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Academic Year/course: 2022/23

446 - Degree in Biotechnology


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
27131 - Biophysics
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
446 - Degree in Biotechnology
ECTS:
6.0
Year:
---
Semester:
---
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

This subject focuses on the knowledge of the physical and physico-chemical principles of the behavior of cellular biomolecules with the aim of understanding the regulation of metabolic processes, the processes of transformation of energy or the bioelectric phenomena that sustain the vital functions of cells and organisms.

The general aim of the subject is to teach the students these biophysical foundations, particularly those involving proteins and membranes, so that they understand the potential use of biomolecules and biophysical methodologies as powerful tools in biotechnological and biomedical applications.

We will address different aspects of Molecular Biophysics, particularly the stability of biological molecules, the transformation of biological energy and the dynamics of biological processes, making special emphasis on the biophysical mechanisms that lead to relevant cellular signals or the development of conformational diseases. We will also study the biophysics of biological membranes and their particular involvement in cell bioenergetics and bioelectric phenomena in the nervous system.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), so that the acquisition of the learning outcomes of the subject provides training and competence to contribute to some extent to their achievement.

- Goal 3: Health and well-being.

- Goal 7: Affordable and clean energy.

- Goal 9: Industry, innovation and infrastructure

1.2. Context and importance of this course in the degree

Biophysics is taught in the first semester of the fourth year of the Degree in Biotechnology and belongs to the optional training module. It has a workload of 6 ECTS, 3 theoretic and 3 practical (of which 1 ECTS will be practical cases and 2 ECTS laboratory and computer practical activities). At this stage of their degree students already have a strong methodological and theoretical background, and are aware of the potential of biomolecules in biotechnology. In this context, biophysical research shares niche with biochemistry, molecular biology, biomedicine, physiology, nanotechnology, bioengineering, computational biology, biomechanics, developmental biology and systems biology. Likewise, biophysical methods have multiple applications in the fields of biomedicine and biotechnology.

In this subject the student will acquire general understanding of the biophysical principles of the behavior of proteins and lipid membranes, as well as their modes of interaction and the processes in which they are involved. At the same time, these processes will be linked to the development of biotechnological applications based on these biomolecules.

In the lab sessions, students will put into practice the knowledge acquired in the theoretical sessions and will develop additional laboratory skills associated with the understanding and realization of experimental protocols, the use of instrumental techniques, the search and screening for information and  the analysis, discussion and communication of results.

1.3. Recommendations to take this course

* To have completed the following subjects: Structure of Macromolecules, Biochemistry, Molecular Biology, Genetic engineering and Bioinformatics (the last two are recommended but not necessary)

* To perform regular and continued work throughout the course, participating actively in the theoretical classes, practices and tutorials, and solving the exercises and problems.

Students are also encouraged to consult specific books related to the subject, in addition to the material provided by the teacher.

2. Learning goals

2.1. Competences

Upon completion of the course students will be competent for

  • Understanding the basic principles of thermodynamics applied to biomolecular interactions and conformational stability.
  • Identifying why alterations in the conformational stability of a biomolecule or in its ability to establish interactions with others can be the origin of the development of a disease.
  • Understanding the strategies more commonly used by living organisms during the transformation of biological energy.
  • Identifying the processes that keep the bioelectric signaling phenomena, particularly in eukaryotic cells, and their regulation.
  • Using the knowledge gained as an opportunity to design biotechnological and biomedical tools
  • Identifying the basic tools of biophysical methods and their applications, and using them to determine physical and chemical quantitative parameters of biomolecules and biological processes.
  • Choosing and using the right biophysical tools to obtain structure-function relationships in biological molecules.
  • Designing experiments and critically analyzing results and conclusions.
  • Apply a multidisciplinar approach in the desing of biotechnological tools.
  • Informing, analyzing, and communicating scientific content.
  • Using computer tools to obtain, analyze and interpret data, and to understand simple models of biological processes at the molecular level.
  • Posing and solving questions and problems in the field of Biophysics related to biotechnological applications.
  • Transmitting basic concepts about the methodologies used.
  • Planning the application of biophysical methods to modulate the structure-function relationships in biomolecules.
  • Interpreting results of physical-chemical and spectroscopic techniques in terms of structure and function of biomolecules.
  • Analyzing quantitatively experimental results to determine kinetic or thermodynamic parameters of processes involving biomolecules.

