| Biologia estructural | Codi: M0.159 : 5 |
El món real en el qual les molècules biològiques exerceixen la seva funció és tridimensional. No és casualitat, llavors, que la forma en què s'activen o s'inhibeixen els diferents compostos que formen part de les nostres rutes metabòliques depenguin de la seva forma (en tres dimensions), i no solament del seu contingut. La conformació estructural d'una proteïna no s'estableix a l'atzar, donada la seva importància, sinó que ve donada per la seqüència primària d'aminoàcids o de nucleòtids que la constitueixen.
L'objecte essencial d'estudi de la bioinformática són les seqüències. No obstant això, a partir de l'estudi unidimensional d'aquestes no és possible desentranyar per què unes molècules actuen sobre unes altres o el resultat que produeixen. Aquestes preguntes només poden ser respostes coneixent la configuració a l'espai que aquests compostos tenen, doncs d'aquesta depèn el tipus i efectivitat de les tasques que poden dur a terme.
Les proteïnes són els constituents essencials de les cèl·lules: realitzen múltiples tasques tant de suport com de transport de senyals, i sobretot de control i catalització d'innombrables reaccions. L'estudi de l'estructura d'aquestes és essencial per comprendre i modificar els processos que duen a terme. No obstant això, des del punt de vista tècnic (experimental) és molt difícil establir la forma d'aquesta estructura, com veurem durant el curs. És per això que la utilització de mètodes bioinformátics per a la detecció d'aquesta pot ser molt rellevant en el futur si aconsegueix millorar-se l'eficàcia que mostren actualment.
Aquesta assignatura estarà focalitzada en l'estudi de les proteïnes, la determinació experimental de la seva estructura, la predicció computacional, el modelatge molecular i finalment, la seva prometedora aplicació a l'àrea del disseny computacional de fàrmacs. No obstant això, també s'introduiran els conceptes bàsics referents a l'estructura dels àcids nuclèics donada la seva elevada importància en molts processos de regulació gènica dins de les cèl·lules.
La asignatura Biología Estructural es una asignatura optativa que se enmarca en el Módulo Bioinformática del pla d'estudis.
Els camps professionals en els quals es projecta inclouen la química computacional i el disseny computacional de fàrmacs, inclosos en l'I+D de la majoria d'empreses farmacèutiques. També s'orienta cap a centres públics de recerca en els quals fa falta un coneixement profund de les estructures biològiques per poder determinar causes biològiques de certes malalties, així com la seva aplicació en la medicina personalitzada.
Com a coneixements previs per cursar l'assignatura es requereix haver fet l'assignatura Biologia Molecular.
Un cop finalitzat aquest mòdul, l'estudiant haurà d'estar familiaritzat amb les funcions biològiques essencials de les proteïnes, els seus components estructurals, les possibles conformacions estructurals que poden adoptar, les formes en les quals aquestes conformacions poden ser determinades, i com aquesta informació pot ser útil en posteriors estudis de disseny de fàrmacs.
En particular són objectius bàsics:
1. Conèixer la naturalesa química, estructura, propietats i funció dels aminoàcids i dels nucleòtids.
2. Conèixer les característiques i propietats de l'enllaç peptídic per comprendre la flexibilitat de les proteïnes.
3. Conèixer les funcions i els nivells estructurals (primària, secundària, terciària, quaternària) de biomolècules.
4. Comprendre l'estructura de l'ADN i l'ARN i el seu important significat funcional.
5. Reconèixer i diferenciar els diferents motius estructurals de les conformacions de les proteïnes per comprendre la seva estreta relació amb la funció biològica que exerceixen.
6. Entendre la classificació de proteïnes segons plegaments i famílies, i ser capaç de fer cerques en bases de dades.
7. Ser capaç de visualitzar biomolècules amb el programari adequat.
8. Apreciar els avenços i utilitat de la cristal·lografia de difracció per rajos X, de la ressonància magnètica nuclear i d'altres tècniques empleades en l'estudi de l'estructura i el plegament de les proteïnes.
9. Conèixer les diferents tècniques de predicció computacional: homologia, reconeixement de plegamet (threading), ab initio.
10. Entendre la importància del modelatge molecular per entendre les característiques principals de les interaccionis proteïna-lligant.
