Mestrado Integrado em Medicina Dentária 2015 / 2016 1º ano / 1º semestre Unidade Curricular: Unidade Básica III Área Disciplinar: Biologia Molecular ECTS da Unidade: 7,5 Peso da Área Disciplinar na U. C.: 45,2% Horas de Contato: T: 14 ; TP: 24 Área científica em que se insere a Área Disciplinar: Ciência Biomédicas Aplicadas Regente da Área científica: Prof.ª Doutora Maria José Correia Docente Responsável: Prof.ª Doutora Maria José Correia Equipa Docente: Prof.ª Doutora Maria José Correia 1. OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM (CONHECIMENTOS, APTIDÕES E COMPETÊNCIAS A DESENVOLVER PELOS ESTUDANTES) Os objetivos gerais desta área disciplinar são fornecer aos alunos as ferramentas necessárias à compreensão dos mecanismos e estruturas celulares envolvidos na expressão genética. Nesta unidade é apresentada ao aluno a forma como as células lêem o genoma e de como se chega do gene à proteína. Concretamente é esperado que os alunos desenvolvam as competências abaixo enumeradas: Descreve a estrutura do DNA e as descobertas que permitiram esse conhecimento. Estabelece a relação entre genes e polipéptidos. Descreve o fluxo de informação através da célula identificando os componentes envolvidos. Indica as diferenças entre transcrição entre bactérias e eucariotas. Descreve os processos pelos quais o rRNA, tRNA e mRNA são processados para as formas maturas. Descreve as propriedades do código genético. Define o papel dos tRNAs na descodificação do código genético. Descreve sucintamente as várias etapas da tradução: carregamento do tRNA, iniciação, alongamento e terminação. Descreve o controlo da expressão genética em bactérias usando os operões lac e trp como exemplos. Distingue entre os conceitos de controlo da expressão genética positivo e negativo. Reconhece a importância dos factores de transcrição para o controlo da expressão genética nos eucariotas. Descreve as características comuns da estrutura dos factores de transcrição, em especial as zonas ligadoras de DNA. Discute as várias estratégias major e minor usadas em eucariotas para regular a expressão genética. Conhece o estado da arte sobre a influência das alterações epigenéticas na expressão genética de eucariotas. Reconhece os vários mecanismos de metilação de DNA e histonas e como este processo influencia expressão genética. Discute os vários métodos usados para purificar e visualizar os ácidos nucleicos e como as características destas moléculas que afectam o processo de purificação. Compreende e discute a importância da evolução das tecnologias de sequenciação de genomas. Discute a aplicação do conhecimento gerado com a sequenciação do genoma humano. 2. CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS A. DNA a molécula que armazena informação Capítulo I. Estrutura do DNA a. A dupla hélice de DNA b. A proposta de Watson & Crick B. Fluxo da informação do DNA à Proteína Capítulo II. A relação entre genes e proteínas c. O fluxo de Informação genética na célula Capítulo III. Transcrição a. Aspectos gerais da transcrição i. Características gerais das RNA polimerases ii. Reacções de adição de nucleótidos b. O processo da transcrição – aspectos gerais i. Em procariotas ii. Em eucariotas Capítulo IV. Síntese e processamento do RNA ribossomal e de transferência a. Síntese e processamento dos percursores de rRNA b. Síntese e processamento do 5S rRNA c. RNA de transferência Capítulo V. Síntese e processamento do RNA mensageiro. a. Maquinaria celular necessária à transcrição de mRNA b. Intrões c. O processamento do mRNA eucariota d. Implicações evolutivas dos intrões e splicing Capítulo VI. RNAs não codificantes e de interferência a. Micro RNAs e a descoberta de novas formas de regulação Capítulo VII. O código genético a. Propriedades do código genético Capítulo VIII. Descodificando os codões o tRNA em acção. a. Estrutura do tRNA Capítulo IX. Tradução da informação genética. a. Iniciação b. Alongamento c. Termino d. Controlo de qualidade na tradução C. Regulação da expressão genética Capítulo X. Regulação da expressão genética em bactérias a. a. Organização dos genomas bacterianos b. b. O Operão bacteriano c. c. Riboswitches d. Capítulo XI. Regulação da expressão genética em eucariotas a. Estrutura e função do núcleo eucariota b. Cromossomas e cromatina c. Alterações cromossómicas e patologia d. Epigenética e. Controlo a nível da transcrição 1) Factores de transcrição na regulação da expressão genética 2) A estrutura dos factores de transcrição 3) Locais na cadeia de ADN com propriedades reguladoras da transcrição 4) Activação da transcrição: Enhancers, promotores e co-activadores 5) Repressão da transcrição f. Controlo a nível do processamento g. Controlo a nível da tradução 1) Início da tradução 2) Localização citoplasmática do mRNA 3) Controlo da estabilidade do mRNA 4) O papel dos microRNA’s no controlo da tradução h. Controlo pós-tradução 1) Estabilidade das proteínas D. Técnicas de Biologia Molecular em Ciências da Saúde Capítulo XII. Técnicas básicas para o estudo de ácidos nucleicos. a. Isolamento b. Separação c. Visualização Capítulo XIII. Biotecnologia aplicada às Ciências da Saúde a. Sequenciação dos genomas: onde estamos e para onde vamos? 3. DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS COM OS OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR As seções A e B dos conteúdos destinam-se a permitir a aquisição das competências 1 e 2; a seção C tem por objectivo a aquisição das competências 3 a 5; finalmente a Secção D tem por objetivo a aquisição da competência 6. As seções A a C permitem ao aluno compreender como a célula lê o genoma e a secção D permite aos alunos aplicar os conhecimentos de natureza mais teórica a técnicas e utilizações laboratorias usadas em investigação no âmbito da Biologia Molecular. Globalmente estes conteúdos e os objectivos visam o domínio das competências básicas em Biologia Molecular essenciais para uma sólida formação em Ciências da Saúde. 4. METODOLOGIAS DE ENSINO (AVALIAÇÃO INCLUÍDA) A área disciplinar está organizada em 3 tipos de aulas: teóricas, teórico-práticas e laboratoriais. Nas aulas teóricas são apresentados os conteúdos descritos neste programa, que são posteriormente discutidos em aulas TP em que os alunos têm a oportunidade de esclarecer dúvidas e aprofundar o seu estudo. Durante estas aulas TP será ainda feita a avaliação dos conhecimentos adquiridos. As aulas laboratoriais são a oportunidade de ver aplicados na prática conceitos e técnicas descritos nas aulas teóricas. A avaliação desta área disciplinar será feita durante o período de aulas (1ª chamada), por exame de 2ª chamada (após o término das aulas do semestre) ou por exame de recurso (durante a época designada no calendário escolar). A avaliação nas duas primeiras situações consiste numa componente teórica (com o peso de 60% na classificação final e nota mínima de 9,5 valores) realizada uma única vez (Exame de 1ª ou 2ª chamada) e numa componente de avaliação contínua em que é avaliada a prestação e trabalho dos alunos ao longo do semestre (com o peso de 40% na classificação final). A componente de avaliação contínua por sua vez, consiste na avaliação obtida nas aulas TP (75%) e nas aulas laboratoriais (25%). Para ter aprovação na 1ª chamada o aluno terá de ter classificação na avaliação contínua de 9,5 valores. Para ter aprovação na 2ª chamada o aluno tem apenas de ter uma média positiva (10 valores) considerando a classificação do exame da 2ª chamada e a avaliação contínua. A avaliação em exame de recurso é paga e consiste numa prova escrita versando todos os conteúdos leccionados nas aulas teóricas e laboratoriais de Biologia Molecular. Para aprovação a classificação mínima é de 10 valores na prova escrita. Os alunos com classificações da prova escrita entre 8,0 e 9,5 valores podem submeter-se a uma prova oral. No caso de haver realização de prova oral a classificação da prova oral constituirá 30% da classificação final conjugada com a classificação da prova escrita. 5. DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR As aulas T pretendem-se sempre participativas e são a primeira abordagem dos conteúdos. As aulas TP constituem o forum principal para a discussão dos tópicos abordados nas aulas T que podem suscitar mais dúvidas ou permitem aplicações noutros contextos. Desta forma é estimulado o espírito crítico dos alunos e é feita uma avaliação/correção da forma como os alunos expõem raciocínios, factos e argumentações. Nesta UC por ser do 1º semestre o material escrito que contem as respostas para as perguntas distribuídas é bem delimitando permitindo que em 2h haja tempo para interiorizar a pergunta, ler o material disponível e construir a resposta. Na última hora da aula é feita a correcção de todas as respostas e a avaliação dos alunos que trabalham em grupos. Nas aulas laboratoriais os alunos têm a possibilidade de experimentar as técnicas básicas de isolamento e vizualização do DNA. Assim aplicam conhecimentos e técnicas descritas nas aulas T e TP. 6. BIBLIOGRAFIA PRINCIPAL Karp, Gerald (2015) Cell Biology, 7th Edition ISV, John Wiley & Sons (Ltd). ISBN : 978-1-118-88379-2. Carlos Azevedo; Cláudio E. Sunkel (2012) Biologia Celular e Molecular (5.ª Edição) Lidel. I.S.B.N 978-972-757-692-0 Harvey, R.A. Ferrier, D.R. Lippincott's Illustrated Reviews: Biochemistry. 5th edition. Wolters Kluwer, Lippincott William & Wilkins. Artigos incluidos na pasta UBA III – BM (pasta da intranet relativa à área disciplinar Biologia Molecular).