2.2. Learning goals

  • To describe and understand the basic principles of thermodynamics applied to the interaction between biological molecules and their conformational stability.
  • To determine why changes in conformational stability of biomolecules or in its ability to establish intermolecular interactions are the origin of many human diseases.
  • To understand the biophysical principles that govern the stability and function of biological membranes
  • To understand the strategies more commonly used by living organisms during transformation of biological energy, as well as the dynamic and quantum effects that contribute to them.
  • To understand the basis of the membrane bioelectric processes and their regulation, particularly those of eukaryotic cells.
  • To use the knowledge gained in molecular biophysics to be able to design biotechnological and biomedical applications.
  • To identify the basic tools of biophysical methods and their applications, and to use them to quantitatively determine physical and chemical parameters of biomolecules and biological processes.

2.3. Importance of learning goals

Understanding the biophysical principles that govern the cellular processes is of fundamental relevance in order to be able to influence on them in a rational, controlled and efficient manner. In this context, the application of the knowledge on molecular biophysics and the biophysical methodology presented in this subject represents highly valuable theoretical and practical tools in the modern Biotechnology and Biomedicine sectors, which represent an important part of human activity. In addition, these sectors benefit from professionals with knowledge of the basic principles of different biophysical processes and techniques and their applications not only to understand the relevant cellular processes, but also for the development of biomedical and biotechnological applications with a multidisciplinar approach and direct impact in the society.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student should demonstrate that it has reached the intended learning outcomes reaching a minimum overall score of 5 points out of 10 in each of the proposed assessment activities. 

1 Theory exam. Written exam at the end of the semester. Specific competences will be assessed through a written exam that includes a part of multiple-choice questions and another part that will correspond to the resolution of short case theoretical issues/exercises. Usually: 20 test questions and 3 short/exercises questions (contribution to the note 40% / 60% respectively). It will be essential to obtain a mark of at least 5 out of 10 in each of these evaluation activities so that they can average together. This exam will take place on dates determined by faculty for this purpose during the official tests schedule. It is scored from 0 to 10.

2 Hands-on practical cases. Compulsory assistance and compulsory execution. Continuous assessment during their development. The student will prepare a short report (1 to 2 pages) with results and discussion of each practical issue. Reports will be presented through the Moodle platform at the end of the sessions in the computer class. Only reports submitted through the Moodle platform will be accepted. Those not delivered in time through Moodle platform will only reach a maximum mark of 5 (out of 10). It is scored from 0 to 10.

3 Resolution of exercises. Continuous assessment during exercise classes. Active participation during the resolution and discussion of the different exercises during face-to-face classes will be scored from 0 to 1.

4 General. Students must pass theory and practice (case studies + individual project) with a minimum mark of 5 out of 10, respectively.

5 Calculation of final mark and requirements to overcome the subject:

  • Final mark: Theory exam (80%) + practical studies (20%). Students can add up to 1 additional point for their active participation in the classes of exercises and in the discussions in master clases.
  • To overcome the course is indispensable to have 5 out of 10, both in the theory exam and practical case studies.
  • Fraud and total or partial plagiarism in any of the evaluation tests (including reports of practical sessions) will result in the failing of the subject with the minimum mark, besides the disciplinary action taken by the Commission of Guarantees for these cases.