11. Comprendre les diferents tècniques de disseny de fàrmacs que s'utilitzen en l'actualitat.
Competències bàsiques i generals:
CG1- Capacitat per aplicar coneixements i resoldre problemes en l'àmbit de la Bioinformática i la Bioestadística, tant en entorns coneguts com en entorns nous.
CG2- Capacitat per a la recerca, el desenvolupament i la innovació en centres tecnològics, universitats i empreses en l'àmbit de la Bioinformática i la Bioestadística.
CG3- Capacitat de cerca, gestió i ús d'informació i recursos en l'àmbit de la Bioinformática i la Bioestadística.
Competències transversals:
CT1- Capacitat d'iniciativa, d'automotivació i de treballar de forma independent.
CT2- Capacitat per a la comunicació oral i escrita per a la vida acadèmica i professional.
CT3- Capacitat per proposar solucions innovadores i prendre de decisions.
CT5- Capacitat per a la comprensió, l'anàlisi i la síntesi.
Competències específiques:
CE1- Comprendre les bases moleculars i les tècniques experimentals estàndards més comuns en les recerques òmiques (genòmica, transcriptòmica, proteòmica, metabolòmica, interactòmica, etc.).
CE8- Conèixer les principals bases de dades biològiques públiques i saber com explotar la informació.
CE13- Conèixer les aplicacions informàtiques d'ús més freqüent en bioinformática i bioestadística.
CE16- Conèixer les tècniques experimentals per resoldre el problema de detecció d'estructura de proteïnes i els mètodes de predicció d'estructura.
La asignatura está estructurada en 4 mòduls o unitats:
1. Estructura de biomolècules
1.1. Biomolèculas
1.2. Estructura de proteïnes
1.2.1. Estructura primària
1.2.2. Estructura secundària
1.2.3. Estructura terciària
1.2.4. Estructura cuaternària. Subunitat
1.3 Estructura de àcids nucleics
1.3.1. Estructura primària
1.3.2. Estructura secundària
1.3.3. Estructura terciària
1.4. Estat nadiu. Desnaturalització
2. Plegament de proteïnes
2.1. Plegament de proteïnes: estructura tridimensional
2.1.1. Relació entre plegament i seqüència d'aminoàcids
2.1.2. Termodinàmica del plegament
2.1.3. Tècniques per estudiar el plegament de proteïnes
2.2 Motius estructurals
2.2.1. Tipus de motius estructurals
2.3 Dominis estructurals
2.4. Famílies de proteïnes
2.5. Bases de dades: PFam, PROSITE, InterPro, SCOP, CATH, HOMSTRAD
2.6 Visualització de biomolècules. Jmol
3. Determinació i predicció d'estructura
3.1. Determinació d'estructura. Mètodes experimentals
3.2. Proteïnes globulars
3.3. Cristal·lografia de raigs X
3.4. Ressonància magnètica nuclear (RMN)
3.5. Predicció d'estructura
3.5.1. Predicció d'estructura secundària
3.5.2. Predicció d'estructura terciària
3.6. Alineament de seqüències
3.6.1. Alineaments locals, globals i híbrids
3.6.2. Alineament múltiple de seqüències
3.6.3. Alineament estructural
3.7 Modelat comparatiu de proteïnes
3.7.1. Modelat per homologia
3.7.2. Reconeixement de plegament
3.8. Modelat ab initio de proteïnes
3.9. Predicció de la geometria de les cadenas laterals
4. Modelat molecular i disseny de fàrmacs
4.1. Modelat molecular
4.2. Mecànica molecular
4.3. Dinàmica molecular
4.4. Receptors
4.4.1. Receptors de proteïna G
4.5. Ligands
4.6. Diseny de fàrmacs
4.7. Diseny de fàrmacos basat en receptor. Acoplament molecular
4.7.1 Muestreig de l'orientació del ligand en la cavitat del receptor
4.7.2 Cribatge de la interacció ligand-receptor
4.8. Diseny de fármacs basat en ligando. QSAR
4.9. Farmacodinàmica
4.10. Interaccions entre proteïnes
4.11. Quimioinformàtica. Quimiogenòmica
A la UOC, l'avaluació generalment és virtual. S'estructura entorn de l'avaluació contínua, que inclou diferents activitats o reptes; l'avaluació final, que es porta a terme mitjançant proves o exàmens, i el treball final de la titulació.
