Pla docent de l'assignatura

 

 

Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Bioenginyeria Molecular i Cel·lular

Codi de l'assignatura: 363746

Curs acadèmic: 2019-2020

Coordinació: Jordi Alcaraz Casademunt

Departament: Departament de Biomedicina

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

72

 

-  Teoria

Presencial

 

36

 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial

 

18

 

-  Seminari

Presencial

 

18

Treball tutelat/dirigit

19

Aprenentatge autònom

59

 

 

Recomanacions

 

Cal haver superat la majoria de les assignatures del primer any: en particular, les de Càlcul d’una Variable, Biologia Cel·lular i Biofísica.

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Capacitat de treballar en equip o en grup multidisciplinari (personal).

   -

Habilitat per treballar de manera autònoma (personal).

   -

Capacitat de treballar en un entorn multilingüe i de comunicar i transmetre coneixements, procediments, resultats, habilitats i destreses (oral i escrita) a llengua nativa i estrangera (instrumental).

   -

Capacitat de resoldre problemes amb iniciativa, creativitat i presa de decisions tecnològiques d'acord amb criteris de cost, qualitat, seguretat, sostenibilitat, temps i respecte dels principis ètics de la professió (instrumental).

   -

Capacitat d'analitzar i de sintetitzar (instrumental).

   -

Coneixement dels elements bàsics i capacitat d'utilitzar els mètodes estadístics descriptius i inferencials aplicats a les ciències biomèdiques.

   -

Coneixement de l'estructura i la funció cel·lulars, així com de les tècniques per estudiar-les.

   -

Coneixement de les alteracions de l'estructura i funció dels diferents tipus de cèl·lules.

   -

Capacitat d'usar amb autonomia els sistemes de recerca i recuperació de la informació biomèdica i els procediments de documentació clínica, sabent entendre i interpretar críticament textos científics i les seves fonts.

   -

Coneixement dels conceptes i el llenguatge biomèdic.

   -

Capacitat per conèixer i aplicar els conceptes de l'enginyeria en l'estudi dels processos biològics i de les funcions de l'organisme humà. Coneixement dels fenòmens i mecanismes físics a nivell atòmic, molecular, cel·lular i orgànic que intervenen en els estats de salut i malaltia.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

Habilitats generals

— Comprendre els principis bàsics i l’abast d’aplicabilitat de les tècniques de bioenginyeria actuals utilitzades per estudiar els aspectes fonamentals de la física sobre els quals es basen les funcions de les cèl·lules vives i les biomolècules.

— Entendre la base dels enfocaments teòrics actuals utilitzats en l’estudi de la biofísica cel·lular i molecular.

— Comprendre com les eines de bioenginyeria complementen les tècniques actuals de la biologia cel·lular i molecular i de la bioquímica.

— Utilitzar un llenguatge apropiat per a la comunicació científica (tots els informes de laboratori s’escriuen amb el format estàndard requerit per revistes especialitzades; introducció, material i mètodes, resultats, discussió, conclusions i referències).

— Identificar els principis físics essencials subjacents en un determinat procés cel·lular o biomolecular.

— Millorar les habilitats de síntesi i anàlisi.

— Treballar en un entorn multilingüe i comunicar coneixements, procediments, resultats i habilitats, oralment i per escrit, en la llengua materna i en anglès.

— Treballar en equip i en grups multidisciplinaris.

— Treballar de manera autònoma.

 

Referits a habilitats, destreses

Habilitats específiques

— Comprendre la unitat bàsica de la funció i el concepte de microambient cel·lular.

— Descriure les principals forces intermoleculars en solucions aquoses.

— Descriure les fonts de soroll més comunes en nanotècniques utilitzades en biologia.

— Comprendre les tècniques actuals utilitzades per manipular biomolècules i cèl·lules.

— Comprendre les tècniques actuals utilitzades per visualitzar els processos físics en les cèl·lules.

— Comprendre els processos físics passius que afecten les biomolècules.

— Comprendre els conceptes bàsics dels motors moleculars i altres processos físics actius que afecten les biomolècules.

— Comprendre les propietats mecàniques de les biomolècules i cèl·lules.

— Comprendre els principis bàsics que intervenen en la transducció cel·lular de senyals físics.

— Comprendre els mecanismes bàsics de l’adhesió i la migració cel·lulars.

— Descriure els principals processos físics en les cèl·lules.

— Descriure les propietats materials d’una cèl·lula.

— Comprendre la influència de la forma de la cèl·lula en les funcions cel·lulars.

— Comprendre i aplicar els conceptes de l’enginyeria a l’estudi dels processos biològics i les funcions del cos humà, i conèixer els processos físics a nivell atòmic, molecular, cel·lular i els nivells d’organismes que són més rellevants en condicions normals i malaltes.

— Utilitzar el llenguatge biomèdic i entendre els conceptes de la biomedicina.