 

In addition to the designated evaluation mode, those students that do not assist to the practical mandatory sessions or do not submit reports should pass a global test, which will judge the attainment of the learning outcomes outlined above. This test will consist on i) the theory examination on the same date and time as the rest of class mates and ii) an additional test of data analysis with the computer related with the practical cases. These two evaluation tasks will contribute to the final mark 50%/50% respectively.  

 

Dates will be determined by the faculty.

The syllabus that students should use to prepare the different tests is in the section 'Program' of this same teaching guide.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

Master classes. Face-to-face (3 ECTS). Projections of computer screen, including small animations, videos and online navigations will be used. The basic material will be provided to students through blended learning platform Moodle UNIZAR. Semi-present methodologies will be used to exchange information with the students.

Resolution of exercises. Face-to-face (1 ECTS). They will be interspersed with theoretical classes and the students will be responsible for the resolution of exercises previously provided by the professor. This part of the course requires teamwork and/or individual from the learner who has to solve the problems after the theoretical sessions and prior to face-to-face sessions.

Hands-on practical cases. Face-to-face and mandatory (2 ECTS). Laboratory and computer room. Students will conduct a series of 3 wet lab practices. These sessions will be followed by 2 others in the computer room where the results will be analyzed quantitatively and debated by the group. After the debate students will proceed to the elaboration of an individual report during the same session.

4.2. Learning tasks

MASTER CLASSES.

On campus. 3 ECTS credits (30 hours). Teachers will present the basic theoretical knowledge of the subject.

RESOLUTION OF EXERCISES.

On campus. 1 ECTS (10 hours). The student will apply the knowledge acquired in the classroom through the resolution of exercises. The Professor will share problems through the Moodle learning platform. In these sessions students will solve the problems, and the results will be discussed with the rest of the class and the teacher. Especially the board will be used. These activities will allow students to acquire the ability and skills needed to analyze and resolve problems related to the contents of the subject.

HANDS-ON PRACTICAL CASES. Face-to-face and mandatory. 2 ECTS (20 hours). The program will include 5 sessions of 4 hours. Three of these sessions will be conducted in the laboratory, one in the computer room and the last one will be a visit to a company that uses biophysical approaches in the development of vaccines and diagnostic kits. The teacher will distribute practical cases through the learning platform, will instruct the student in how to design and carry out experiments, and then how to deal with data, performing calculations and interpreting the results. These activities will help the student to acquire the ability and skills needed to analyze and resolve particular problems. The analysis of the results should lead to the preparation of a summary and their interpretation, within the schedule of the sessions in the computer room. This activity will encourage students to use different tools that they already know from other subjects or have been explained in the master classes. It will also stimulate the use by students of scientific material on network, to discuss and communicate their findings, knowledge and latest reasons underpinning them.

 

"Teaching and evaluation activities will be carried out in face-to-face mode, unless the rules issued by the competent authorities and the University of Zaragoza have them carried out on-line."

4.3. Syllabus

MASTER CLASSES

Molecular Biophysics

Theme 1. Principles of thermodynamics applied to biological systems.

Theme 2. Macromolecules: conformational and association equilibria. Conformational diseases and development of molecular chaperone-mediated strategies.

Theme 3. Macromolecules: biochemical balances in the cellular environment; macromolecular crowding, partition in different microenvironments, compartmentalization within membrane and membraneless organelles.

Theme 4. Biophysical tools based on molecular biophysics used in the development of diagnostic and diseasse treatment tools.

Bioenergetics and Biophotonics: biotechnological potential

Theme 5. Transport across biological membranes.

Theme 6. Transformation of biological energy: compounds rich in energy, gradients of ion concentration, electron transfer and electromagnetic radiation as biological energy sources. 

Theme 7. Kinetics and dynamics of cellular bioenergetics.

Theme 8. From molecular biophysics and bioenergetics to the design of  biotechnological and biomedical tools.

Neuroscience and Bioelectric phenomena

Theme 9. Ion channels and action potential. Transmitance of the nerve impulse along the axon.

