Información de la asignatura

1. Detalles de la asignatura

1.1. Materia

Neurobiología Molecular (Itinerario de Biomedicina Molecular / Itinerario de Biología Molecular y sus Aplicaciones)

1.2. Carácter

Optativa

1.3. Nivel

531 - Grado (MECES 2)
829 - Estudios Propios (MECES 2)

1.4. Curso

531 - Graduado/a en Bioquímica: 4
829 - Microtítulo en Biología Molecular para Ciencias Experimentales: 1

1.5. Semestre

Primer semestre

1.6. Número de créditos ECTS

6.0

1.7. Idioma

Español

1.8. Requisitos previos

Ninguno.

1.9. Recomendaciones

Es muy recomendable haber superado las asignaturas correspondientes a los tres primeros cursos del Grado en Bioquímica y estar familiarizado con los conceptos impartidos en las asignaturas:

18203 – Células, Tejidos y Órganos

18215 - “Fisiología I”

18221 y 18226- “Organización y Control Celular I y II”

18224 y 18227 - “Bases Moleculares de la Patología I y II”.

Disponer de un nivel de inglés que permita al alumno leer bibliografía de consulta.

1.10. Requisitos mínimos de asistencia

La asistencia a las clases teóricas es muy recomendable. La asistencia a las clases prácticas es obligatoria.

1.11. Coordinador/a de la asignatura

Francisco Javier Diez Guerra

1.12. Competencias y resultados del aprendizaje

1.12.1. Competencias / Resultados del proceso de formación y aprendizaje

Competencias generales

CG1.- Poseer y comprender los conocimientos fundamentales acerca de la organización y función de los sistemas biológicos en los niveles celular y molecular, siendo capaces de discernir los diferentes mecanismos moleculares y las transformaciones químicas responsables de un proceso biológico. Estos conocimientos se apoyarán en los libros de texto avanzadas, pero también incluirán algunos aspectos de fuentes de la literatura científica de la vanguardia del conocimiento en el ámbito de la Bioquímica y Biología Molecular.

CG2.- Saber aplicar los conocimientos en Bioquímica y Biología Molecular al mundo profesional, especialmente en las áreas de investigación y docencia, y de actividades biosanitarias, incluyendo la capacidad de resolución de cuestiones y problemas en el ámbito de las Biociencias Moleculares utilizando el método científico.

CG3.- Capacidad de reunir e interpretar datos relevantes dentro del área de la Bioquímica y Biología Molecular, así como de extraer conclusiones y reflexionar críticamente sobre las mismas en distintos temas relevantes en el ámbito de las Biociencias Moleculares.

CG4.- Capacidad para transmitir información, ideas, problemas y soluciones dentro del área de la Bioquímica y Biología Molecular, incluyendo la capacidad de comunicar aspectos fundamentales de su actividad profesional a otros profesionales de su área, o de áreas afines, y a un público no especializado

CG5.- Haber desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores de especialización con un alto grado de autonomía, incluyendo la capacidad de asimilación de las distintas innovaciones científicas y tecnológicas que se vayan produciendo en el ámbito de las Biociencias Moleculares.

Competencias transversales

CT1.- Capacidad de razonamiento crítico y autocrítico.

CT2.- Capacidad para trabajar en equipo de forma colaborativa y con responsabilidad compartida.

CT3.- Compromiso ético y preocupación por la deontología profesional.

CT4.- Capacidad de aprendizaje y trabajo autónomo.

CT5.- Capacidad para aplicar los principios del método científico.

CT6.- Capacidad para reconocer y analizar un problema, identificando sus componentes esenciales, y planear una estrategia científica para resolverlo.

CT7.- Capacidad de utilizar las herramientas informáticas básicas para la comunicación, la búsqueda de información, y el tratamiento de datos en su actividad profesional.

CT8.- Capacidad de lectura de textos científicos en inglés.

CT9.- Capacidad de comunicar información científica de manera clara y eficaz, incluyendo la capacidad de presentar un trabajo, de forma oral y escrita, a una audiencia profesional, y la de entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas.

Competencias específicas

CE1.- Entender las bases físicas y químicas de los procesos biológicos a nivel celular y molecular y conocer las herramientas empleadas para investigarlas y adquirir las habilidades matemáticas, estadísticas e informáticas para obtener, analizar e interpretar datos de sistemas biológicos.

CE8.- Comprender los principales procesos fisiológicos de los organismos multicelulares, con especial énfasis en la especie humana, así como comprender las bases moleculares de dichos procesos fisiológicos.

CE10.- Tener una visión integrada del funcionamiento celular (incluyendo el metabolismo y la expresión génica), abarcando su regulación y la relación entre los diferentes compartimentos celulares.

