Fundamentos de Sistemas Vivos

Objetivos

Desenvolver capacidades de integrar conhecimento sobre sistemas vivos, matéria e radiação eletromagnética, respetivas interações e ferramentas para o seu estudo. Os alunos devem: •conhecer mecanismos de regulação da expressão gênica, síntese proteica, controlo de vias metabólicas e ciclo celular •cultivar células e monitorizar o seu crescimento e metabolismo •compreender as interações da radiação eletromagnética com moléculas biologicamente relevantes •utilizar técnicas espectroscópicas e de microscopia ótica em aplicações • perceber os princípios de filogenia e evolução, classificação e organização da vida (tecidos, órgãos, organismos, populações e comunidades) • compreender os ciclos da matéria e fluxos de energia nos ecossistemas. •aprender os princípios da organização do genoma e análises de sequências de ADN/proteínas para inferir funções, metabolismo e filogenia do organismo •aprender ferramentas para genómica funcional e comparativa, transcriptómica e engenharia genética

Programa

A UC inclui os módulos de ensino: 1 A unidade de vida (a célula): metabolismo e bioenergética celular. Mitose, meiose e herança genética. ADN, ARNs e síntese de proteínas. Regulação e expressão de genes 2.Organização da vida. Bases de taxonomia e filogenia. Evolução. Tecidos, órgãos, organismos / populações. Comunidades biológicas. Ciclos de matéria e fluxos de energia nos ecossistemas. 3.Interacções luz-matéria. Espectroscopia Molecular: rotacional, vibracional, electrónica (absorção, fluorescência e fosforescência), RMN, Difração de Raios-X. Imagem Química e Biológica: microscopia de fluorescência, infra-vermelho, e Raman. Aplicações: composição e caracterização estrutural, biossensors e biomoléculas 4.Engenharia de vida. ómicas e bioinformática (foco em sequências de DNA). Engenharia genética, genomas e biologia sintética. 5.Tecnologias baseadas na vida e seu impacto na sociedade

Pré Requisitos

Os alunos devem ter frequentado a unidade curricular estrutura da matéria.

Competências Transversais

Seminário sobre aplicações tecnológicas do conhecimento sobre funcionamento de sistemas vivos (ex. células microbianas, vegetais e animais e seu metabolismo) com impacto em biotecnologia, ambiente, indústria alimentar e sector da saúde. O módulo 5 irá promover a prática de aprendizagem autónoma e comunicação de conhecimentos, através da preparação de vídeos/apresentações. Os alunos devem desenvolver capacidades para preparar e comunicar o conhecimento científico de forma formal e clara no formato de apresentações concisas e/ou vídeos, abordando temas contemporâneos nas grandes áreas da biotecnologia e engenharia biológica de forma multidisciplinar. Durante as aulas laboratoriais e preparação dos seminários, os alunos desenvolverão competências intrapessoais em grupo (produtividade e gestão do tempo), interpessoal (comunicação oral, trabalho em equipa e liderança) e competências em literacia da informação e dos media (procura e gestão da informação).

Componente Laboratorial

Laboratório. Laboratório do módulo 2, em Biologia Celular, inclui monitorização do crescimento e metabolismo celular utilizando técnicas microbiológicas Laboratórios do modulo 3, com base em técnicas de fluorescência aplicadas a sensores de parâmetros ou analitos de processos biológicos, como pH, temperatura, espécies reativas de oxigénio, co-fatores. Espectroscopia de infravermelho e Raman para caracterizar material biológico. Aplicação de NMR ao estudo da dinâmica de proteínas. Laboratório in silico do módulo 4, inclui o uso de ferramentas de bioinformática com recurso a bancos de dados de genes, genomas e proteínas e modelos computacionais que permitem a análise da sequência do genoma, bem como visualização e estudo de estruturas tridimensionais de proteínas. Esta componente contribui para 2 ECTS da UC.

Componente de Programação

Os alunos irão aprender a organizar os dados obtidos experimentalmente, proceder aos cálculos necessários para obter resultados significativos, comunicar esses resultados de forma clara e eficaz e fazer a interpretação dos mesmos (módulo 1). Os alunos irão aprender a usar software de processamento de imagem de forma a traduzir os dados obtidos por técnicas de espectroscopia e microscopia em resultados biológicos relevantes (módulo 3). Os alunos irão também desenvolver capacidades na área de bioinformática, aprendendo na prática a exploração de bancos de dados de sequências de ácidos nucleicos e proteínas, análises de homologias de ADN/proteínas e a dedução de árvores filogenéticas (módulo 4). Por fim, os alunos irão produzir vídeos sobre tecnologias com impacto alto, desenvolvidas com base na aplicação de conhecimentos sobre funcionamento de sistemas vivos (módulo 5). Esta contribuição representa 1 ECTS da UC.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.