Theme 10. Neurotransmission through synapses. Chemical synapses: fusion of vesicles, release of neurotransmitters and receptors (AMPAR, GABAR, AchR). Electrical synapses. Biophysical methods in neuroscience: Patch-clamp and super-resolution imaging.

Theme 11. Sensory reception.

 

RESOLUTION OF EXERCISES.

They will correspond to the topics of the master classes, will include theoretical questions and numerical exercises and will be interspersed with the master classes.

 

HANDS-ON PRACTICAL CASES

Case 1: Apomyoglobin preparation and determination of the myoglobin extinction coefficient.

Case 2: Experimental determination of the heme-apomyoglobin dissociation constant by differential spectroscopy.

Case 3: Preparation of liposomes. Transformation of liposomes.

Case 4: Data analysis of cases 1-3. Obtaining parameters of interaction (nonlinear fittings). Statistical evaluation of experimental data.

Case 5: Visit to Certest Biotec. Biophysical bases for the developing of diagnosis tools and vaccines.

4.4. Course planning and calendar

Teaching calendar will coincide with the established officially and presented at the master timetable in the classroom for students of the fourth course of the Degree in biotechnology. The Coordinator of the degree will produce groups of practices at beginning of course to not produce overlaps with other subjects. Activities schedules will be made public through TABLON DE ANUNCIOS GRADO BIOTECNOLOGÍA in Moodle and at the Moodle course for Biophysics. Moodle will be also used to communicate enrolled students about the coordination and distribution in hands-on practice groups. Provisional dates will be available on the website of the Faculty of Sciences in the corresponding section of the Degree in Biotechnology: https://ciencias.unizar.es/grado-en-biotecnologia. In this web the calls for January and June/July test dates will be available also.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=27131

 


Curso Académico: 2022/23

446 - Graduado en Biotecnología


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
27131 - Biofísica
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
446 - Graduado en Biotecnología
Créditos:
6.0
Curso:
---
Periodo de impartición:
---
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
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1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura de Biofísica del Grado en Biotecnología de la Universidad de Zaragoza se centra en el conocimiento de las bases físicas y físico-químicas de la acción de las biomoléculas celulares como instrumento para comprender la regulación de los procesos metabólicos, de los procesos de transformación de energía o de los fenómenos bioeléctricos que mantienen las funciones vitales de células y organismos.

El Objetivo general de la asignatura es que el estudiante conozca estas bases biofísicas, particularmente aquellos donde intervienen proteínas y membranas lipídicas, y que visualice las biomoléculas en el ámbito científico-tecnológico, junto con las metodologías propias de la disciplina, como herramientas imprescindibles para abordar los retos a los que se enfrentan la Biotecnología y la Biomedicina modernas.

En particular en esta asignatura se abordará el estudio, la metodología relevante, y la comprensión de distintos aspectos relacionados con la Biofísica Molecular, particularmente con la estabilidad de las moléculas biológicas y los mecanismos de transformación de energía biológica, evaluando en detalle la relevancia de ambos fenómenos en biocatálisis, la dinámica de los procesos biológicos y los fenómenos bioeléctricos implicados en procesos de neurotransmisión y señalización celular, haciendo especial hincapié en los mecanismos biofísicos que conducen a señales celulares relevantes o al desarrollo de enfermedades conformacionales (como el Alzheimer o el Parkinson).

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro.

• Objetivo 3: Salud y bienestar.

• Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante.

• Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La Biofísica es una asignatura que se imparte en el primer semestre del cuarto curso del Grado en Biotecnología y pertenece al Módulo de formación optativa. Tiene una carga lectiva de 6 créditos ECTS, 3 teóricos y 3 prácticos (1 de problemas y 2 de prácticas en laboratorio y aula informática). En este momento los alumnos ya disponen de un gran número de conocimientos metodológicos y teóricos, y son conscientes del potencial de las biomoléculas en biotecnología. 

