Objetivos Gerais:

Ao completar com sucesso o Módulo I.I o estudante terá adquirido um conhecimento global dos princípios da biologia celular e molecular e terá desenvolvido a capacidade de relacionar a função das moléculas nas células com a origem, tratamento e prevenção das doenças humanas. Mais especificamente, o estudante será capaz de:

1. Identificar os componentes estruturais das células humanas, conhecer a sua função e composição molecular e aplicar esse conhecimento para explicar a base molecular das doenças.
2. Conhecer a estrutura e propriedades do DNA, os mecanismos de replicação, lesão, reparação e recombinação do DNA.
3. Identificar as causas da variabilidade genética e explicar o seu contributo para a evolução da vida e origem de doenças.
4. Compreender os mecanismos de recombinação de DNA que geram diversidade linfocitária.
5. Conhecer as vias de sinalização intra- e inter-celulares e o modo como estas vias se encontram alteradas em determinadas doenças genéticas.
6. Compreender os mecanismos de regulação da expressão genética e o seu impacto na geração de diversidade funcional de células e tecidos. 
7. Compreender os diferentes níveis de regulação do ciclo celular e apoptose, e explicar como alterações nestes processos contribuem para o desenvolvimento de cancro.
8. Explicar a natureza genética do cancro e identificar causas para suscetibilidade genética para cancro.
9. Conhecer as principais técnicas e metodologias laboratoriais usadas para analisar e manipular ácidos nucleicos e proteínas e saber interpretar os resultados obtidos com estas técnicas, nomeadamente no contexto de diagnóstico molecular.
10. Pesquisar fontes de informação ?online? sobre as bases moleculares das doenças humanas. 
11. Investigar e resolver problemas, quer individualmente quer em grupo.
12. Apresentar e discutir oralmente o resultado das suas pesquisas numa perspetiva de aprendizagem critica e independente.  

Conteúdos / Programa:

 

1. Medicamentos biológicos: a revolução da biotecnologia. Aborda-se a questão: eu vou ser médico ? porque tenho de estudar biologia? Explica-se como a biologia molecular permite produzir novos medicamentos. Nas aulas teóricas, teórico-práticas e práticas estuda-se o processo de produção de proteínas terapêuticas por tecnologia de DNA recombinante.

Palavras-chave: tecnologia de DNA recombinante; célula eucariota e célula procariota; enzimas de restrição; electroforese de DNA em gel de agarose; gene e genoma; cromossomas e plasmídeos; vector de clonagem; transcriptase reversa e cDNA; transcrição; RNA polimerase; promotor; operador; tradução; código de leitura; UTR; ribossoma; sequencia Shine-Delgarno; 5?cap; cromatografia de afinidade; electroforese de proteínas em gel de poliacrilamida.

 

2. Tráfego intracelular de proteínas.  Apresenta-se o caso clínico de uma criança com doença de Gaucher e questiona-se: como tratar esta criança? Nas aulas teóricas e teórico-práticas estuda-se o processo de síntese e transporte de proteínas no interior da célula e as bases moleculares da terapêutica de substituição enzimática para a doença de Gaucher. Apresenta-se ainda o caso clínico de uma família com hipercolesterolémia familiar para estudar os mecanismos de endocitose mediada por receptores e como estes processos são alterados por mutações. 

Palavras-chave: compartimentos da célula eucariota; núcleo e transporte através dos poros nucleares; sequencias sinal; síntese de proteínas por ribossomas localizados no citosol; SRP e internalização de proteínas no retículo endoplasmático durante o processo de síntese; glicosilação de proteínas; transporte em vesículas; vesículas revestidas por clatrina; mecanismos de exocitose (secreção) e endocitose; transporte de enzimas para o lisossoma; sinal de manose-6-fosfato; fagocitose, pinocitose e autofagia.  

 

3. Variabilidade genética.Depois de ter estudado os mecanismos pelos quais mutações em genes causam doença, aborda-se a questão: qual a origem das mutações? Nas aulas teóricas e teórico-práticas estudam-se os processos que geram variabilidade genética (nomeadamente, erros de replicação do DNA, falhas de reparação do DNA, erros na divisão celular e alterações provocadas pelo meio ambiente) e discute-se o impacto desta variabilidade na evolução da vida e no aparecimento de doenças humanas. Utilizando como caso de estudo a SIDA, discute-se como erros cometidos pela transcriptase reversa originam variabilidade genética aleatória no genoma do HIV, e como o tratamento dos doentes com anti-retrovirais seleciona variantes do vírus resistentes. Discute-se também como a análise genética do vírus permite ao médico adaptar o tratamento aos vírus resistentes. Na aula teórica aborda-se o funcionamento dos telómeros e as tentativas de manipular a atividade da telomerase para reverter o envelhecimento. 

