OGMs).

A utilização de organismos modelo. O racional dos modelos biológicos. Principais modelos de mircroorganismos, plantas e animais, e respetivas ferramentas e estratégias. Casos de estudo.

A revolução genómica. O poder da genómica para dar resposta às perguntas da função biológica e evolução da vida. Aplicações da genómica, casos de estudo e questões éticas.

 

PROGRAMA PRÁTICO

Introdução ao laboratório e às técnicas básicas de biologia molecular. Isolamento e quantificação de DNA. Corte de DNA com enzimas de restrição.  Separação de fragmentos de DNA por eletroforese em gel de agarose e mapas de restrição.
Amplificação de um fragmento do gene da proteína verde fluorescente (GFP). utilizando a reação em cadeia da polimerase (PCR). 
Obtenção de células competentes e transformação de Escherichia coli com o plasmídio pGLO. Regulação do operão ara e expressão da GFP em E. coli. 

Bibliografia Obrigatória

Alberts Bruce 070; Molecular biology of the cell. ISBN: 9780815344643

Bibliografia Complementar

Videira Arnaldo 340; Engenharia genética. ISBN: 9789727577439

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas globalmente expositivas com recurso a apresentações power point, vídeos, e apoiadas em forte interacção com os alunos. Serão utilizados questionários formativos em momentos chave para auto regulação por parte do aluno, e diagnóstico de possíveis medidas de remediação a adoptar por parte dos professores.

Os alunos são orientados e incentivados a consultarem a bibliografia e os restantes recursos colocados à disposição (material das aulas, sites, vídeos e artigos criteriosamente selecionados).

Recorre-se a vários “estudos de caso” como ferramenta que permite aplicar e consolidar os conhecimentos, assim como estimular o interesse e curiosidade dos alunos.

Aulas práticas de índole laboratorial com planeamento experimental, realização de experiências e discussão de resultados. É fornecido aos estudantes um “Guia dos Trabalhos Práticos” contendo os procedimentos experimentais, quesquestionários formativos, bem como o programa e a calendarização das aulas práticas.

Palavras Chave

Ciências Naturais > Ciências biológicas > Biologia > Biologia molecular

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	114,00
Frequência das aulas	48,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Presença em 75% das aulas práticas e realização da avaliação teórico-prática.

Estudantes trabalhadores: realização de 2/3 dos trabalhos práticos.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação será feita através de testes.

O 1º teste será intercalar (aproximadamente a meio do semestre) T1 e o 2º teste será realizado na data marcada para o exame da época normal – T2. Estes testes incidirão sobre a matéria das aulas teóricas e cada um é cotado na escala 0-20. Os testes têm nota mínima de 7,0 valores.
Só os estudantes que obtenham nota igual ou superior a 7,0 valores no 1º teste poderão realizar o 2º teste.

Será ainda realizado um 3º teste, no final do semestre, sobre a matéria das aulas práticas – TP.

Classificação final= T1 + T2 + TP / 3


Trabalhadores estudantes: os testes poderão ser substituídos por uma prova global em data a combinar com os docentes.

Em caso de não-aprovação nos testes teóricos é possível realizar uma prova global na data marcada para o exame da época de recurso.

Melhoria de classificação

A avaliação para melhoria de nota pode ser feita até à época de recurso do ano lectivo subsequente àquela em que o estudante obteve aprovação. Pode assim ser feita por testes (se for feita durante a época normal) ou por uma avaliação global (se for feita na época de recurso).

Observações

Júri: Paula Tamagnini, Luís Gustavo Pereira, Mariana Sottomayor