CE11.- Tener una visión integrada de los sistemas de comunicación intercelular y de señalización intracelular que regulan la proliferación, diferenciación, desarrollo y función de los tejidos y órganos, para así comprender cómo la complejidad de las interacciones moleculares determina el fenotipo de los organismos vivos, con un énfasis especial en el organismo humano.

CE12.- Conocer y entender las alteraciones bioquímicas, moleculares y genéticas que ocurren en las patologías humanas y evaluar de forma crítica cómo se usan para establecer el diagnóstico y la prognosis.

CE14.- Conocer los principales problemas actuales y los retos futuros de las Biociencias Moleculares, así como las implicaciones éticas y sociales de las aplicaciones prácticas de la Bioquímica y Biología Molecular en los sectores sanitario y biotecnológico.

CE19.- Capacidad de plantear hipótesis y resolver problemas empleando el método científico, así como de entender las limitaciones de las aproximaciones experimentales.

COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA:

- Conocer los procesos celulares y moleculares que subyacen al desarrollo del sistema nervioso, con énfasis en vertebrados y en la caracterización de las señales intrínsecas y extrínsecas implicadas en su regulación. 

- Conocer las bases moleculares de la generación y regulación de los potenciales eléctricos a través de las membranas de las células nerviosas, haciendo hincapié en los distintos tipos de canales iónicos y la relación entre su estructura y su función. 

- Conocer en profundidad los mecanismos moleculares que subyacen a la transmisión sináptica, en sus elementos presináptico y postsináptico, destacando los procesos de liberación de neurotransmisores y la señalización a través de los distintos receptores de membrana.

-  Conocer los fundamentos moleculares y celulares de la plasticidad sináptica y su relevancia en el aprendizaje y la memoria.

- Conocer la etiología molecular y celular de algunas enfermedades neurológicas.

1.12.2. Resultados de aprendizaje

1. Analizar los resultados científicos en el campo de la neurobiología relacionando los conocimientos básicos con las enfermedades humanas. 
2. Entender el funcionamiento y los resultados de las técnicas utilizadas en la investigación básica y clínica en el área de las neurociencias. 
3. Entender, preparar y exponer temas de actualidad relacionados con la neurobiología.

1.12.3. Objetivos de la asignatura

El objetivo principal de esta asignatura es construir sobre los fundamentos generales de la organización estructural y funcional del sistema nervioso de mamíferos, un conocimiento avanzado de los procesos celulares y moleculares que subyacen al desarrollo, el funcionamiento y parte de la patología del sistema nervioso.  Estos conocimientos son imprescindibles para comprender, analizar de forma crítica y participar en los avances que se producen actualmente en los distintos ámbitos de las Neurociencias.

1.13. Contenidos del programa

1.- Desarrollo del Sistema Nervioso I: Inducción Neural y Regionalización del Sistema Nervioso.

Inducción neural: interacciones del tejido nervioso con tejidos adyacentes, la entidad molecular del inductor neural. Polaridad y Segmentación: identidad regional del Sistema nervioso, polaridad dorso-ventral en el tubo neural, el eje antero-posterior y los genes “homeobox”. Cresta neural y derivados.

2.- Desarrollo del Sistema Nervioso II: Generación y Diversificación Celular.

Control de la proliferación celular: “neural embryonic stem cells”, progenitores neurales. Generación de neuronas y glías. Histogénesis de la corteza cerebral y la corteza cerebelosa. Migración y especificación celular. Neurogénesis en el estadío adulto.

 3.- Desarrollo del Sistema Nervioso III: Elongación y Guía Axonal.

Formación de dendritas y axones: El cono de crecimiento. Adhesión y señalización en la guía axonal. Factores para la Atracción y la Repulsión: Gradientes, información local. Selección de objetivos: Quimioespecificidad, la familia de las efrinas. Muerte neuronal: factores tróficos y supervivencia.

4.- Desarrollo del Sistema Nervioso IV: Formación de Contactos Sinápticos.

La decisión de formar una sinapsis. Agrupamiento de receptores y diferenciación de la unión neuromuscular. Proteínas de ensamblaje pre- y postsinápticas en el Sistema Nervioso Central. La maduración de la función sináptica depende de actividad.

5.- Desarrollo del Sistema Nervioso V: Refinamiento de circuitos.

Influencia de la interacción con el entorno. Periodos críticos. Eliminación de sinapsis funcionales: mecanismos implicados. Plasticidad de los contactos sinápticos inhibitorios. Modificación de circuitos en función de la experiencia.

6.- Reparación y Regeneración en el Sistema Nervioso.

Degeneración axonal en el Sistema Nervioso Central y Periférico. Factores que favorecen o inhiben el recrecimiento axonal tras el daño cerebral. Formación de nuevos contactos y recuperación funcional. Neurogénesis en el sistema nervioso adulto. Terapias regenerativas: Estimulación de la neurogénesis, trasplantes de neuronas o progenitores neuronales.