En este contexto, las investigaciones biofísicas comparten nicho con la bioquímica, la biología molecular, la biomedicina, la fisiología, la nanotecnología, la bioingeniería, la biología computacional, la biomecánica, la biología del desarrollo y la biología de sistemas. Así mismo, los métodos biofísicos presentan numerosas aplicaciones biotecnológicas y en el campo de la salud.

En esta asignatura los alumnos se aproximarán a la comprensión de las bases biofísicas generales de la acción de proteínas y membranas, de sus interacciones y de los procesos que de ellas dependen. Así mismo, estos procesos se relacionarán con el desarrollo de aplicaciones biotecnológicas basados en estos sistemas.

En las sesiones de laboratorio los alumnos desarrollarán competencias adicionales relacionadas con los contenidos de la asignatura y con las capacidades para comprender y seguir protocolos experimentales, utilizar técnicas instrumentales, buscar y cribar información, analizar de forma matemática y crítica los resultados obtenidos, discutirlos, y comunicarlos.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar con aprovechamiento esta asignatura se recomienda.

* Haber cursado Estructura de Macromoléculas, Bioquímica, Biología Molecular, Ingeniería Genética y Bioinformática (las últimas dos asignaturas son recomendadas, pero no necesarias).

* Realizar un trabajo regular y continuado a lo largo del curso, participando activamente en las clases teóricas, prácticas y tutorías, y realizando los problemas y casos propuestos.

Se anima también a los alumnos a consultar libros específicos relacionados con la asignatura, además del material suministrado por el profesor.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al completar la asignatura los alumnos serán más competentes para

  • Comprender los principios básicos de la termodinámica aplicados a la interacción entre moléculas biológicas y a su estabilidad conformacional.
  • Identificar por qué alteraciones en la estabilidad conformacional de una biomolécula o en su capacidad de establecer interacciones pueden ser causa de enfermedad.
  • Entender las estratégicas más comúnmente empleadas por los organismos vivos durante la transformación de energía biológica.
  • Identificar los procesos que mantienen los fenómenos bioeléctricos, particularmente en células eucariotas, y su regulación.
  • Utilizar el conocimiento adquirido como una oportunidad en el diseño de herramientas basadas en sistemas biotecnológicos y biomédicos.
  • Identificar las herramientas básicas de los métodos biofísicos y sus aplicaciones, y ser capaz de utilizarlas para determinar de forma cuantitativa parámetros físico-químicos de biomoléculas y de los procesos biológicos en los que intervienen.
  • Elegir y utilizar las herramientas adecuadas para obtener datos estructura-función de una molécula biológica.
  • Diseñar experimentos, analizar resultados de forma crítica y establecer conclusiones.
  • Aplicar un enfoque multidisciplinar en el desarrollo de herramientas biotecnológicas y biofísicas.
  • Obtener información, analizarla y comunicar contenidos científicos.
  • Presentar por escrito resultados experimentales.
  • Disponer de habilidades informáticas para obtener, analizar e interpretar datos, y para entender modelos sencillos de los sistemas y procesos biológicos a nivel molecular.
  • Plantear y resolver cuestiones y problemas en el ámbito de la Biofísica relacionados con aplicaciones biotecnológicas.
  • Transmitir conceptos básicos acerca de las metodologías empleadas.
  • Planificar la aplicación de métodos biofísicos para modular la relación estructura-función en biomoléculas.
  • Interpretar resultados de técnicas espectroscópicas y físico-químicas en términos de estructura y función de biomoléculas.
  • Analizar cuantitativamente resultados experimentales para determinar parámetros cinéticos o termodinámicos de los procesos que implican biomoléculas.