— Utilitzar els motors de cerca adequats per cercar informació sobre biomedicina i documentació clínica, i saber com llegir i interpretar la literatura científica i les fonts respectives.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció

1.1. Marc conceptual: la física de les cèl·lules i les biomolècules en el context de l’evolució

1.2. Estratègies generals per a la construcció de models biofísics

1.3. Descripció general de les entitats biològiques importants: biomolècules, cèl·lules i teixits

1.4. Escales biofísiques principals

1.5. Models teòrics de biofísica principals

1.6. Mètodes estadístics bàsics

2. Equilibri termodinàmic en les cèl·lules vives

2.1. Introducció

2.2. Termodinàmica clàssica revisada

2.3. Estats d’equilibri i minimització d’energia lliure

2.4. Introducció a les eines de la mecànica estadística

2.5. Distribució de Boltzmann

2.6. Usos de la distribució de Boltzmann: l’equipartició de l’energia

3. Forces superficials intermoleculars en solucions aquoses

3.1. Introducció

3.2. Tècniques útils per estudiar les forces superficials intermoleculars: microscòpia de forces atòmiques

3.3. Forces superficials basades en principis mecànics

3.4. Forces superficials basades en principis termodinàmics

3.5. Forces superficials basades en principis electromagnètics: reconeixement molecular

4. Mètodes de bioenginyeria per manipular biomolècules i cèl·lules úniques

4.1. Requisits d’instrumentació

4.2. Fonts de soroll habituals: anàlisi de Fourier

4.3. Tècniques nanoscòpiques basades en actuadors i sensors mecànics

4.4. Tècniques nanoscòpiques basades en camps de força

5. Context biofísic de les biomolècules i les cèl·lules

5.1. Processos actius vs. processos passius

5.2. Moviment provocat per forces externes en presència d’amortiment

5.3. Moviment provocat per l’energia tèrmica: rutes aleatòries

5.4. Física de les cadenes de polímers

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

L’objectiu principal de l’assignatura és conèixer els principis físics subjacents als processos essencials de les cèl·lules i biomolècules i conèixer també els enfocaments que s’utilitzen actualment en bioenginyeria per estudiar aquests processos. Per tant, aquesta assignatura és intrínsecament multidisciplinària, ja que combina temes de física i d’enginyeria, i també de biologia cel·lular i molecular.

Aquests objectius es treballen en classes teòriques i seminaris relacionats amb l’aplicació pràctica dels conceptes teòrics principals. També es fan pràctiques de laboratori, en què l’alumnat té l’oportunitat de manipular directament les dades científiques obtingudes en estudis recents sobre processos cel·lulars i moleculars, utilitzant les tècniques biofísiques més avançades. Cal també llegir els articles científics relacionats amb les dades utilitzades en les sessions de laboratori, com un mitjà per aprendre les normes generals de la comunicació científica. Així mateix, es fa un petit treball en grup en què s’aprofundeix en un dels temes de l’assignatura, a elecció de cada grup, i se’n fa una presentació oral final.Cal recordar també que l’assignatura s’imparteix íntegrament en anglès.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

L’avaluació té lloc al llarg de tot el curs, i la qualificació final combina un seguit d’activitats avaluables (45 % de la nota final) i un examen final (55 %):

a) Activitats avaluables (45 %)
Consisteixen en una prova, que es fa a la meitat del curs i que inclou gairebé la meitat del contingut de l’assignatura (20 %), i un informe individual d’una de les pràctiques de laboratori (12,5 %). Com a activitat voluntària, Es pot millorar la nota intentant resoldre una sèrie de problemes a classe.

b) Examen final (55 %)
Té l’objectiu d’avaluar el nivell d’assimilació i comprensió del contingut de l’assignatura, incloent-hi la teoria, els problemes pràctics i les pràctiques de laboratori. L’examen pot incloure qualsevol de les activitats següents: preguntes i solució de problemes, preguntes de resposta múltiple i preguntes obertes amb una extensió limitada.

Concretament, es té en compte el grau d’assoliment dels aspectes següents:
— Comprensió dels principis físics bàsics en el context de les biomolècules i les cèl·lules.
— Comprensió dels principis físics bàsics subjacents en les tècniques actuals per estudiar biomolècules i cèl·lules.
— Habilitats aplicables a la producció de solucions quantitatives als problemes físics relacionats amb biomolècules i cèl·lules.

Per poder fer la mitjana amb les notes de les activitats avaluables (45 % de la nota final), cal obtenir una nota mínima de 3,5 punts en l’examen final (55 %). Per aprovar l’assignatura, cal obtenir una nota final de 5 punts com a mínim. L’alumnat que assoleixi una nota inferior als 5 punts pot presentar-se a l’examen de reavaluació, la nota del qual substituirà la de l’examen final de la convocatòria ordinària en el càlcul de la nota final de l’assignatura.

 

Avaluació única

L’avaluació única consisteix en un sol examen, que té l’objectiu d’avaluar el nivell d’assimilació i comprensió dels continguts de l’assignatura, incloent-hi la teoria, els problemes pràctics i les pràctiques de laboratori.