7.- Fenómenos eléctricos en las células nerviosas: Canales iónicos

Potencial de membrana y potencial de acción. Técnicas de voltage-clamp y patch-clamp. Estructura molecular y características generales de los canales iónicos. Familias génicas de canales iónicos. Patología molecular: Canalopatías

8.- La transmisión sináptica I: aspectos pre-sinápticos.

Sinápsis eléctrica y química. Organización del terminal nervioso. Tipos de neurotransmisores. Etapas de la neurotransmisión química (síntesis y almacenamiento, liberación, ciclo de las vesículas sinápticas, terminación). Transportadores de neurotransmisores. La sinapsis neuromuscular: receptor nicotínico de acetilcolina. Miastenias y botulismo.

9.- La transmisión sinaptica II: aspectos post-sinápticos.

Organización del elemento post-sináptico. Receptores ionotrópicos: Gabaérgicos, glicinérgicos y glutamatérgicos. Modulación de la transmisión sináptica: Receptores metabotrópicos y receptores tirosina kinasas (RTKs). Señalización intracelular local. Mensajeros retrógrados. Potenciales post-sinápticos: integración temporal y espacial.

10.- Bases moleculares de la plasticidad sináptica.

Plasticidad a corto y a largo plazo. Modelos para estudiar el aprendizaje y la memoria. Habituación, sensibilización y condicionamiento en Aplysia. Potenciación y depresión en sinápsis de hipocampo (LTP y LTD): Mecanismos moleculares, inducción, mantenimiento, aspectos pre-sinápticos y post-sinápticos, mensajeros retrógrados. Plasticidad dependiente de coincidencia temporal (STD-LTP).

11.- Funciones complejas del Sistema Nervioso.

Ritmos circadianos. Sueño, vigilia y conciencia. Emociones: sistema límbico, amígdala. Memoria: categorías temporales, consolidación y “priming”. Memoria declarativa o explícita y no declarativa o implícita.

12.- Bases moleculares de la percepción del dolor.

Nociceptores. Vías nerviosas de transmisión de la señal dolorosa (cordón espinal, tálamo, corteza cerebral). Hiperalgesia y alodínia. Control endógeno del dolor: opiáceos endógenos, receptores. Mecanismo de acción de la morfina en el control del dolor. Tolerancia y adicción a opiáceos.

13.- Patologías de los procesos mentales.

Trastornos afectivos y de la personalidad (depresión, esquizofrenia). Trastornos del desarrollo neurológico con alteraciones cognitivas: Autismo, Síndrome X Frágil, Síndrome de Rett, Síndrome de Down.

14.- Bases Moleculares y Celulares de la Epilepsia.

Clasificación de ataques epilépticos y epilepsias: etiología, síntomas y fenotipos. Ataques parciales (focales) y ataques generalizados (primarios). Foco epiléptico. Propagación de la actividad epiléptica. Circuitos tálamo-corticales. Daño cerebral. Impacto de la enfermedad en la población.

CONTENIDOS PRÁCTICOS:

Están planteados dos bloques de prácticas:

-Identificación mediante histología y/o inmunohistoquímica de distintos tipos celulares del sistema nervioso y de nichos neurogénicos en el cerebro de rata o ratón.

-Fraccionamiento subcelular y caracterización de tejido cerebral mediante centrifugación diferencial y posterior análisis por Western blot

1.14. Referencias de consulta

Neuroscience, Fifth Edition

Edited by Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall,

Anthony-Samuel LaMantia, Leonard E. White

Editorial Sinauer, 2012

Principles of Neural Science, 5th Edition (2012)

Kandel, ER, Schwartz, JH, Jessell, TH, Siegelbaum, SA, Hudspeth, AJ.

McGraw-Hill. ISBN-13: 978-0071390118.

Development of the Nervous System, 3rd Edition (2011)

Dan H. Sanes, Thomas A. Reh, William A. Harris

Academic Press, ISBN-13: 978-0123745392.

From Neuron to Brain, 5th Edition (2011)

Nicholls, JG, Martin, RA, Fuchs, PA, Brown, DA, Diamond, ME Weisblat, D.

Sinauer Associates. ISBN-13: 978-0878936090.

Neuroscience: Exploring the Brain, 4th Edition (2015)

Mark F. Bear, Barry W. Connors and Michael A. Paradiso

Lippincott Williams & Wilkins Publishers. ISBN-13: 978-0781778176.

From Molecules to Networks: An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience, 3rd Edition (2014)

John H. Byrne, Ruth Heidelberger & M. Neal Waxham.

Academic Press. ASIN: B00KPQZJKK.

