Overall objectives:

 

 

Objectivos gerais: O objecto de estudo no módulo I são os genes, as células e os tecidos. Aprende-se a conhecer como funcionam as moléculas que constituem as células, como os genes determinam o desenvolvimento de diferentes tipos de células e como as células se organizam para formar um organismo.

 

Objectivos específicos: O Bloco I tem por objectivo conhecer as moléculas que constituem as células e perceber a sua estrutura e funções. No Bloco II aprende-se o que é um gene, como se organiza um genoma e ainda como se produz uma enzima humana por engenharia genética. Faz-se uma introdução à biologia sintética, uma área nova da biologia que visa a construção de novode uma função ou sistema biológico. No Bloco III estuda-se a estrutura e funções das membranas celulares e a compartimentação intracelular. No Bloco IV o objectivo consiste em perceber que os genomas não são estáticos e que a variabilidade genética está na origem tanto da evolução das espécies como do aparecimento de doenças. 

. O Bloco V  é dedicado ao conhecimento das vias de transporte intra e extra-celular do colesterol, com o objectivo de relacionar fenótipo (sintomas da doença) com genótipo (alteração genética), e perceber a metodologia e interpretação de um teste genético. No Bloco VI estudam-se os mecanismos moleculares responsáveis pela diversidade linfocitária. O Bloco VII é dedicado ao estudo da biologia dos cromossomas sexuais e do DNA mitocondrial. No Bloco VIII estudam-se os mecanismos de regulação da transcrição e do processamento do RNA. O Bloco IX pretende dar a conhecer a importância da regulação da proliferação e morte celular nos organismos pluricelulares. O Bloco X dedica-se ao estudo do citoesqueleto, movimento celular e comunicação intercelular.

 

Syllabus:

Bloco I: As moléculas da Célula. Nas T1-4 estudam-se as moléculas da vida, suas características e funções evoluindo depois para o estudo das macromoléculas e respectivas associações supramoleculares culminando no estudo dos organitos da célula. Na P1 faz-se umacolheita, coloração e observação microscópica de células do epitélio bucal e discutem-se as técnicas de microscopia.

Bloco II: Genes, genoma,  engenharia genética e medicamentos recombinantes. Nas T5-8 analisa-se a estrutura do DNA e abordam-se as bases da engenharia genética. Estudam-se os mecanismos de transcrição e tradução, salientando as diferenças entre procariotas e eucariotas. Define-se gene e genoma. Compara-se a estrutura de genomas de várias espécies; discutem-se os conceitos de intrão e sequência repetitiva; analisa-se a estrutura da cromatina e dos cromossomas. Na TP1 discutem-se conceitos básicos de clonagem molecular com base na resolução de exercícios de aplicação. Na TP2 discute-se a importância das proteínas recombinantes em medicina e o conceito de biologia sintética.

Bloco III: Membranas e compartimentos intracelulares. Nas T9-12 usando como caso de estudo a doença de Gaucher que é causada por uma falência da função dos lisossomas, discutem-se as alterações moleculares associadas a esta disfunção resultante de uma mutação no gene que codifica uma enzima lisossomal, e as terapias de substituição enzimática actualmente disponíveis. Actualmente esta doença é tratada por substituição enzimática: aos doentes é administrada a enzima deficitária produzida por engenharia genética. Nas T13-15 estudam-se as associações supramoleculares de macromoléculas e a compartimentação celular: membranas (relação com estrutura e propriedades de fosfolípidos, proteínas e poliósidos)

 Bloco IV: A origem da variação genética.  Nas T16-18 estudam-se os mecanismos de replicação e reparação do DNA. Analisam-se as fontes ambientais de lesão do DNA. Discute-se quando uma alteração genética é considerada uma mutação e quando uma mutação provoca doença. Utilizando como caso de estudo a SIDA, discute-se como erros de replicação originam variabilidade genética aleatória no genoma do HIV e como o tratamento dos doentes com anti-retrovirais selecciona variantes do vírus resistentes ao medicamento. Discute-se também como a análise genética do vírus permite ao médico adaptar o tratamento aos vírus resistentes. Na TP3 aprendem-se os fundamentos das técnica de PCR, RT-PCR e realtime PCR, PCR em tempo real. Resolvem-se exercícios sobre diferentes aplicações destas técnicas em medicina. Na TP4 discutem-se as técnicas de sequenciação de DNA e resolvem-se alguns exercícios de aplicação. Nas P2-4 recorrendo técnicas de PCR e análise de RFLPs, faz-se a genotipagem do grupo sanguíneo ABO analisando polimorfismos no DNA individual.