2.2. Resultados de aprendizaje

  • Describir y comprender los principios básicos de la termodinámica aplicados a la interacción entre moléculas biológicas y a su estabilidad conformacional.
  • Determinar por qué alteraciones en la estabilidad conformacional de las biomoléculas o en su capacidad de establecer interacciones intermoleculares son la causa de múltiples enfermedades humanas.
  • Entender los principios biofísicos que gobiernan la estabilidad y función de las membranas biológicas.
  • Conocer las estratégicas más comúnmente empleadas por los organismos vivos durante la transformación de energía biológica, y entender las contribuciones dinámicas y efectos cuánticas que acompañan a estos procesos.
  • Comprender las bases de los fenómenos bioeléctricos, particularmente en células eucariotas, y de su regulación.
  • Utilizar el conocimiento adquirido en Biofísica Molecular y de Membranas Biológicas para proponer el diseño de sistemas biotecnológicos y biomédicos basados en estos procesos.
  • Identificar las herramientas básicas de los métodos biofísicos y sus aplicaciones, y utilizarlas para determinar de forma cuantitativa parámetros físico-químicos de biomoléculas y de los procesos biológicos en los que intervienen.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El conocimiento de las bases biofísicas que gobiernan los procesos celulares es fundamental para poder actuar sobre ellos de una forma racional, controlada y eficiente. Por tanto, la aplicación de los conocimientos en Biofísica Molecular, así como en los métodos biofísicos abordados en esta asignatura presenta herramientas relevantes para los retos a los que se enfrentan la Biotecnología y Biomedicina modernas, sectores que representan una parte importante de la actividad humana. Además, estos sectores se benefician de profesionales con conocimientos de los principios básicos de diversas técnicas biofísicas y sus aplicaciones no solo a la comprensión de procesos celulares relevantes, sino también para el desarrollo de aplicaciones biotecnológicas y biomédicas con un enfoque multidisciplinar y un impacto directo en la sociedad.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Para superar esta asignatura, el estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos alcanzando una puntuación global mínima de 5 puntos sobre un total de 10 en cada una de las actividades de evaluación que se proponen.  

1 Examen de Teoría. Examen al final del cuatrimestre. Las competencias específicas se evaluarán mediante pruebas escritas que incluirán una prueba de tipo test con preguntas de respuestas múltiples y otra que corresponderá a la resolución de cuestiones teóricas cortas y/o ejercicios. Habitualmente: 20 preguntas test y 3 preguntas teórico-prácticas/ejercicios (contribución a la nota 40/60% respectivamente). Será imprescindible puntuar 5 sobre 10 en cada una de estas pruebas para que promedien. Esta prueba se realizará en las fechas que la Facultad determine para tal fin durante los periodos oficiales de exámenes. Se puntuará de 0 a 10.

2 Casos Prácticos. Evaluación continua durante la realización de los mismos. Asistencia y realización obligatoria. El alumno elaborará un pequeño informe (1-4 páginas) de cada tema que se plantee en las sesiones prácticas (total 2-3 temas) que será presentado a través de la plataforma Moodle en el plazo de una semana desde la finalización de la última sesión presencial. La hora límite de entrega de todos los informes será a las 23:45 horas del día fijado para cada grupo. Solo se admitirán informes entregados a través de la plataforma Moodle. Los que no sean entregados en plazo a través de Moodle no podrán optar a una nota superior a 5 (sobre 10) en la calificación de los Casos Prácticos. Se puntuará de 0 a 10.

3  Resolución de Problemas. Evaluación continua durante la realización de los mismos. Se evaluará la participación de las clases de problemas que se puntuará de 0 a 1.

4  General. Hay que aprobar Teoría y Prácticas (casos prácticos + proyecto individual) con una nota superior a 5 de forma independiente.

5  A la nota final de la asignatura contribuirán:

Examen de Teoría=80% y Casos Prácticos=20%, a esta nota se podrá añadir hasta 1 punto adicional por la participación activa en las clases de problemas y en las discusiones que se planteen en el aula.