Basic Neurochemistry: Principles of Molecular, Cellular, and Medical Neurobiology, 8th Edition (2011)

Scott Brady, George Siegel, R. Wayne Albers and Donald Price

Academic Press. ISBN-13: 978-0123749475.

Ion Channels of Excitable Membranes, 3rd Edition (2001)

Bertil Hille

Sinauer Associates.  ISBN-13: 978-0878933211

Neurobiology: From Molecular Basis to Disease (2008)

R. A. Meyers

Wiley-Blackwell. ISBN-13: 978-3527322930.

2. Metodologías docentes y tiempo de trabajo del estudiante

2.1. Presencialidad

2.2. Relación de actividades formativas

Actividades presenciales

- Clases de teoría y casos prácticos aula: 3 sesiones por semana durante la duración del curso.

Exposiciones del profesor de los contenidos fundamentales de cada tema. En las sesiones se utilizarán presentaciones cuyos contenidos se pondrán a disposición de los alumnos en formato pdf a través de la plataforma Moodle de la UAM. Resolución de casos prácticos relacionados con temas concretos de actualidad y problemas relacionados con los contenidos del programa.

Se estimulará la participación proponiendo cuestiones concretas durante las exposiciones y promoviendo el debate.

- Clases Prácticas: Se realizarán un total de 5 sesiones prácticas en días consecutivos, con una duración aproximada de 4 horas cada una. Los estudiantes matriculados se distribuirán en grupos que realizarán las prácticas de forma simultánea en los laboratorios docentes.

En las clases prácticas se proporcionará un guion a los alumnos. Cada sesión comenzará con una explicación de la actividad a desarrollar, que incluirá: objetivos, metodología, resultados previsibles, análisis y su presentación en un cuaderno de laboratorio. Tras su finalización, se realizará un seminario de puesta en común y discusión de resultados.

Estas actividades están relacionadas con la adquisición de las competencias señaladas en el apartado 1.11 (Objetivos del Curso).

3. Sistemas de evaluación y porcentaje en la calificación final

3.1. Convocatoria ordinaria

1. Controles de progreso: 

Se realizarán hasta dos controles de progreso correspondientes a bloques temáticos definidos del programa, con el fin de evaluar la comprensión y capacidad de manejo de los conceptos explicados en clase. Estas pruebas constarán de dos partes: una parte más teórica de preguntas cortas, preguntas de tipo test o desarrollos cortos y otra parte de resolución de problemas o casos prácticos.

Los resultados de estos controles constituyen indicadores relevantes tanto para los docentes como para los estudiantes. Los profesores obtienen una estimación real de la asimilación de conceptos y los estudiantes una experiencia directa del método de evaluación y una estimación de su rendimiento, que tendrán en cuenta para modificar, si fuera necesario, su método de estudio o dedicación.

El rendimiento en las actividades de evaluación será evaluado con hasta un 50% de la calificación final. Las notas obtenidas en estos controles se utilizarán para ponderar en la calificación final (25% cada control) solamente en el caso de superar la calificación del examen final.

2. Examen de prácticas:

Se realizará una prueba escrita de compresión y manejo de los conceptos utilizados para el desarrollo de las sesiones prácticas. El rendimiento alcanzado en esta prueba supondrá un 15% de la calificación final. Esta prueba se realizará al mismo tiempo que el examen final.

3. Examen final:

- El examen final será una prueba escrita que constará igualmente de dos partes: una parte más teórica de preguntas cortas, preguntas de tipo test o desarrollos cortos y otra parte de resolución de problemas o casos prácticos. Se realizará al término de las clases programadas, en fecha que determine el horario oficial, e incluirá todos los contenidos del temario.

Esta prueba evaluará el nivel de conocimiento alcanzado, su integración y la capacidad de aplicarlo en la resolución de problemas reales. El resultado obtenido en este examen supondrá al menos un 35% de la calificación final.

Para superar la asignatura es necesario obtener una puntuación mínima de 5 sobre 10 puntos posibles en el examen final.

3.1.1. Relación actividades de evaluación

3.2. Convocatoria extraordinaria

La evaluación extraordinaria consistirá en una prueba escrita realizada en el mismo formato que el examen final. Se utilizarán las calificaciones de las pruebas de evaluación continua si las hubiere, y solamente si fueron obtenidas en el mismo curso de la convocatoria. En cualquier caso, la calificación final de la prueba escrita deberá superar la calificación de 5. La calificación de las prácticas podrá ser reservada y utilizada solamente para el siguiente curso académico, en caso de haberse aprobado.

3.2.1. Relación actividades de evaluación

4. Cronograma orientativo

*Este cronograma tiene carácter orientativo y será revisado en el momento de conocer en detalle los horarios y distribución de las clases.

Los horarios oficiales se pueden consultar en la página web de la Facultad de Ciencias, Grado en Bioquímica.