Bloco V: Relação genótipo-fenótipo: Testes genéticos.  Nas T19-22 estudam-se as vias de secreção e endocitose, com particular enfase nos mecanismos de endocitose mediada por receptores, utilizando como  caso de estudo a Hipercolesterolémia familiar, uma doença que se manifesta por níveis elevados de colesterol no sangue desde idades muitos jovens. A causa molecular da doença consiste em mutações no gene que codifica o receptor para o colesterol. Sem tratamento, estes doentes têm um elevado risco de vir a ser vítimas de ataques cardíacos. Actualmente a doença diagnostica-se por um teste genético, sendo tratada com medicamentos que controlam a colesterolémia.

 Bloco VI: Mecanismos moleculares de geração de diversidade linfocitária. Nas T23-25 estuda-se a recombinação somática dos loci dos receptores das células B e das células T (BCR e TCR, respectivamente), a actividade de endonuclease da enzima RAG (recombination activating gene). Estuda-se também o desenvolvimento de linfócitos B abordando os estadios de diferenciação na medula óssea, a mudança de classe (isotipo) de anticorpos e o processo de maturação da afinidade dos anticorpos nos centros germinativos. No estudo do desenvolvimento de linfócitos T serão focados os estadios de diferenciação no timo, o papel de receptores de antigénio e de citocinas no desenvolvimento dos timócitos e a selecção positiva e negativa de células T. Na TP5 discutem-se um conjunto de técnicas largamente utilizadas em medicina, que têm por base o uso de anticorpos. Destacam-se em particular a IF (imunofluorescência), o FISH (hibridação in situ), o WB (western blotting) e a ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay).

Bloco VII: Homem e mulher ? que diferenças moleculares? Nas T26-27 estuda-se a inactivação do cromossoma X na mulher e o imprinting. Discute-se o genoma mitocondrial e analisa-se a hereditariedade das doenças causadas por mutações do DNA mitocondrial. Analisam-se ainda as propriedades do DNA mitocondrial e as bases da teoria da Eva mitocondrial Africana.  Na TP6, discute-se o tema testes genéticos, fazem-se alguns exercícios de aplicação ao diagnóstico de doenças monogénicas e de doenças associadas a mutações do DNA mitocondrial.

 Bloco VIII: Dos genes ao organismo.  Nas T28-32 estudam-se os mecanismos de regulação da transcrição e do processamento do RNA. Explica-se a contribuição do ?splicing? alternativo para a diversidade do proteoma e analisa-se a Distrofia Miotónica como caso de estudo para perceber como uma falência na regulação de ?splicing? provoca doença. Explica-se também o processo de edição do RNA, usando como caso de estudo o papel da enzima APOBEC na infecção pelo HIV. 

 Bloco IX: A vida da célula: Proliferação e Morte. Nas T33,34,38 e 39 estuda-se o ciclo celular e sua regulação, os mecanismos de controlo de qualidade e a apoptose. Discutem-se os genes que, quando alterados contribuem para desregular o ciclo celular ou a apoptose.

Bloco X: O Citoesqueleto e o movimento celular. Nas T35-37 estuda-se a estrutura e a organização dos principais filamentos proteicos das células eucariotas: os microfilamentos de actina, os filamentos intermédios e os microtúbulos. Analisa-se ainda  o papel destas estruturas na motilidade celular, no transporte de organelos e na divisão celular.

Literature/Sources:

Alberts et al., (2009) 3rd edition, ESSENTIAL CELL BIOLOGY, Garland Science

 

 

 

Assesssment methods and criteria:

Metodologia de ensino: O ensino deste módulo baseia-se em aulas teóricas, aulas teórico-práticas (que incluem a resolução de exercícios de interpretação de dados, obtidos a partir das principais técnicas de biologia molecular, sempre que possível enquadrados em problemas biomédicos e discussão de temas da área da biomedicina) e ainda em aulas práticas de laboratório. As aulas teóricas são dirigidas à totalidade dos alunos, enquanto as aulas práticas e teórico-práticas são leccionadas a aproximadamente 18 alunos por turma. Todos os elementos do corpo docente desenvolvem a sua actividade de investigação científica no Instituto de Medicina Molecular.

Avaliação: O objectivo da avaliação consiste em verificar se o aluno atingiu os objectivos e se adquiriu capacidade de raciocínio científico. A avaliação da disciplina é baseada na realização de um exame escrito no final do semestre cotado para 18 valores. A nota do exame poderá ser modelada em dois valores de acordo com o desempenho do aluno ao longo de todo o semestre nas aulas práticas e teórico-práticas. A aprovação no módulo obriga a uma classificação mínima de 9,0 valores no exame escrito e a uma classificação final mínima de 10 valores.