 

Para superar la asignatura será imprescindible tener un 5 sobre 10 tanto en el Examen de Teoría como en los Casos Prácticos.

El fraude o plagio total o parcial en cualquiera de las pruebas de evaluación (incluyendo informes de sesiones prácticas) dará lugar al suspenso de la asignatura con la mínima nota, además de las sanciones disciplinarias que la comisión de garantías adopte para estos casos.

 

Además de la modalidad de evaluación señalada, aquellos alumnos que NO acudieran a las sesiones prácticas obligatorias o NO presentaran los correspondientes informes deberán realizar una PRUEBA GLOBAL, que juzgará la consecución de los resultados del aprendizaje señalados anteriormente. Esta prueba consistirá en la realización del Examen de Teoría en la misma fecha y horario que el resto de sus compañeros más la de una prueba adicional de análisis de datos en el aula de informática en las fechas que la Facultad determine para tal fin. La contribución de estas pruebas a la nota final será 50/50% respectivamente.

 

El temario que los estudiantes deben utilizar para preparar las diferentes pruebas se encuentra en el apartado "Programa" de esta misma guía docente.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

Clases magistrales. Presencial (3 ECTS). En estas clases los profesores presentarán a los alumnos los conocimientos teóricos básicos de la asignatura. Así mismo, se contará con la impartición de algún seminario impartidos por Investigadores que están desarrollando herramientas biofísicas para aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.

Clases de resolución de problemas. Presencial (1 ECTS). Se intercalarán con las clases teóricas y los estudiantes serán los principales responsables de su funcionamiento.

Clases prácticas en laboratorio. Presencial y obligatoria (2 ECTS). Laboratorio y aula de informática. Los alumnos realizarán una serie de prácticas dirigidos por el profesor en el Laboratorio. Las sesiones en el Laboratorio irán seguidas por otras en el aula de informática donde se analizarán cuantitativamente los resultados obtenidos y se abrirá un debate sobre los mismos. Tras el debate los alumnos procederán a la elaboración de un informe individual durante la misma sesión.

4.2. Actividades de aprendizaje

CLASES MAGISTRALES.

Presencial. 3 ECTS (30 horas). Presentan los conocimientos teóricos básicos de la asignatura. Se utilizarán proyecciones de pantalla de ordenador, incluyendo pequeñas animaciones, vídeos y navegaciones on-line. El material básico se proporcionar a los alumnos a través de la plataforma semipresencial Moodle de UNIZAR. Se emplearán metodologías semi-presenciales para intercambiar información con el alumno. En estas clases se presentan a los alumnos los conocimientos básicos de la asignatura.

CLASES DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS.

Presencial. 1 ECTS (10 horas). Se evaluarán las aplicaciones de los conocimientos adquiridos en las clases presenciales mediante la resolución de casos prácticos en el aula. El profesor repartirá los problemas a través de la plataforma de enseñanza semi-presencial Moodle. Esta parte de la asignatura requiere de un trabajo en equipo y/o individual por parte del alumno que ha de resolver los problemas tras las sesiones teóricas y previamente a las sesiones de problemas. En estas sesiones los alumnos saldrán por turno a resolver los problemas, y los resultados se discutirán con el resto de la clase y el profesor. Se utilizará sobre todo pizarra. Estas actividades permitirán al alumno adquirir la capacidad y destrezas necesarias para analizar y resolver problemas relacionados con los contenidos de la asignatura.

CLASES DE CASOS PRÁCTICOS.