Les activitats o proves d'avaluació poden ser escrites i/o audiovisuals, amb preguntes aleatòries, proves orals síncrones o asíncrones, etc., d'acord amb el que decideixi cada equip docent. Els treballs finals representen el tancament d'un procés formatiu que implica la realització d'un treball original i tutoritzat que té com a objectiu demostrar l'adquisició competencial feta al llarg del programa.
Per verificar la identitat de l'estudiant i l'autoria de les proves d'avaluació, la UOC es reserva la potestat d'aplicar diferents sistemes de reconeixement de la identitat i de detecció del plagi. Amb aquest objectiu, la UOC pot dur a terme enregistrament audiovisual o fer servir mètodes o tècniques de supervisió durant l'execució de qualsevol activitat acadèmica.
Així mateix, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús de dispositius electrònics (micròfons, càmeres o altres eines) o programari específic durant l'avaluació. És responsabilitat de l'estudiant assegurar que aquests dispositius funcionen correctament.
El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat de les activitats acadèmiques. Al web sobre integritat acadèmica i plagi de la UOC hi ha més informació respecte d'aquesta qüestió.
La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; la suplantació d'identitat; l'acceptació o l'obtenció de qualsevol activitat acadèmica a canvi d'una contraprestació o no; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o l'ús de material, programari o dispositius no autoritzats en el pla docent o l'enunciat de l'activitat acadèmica, inclosa la intel·ligència artificial i la traducció automàtica, entre altres, són conductes irregulars en l'avaluació que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.
Aquestes conductes irregulars poden comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent -incloses les proves finals- o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials, programari o dispositius no autoritzats durant les proves (com l'ús d'intel·ligència artificial no permesa, xarxes socials o cercadors d'informació a internet), perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, per la compravenda d'activitats acadèmiques, o perquè s'ha dut a terme qualsevol altra conducta irregular.
Així mateix, i d'acord amb la normativa acadèmica, les conductes irregulars en l'avaluació també poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui, de conformitat amb el que estableix la normativa de convivència de la UOC.
En el marc del procés d'avaluació, la UOC es reserva la potestat de:
- Sol·licitar a l'estudiant que acrediti la seva identitat segons el que estableix la normativa acadèmica.
- Sol·licitar a l'estudiant que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació, tant en l'avaluació contínua com en l'avaluació final, per mitjà d'una entrevista oral síncrona, que pot ser objecte d'enregistrament audiovisual, o pels mitjans que estableixi la Universitat. Aquests mitjans tenen l'objectiu de verificar els coneixements i les competències que garanteixin la identitat de l'estudiant. Si no és possible garantir que l'estudiant és l'autor de la prova, aquesta pot ser qualificada amb una D, en el cas de l'avaluació contínua, o amb un suspens, en el cas de l'avaluació final.
Intel·ligència artificial en el marc de l'avaluació
La UOC reconeix el valor i el potencial de la intel·ligència artificial (IA) en l'àmbit educatiu, alhora que posa de manifest els riscos que comporta si no s'utilitza de manera ètica, crítica i responsable. En aquest sentit, en cada activitat d'avaluació s'informarà l'estudiantat sobre les eines i els recursos d'IA que es poden utilitzar i en quines condicions. Per la seva banda, l'estudiantat es compromet a seguir les indicacions de la UOC a l'hora de dur a terme les activitats d'avaluació i de citar les eines utilitzades i, concretament, a identificar els textos o les imatges generats per sistemes d'IA, els quals no podrà presentar com si fossin propis.
Amb relació a fer servir o no la IA per resoldre una activitat, l'enunciat de les activitats d'avaluació indica les limitacions en l'ús d'aquestes eines. Cal tenir en compte que fer-les servir de manera inadequada, com ara en activitats en què no estan permeses o no citar-les en les activitats en què sí que ho estan, es pot considerar una conducta irregular en l'avaluació. En cas de dubte, es recomana que, abans de lliurar l'activitat, es faci arribar una consulta al professorat col·laborador de l'aula.
|
L'assignatura només es pot aprovar amb el seguiment i la superació de l'avaluació contínua (AC). La qualificació final de l'assignatura és la nota obtinguda a l'AC. |