 

Palavras-chave: replicação de DNA; origens de replicação; DNA polimerase; ?primers? de RNA; encurtamento dos telómeros e telomerase; reparação do DNA; reparação de nucleótidos mal emparelhados; reparação de cortes nas duas cadeias do DNA; elementos móveis do genoma; variabilidade genética somática e germinal; o papel da seleção; evolução do genoma humano desde a origem do H. Sapiens. 

 

4. Mecanismos moleculares de geração de diversidade linfocitária: Nas aulas teóricas estuda-se a recombinação somática dos loci dos recetores das células B e das células T (BCR e TCR, respetivamente), a atividade 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 são focados os estadios de diferenciação no timo, o papel de recetores de antigénio e de citocinas no desenvolvimento dos timócitos e a seleção positiva e negativa de células T.

 

Palavras-chave: recombinação somática; rearranjos V(D)J; geração de diversidade; receptores de antigénio; BCR; TCR; linfócitos B; linfócitos T; severe combined immunodeficiency(SCID); interleucinas; timócitos; hipermutação somática.

 

5. Dos genes ao organismo:regulação da expressão genética. Contrapõe-se a diversidade linfócitária gerada por recombinação somática com a diversidade genética gerada por recombinação durante a meiose e a diversidade proteica gerada por splicingalternativo. Nas aulas teóricas e teórico-práticas estudam-se os mecanismos de regulação da expressão genética ao nível da transcrição, processamento e estabilidade do RNA. Analisa-se a Distrofia Muscular de Duchenne como caso de estudo para explicar as terapias de modulação de splicing. Na aula teórica explica-se a regulação da transcrição por proteínas que se ligam ao DNA e exemplificam-se mecanismos de regulação epigenética.

 

Palavras-chave: sequencias reguladoras da transcrição e proteínas reguladoras da transcrição; estrutura da cromatina e regulação epigenética; processamento do mRNA; spliceosoma; snRNAs e snRNPs; splicingalternativo; doenças causadas por mutações que alteram splicing; splicingcríptico; NMD; micro RNAs; epigenética; inativação do cromossoma X; imprinting.

 

6. O genoma mitocondrial e doenças mitocondriais.Nas aulas teóricas estuda-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.

 

Palavras-chave: as características das mitocôndrias variam consoante o tipo de célula; a teoria endossimbiótica sobre a origem das mitocôndrias; transferência de genes entre a mitocondria e o núcleo; taxa de mutação do DNA mitocondrial; homoplasmia e heteroplasmia; doenças causadas por disfunção mitocondrial; terapia genética para doenças mitocondriais (bebés com 3 pais); facilidade de preservação do DNA mitocondrial.

 

 

7. A vida da célula: Proliferação e Morte.Nas aulas teóricas e teórico-práticas estudam-se os mecanismos de regulação do ciclo celular e da apoptose. Discute-se a natureza genética do cancro e identificam-se genes que, quando alterados, contribuem para a origem e progressão de um cancro. Analisam-se os princípios gerais dos processos de sinalização celular. Identificam-se causas de suscetibilidade hereditária para cancro.

 

Palavras-chave: fases do ciclo celular; complexos ciclina-cdk; proteassoma; sinais que estimulam a divisão celular; sinais proteicos que se ligam a recetores na membrana celular; hormonas esteroides que se ligam a recetores intracelulares; oncogenes e genes supressores de tumor; genes de reparação do DNA e cancro hereditário; vias de ativação do programa de morte celular; caspases; fatores de sobrevivência. 

 

8. O citoesqueleto e o movimento celular. Nas aulas teóricas estuda-se a estrutura e a organização dos principais filamentos proteicos das células eucariotas. Analisa-se ainda o papel destas estruturas na motilidade celular, no transporte de organelos e na divisão celular.

 

Palavras-chave: filamentos intermédios; lamina nuclear; microtúbulos; centrossoma; cílios e flagelos; microfilamentos de actina; relações com membrana celular e meio extracelular.

Bibliografia / Fontes de Informação:

Alberts et al., (2023) 6th edition, ESSENTIAL CELL BIOLOGY, Garland Science 

 

Métodos e Critérios de Avaliação:

Avaliação contínua aulas TPs e PLs

Classificação de 0-20v com um coeficiente de 30% de ponderação na classificação final do Módulo.

 TPs

1. Preparação prévia das aulas e qualidade das respostas dadas pelo estudante quando solicitado pelo docente 50% 

2. Participação por iniciativa do estudante nas discussões da aula 30%

3. Assiduidade e pontualidade 20%

PLs

1. Destreza no laboratorio 50%

2. Capacidade trabalhar em grupo 30%

3. Assiduidade e pontualidade 20%

 

Exame escrito escolha múltipla (plataforma digital QuizOne)

Classificação de 0-20v e um coeficiente de 70% de ponderação na nota final. 

  

A aprovação no Módulo obriga a uma avaliação mínima de 9,5 valores em cada um dos componentes e a uma classificação final mínima de 10 valores.