Presencial y obligatorio. 2 ECTS (20 horas). El programa incluirá 5 sesiones de 4 horas. Tres de estas sesiones se llevarán a cabo en el laboratorio, otra en el aula de Informática y la última consistirá en una visita a una empresa de I+D que utiliza conocimientos y metodologías biofísicas para el desarrollo de sistemas de diagnóstico y vacunas para enfermedades humanas. El profesor repartirá los casos prácticos a través de la plataforma de enseñanza semi-presencial. Se instruirá al alumno en cómo debe diseñar y realizar los experimentos, y posteriormente como tratar sus datos, realizar los cálculos e interpretar los resultados. Estas actividades permitirán al alumno adquirir la capacidad y destrezas necesarias para analizar y resolver problemas particulares. El análisis de los resultados deberá conducir a la elaboración de un resumen de los mismos y a su interpretación, dentro del horario de realización de las sesiones en el aula de informática. Esta actividad estimulará a los alumnos a utilizar distintas herramientas que ya conocen de otras asignaturas o se han explicado en las clases magistrales para resolver un problema particular. Estimulará también la utilización por parte de los estudiantes de material científico en red para discutir sus resultados y comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan.

 

“Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan otro formato.”

4.3. Programa

CLASES MAGISTRALES

Biofísica Molecular

Tema 1. Principios de Termodinámica aplicados a sistemas biológicos.

Tema 2. Macromoléculas: equilibrio conformacional y equilibrio de asociación. Enfermedades conformacionales y desarrollo de estratégicas mediadas por chaperonas moleculares.

Tema 3. Macromoléculas: Equilibrios bioquímicos en el entorno celular; macromolecular crowding, partición en diferentes microambientes, compartimentalización en orgánulos con y sin membrana.

Tema 4. Métodos biofísicos basados en biofísica molecular utilizados en el desarrollo de herramientas de diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

Bioenergética y Biofotónica: potencial biotecnológico

Tema 5. Transporte a través de membranas biológicas. Propiedades eléctricas de las membranas: el potencial de membrana.

Tema 6. Transformación de energía biológica: compuestos ricos en energía, gradientes de concentración iónica, procesos de transferencia de electrones y radiación electromagnética como fuentes de energía biológica.

Tema  7.  Cinética y dinámica en la bioenergética celular.

Tema  8.  Retos actuales en el desarrollo de herramientas biotecnológicas y biomédicas.

Fenómenos Bioeléctricos y Neurociencia

Tema 9. Canales iónicos de apertura y cierre regulado y Potencial de acción. Transmisión del impulso nervioso.

Tema 10. Neurotransmisión a través de las sinapsis. Sinapsis químicas: fusión de vesículas, liberación de neurotransmisor y receptores (AMPAR, GABAR, AchR). Sinapsis eléctricas. Métodos biofísicos en neurociencia: Patch-clamp (pinzamiento zonal) e imagen óptica de super-resolución.

Tema 11. Recepción sensorial.

CLASES DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS.

Corresponderán a los temas de las clases magistrales, incluirán cuestiones teóricas y ejercios numéricos y se intercalarán con las clases magistrales.

CLASES DE CASOS PRÁCTICOS

  • Caso 1: Preparación de apomioglobina y determinación del coeficiente de extinción de mioglobina.
  • Caso 2: Determinación experimental de la constante de disociación hemo-apomioglobina mediante espectroscopia diferencial.
  • Caso 3: Preparación de Liposomas. Transformación de Liposomas.
  • Caso 4: Análisis de datos Casos 1-3. Obtención parámetros de interacción (ajustes no lineales). Evaluación estadística de datos experimentales.
  • Caso 5: Visita a Certest Biotec: bases biofísicas en desarrollos biotecnológicos para diagnóstico y vacunas.

 

 

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

El periodo de clases teóricas y de problemas coincidirá con el establecido oficialmente y presentado en el Horario de actividades magistrales en el aula para los alumnos de cuarto curso del Grado en Biotecnología. El Coordinador del Grado confeccionará los grupos de prácticas a principio de curso con el objeto de no producir solapamientos con otras asignaturas.

Los horarios de las distintas actividades se harán públicos a través del TABLON DE ANUNCIOS DEL GRADO en moodle y en el moodle de la asignatura. Dichas vías serán también utilizadas para comunicar a los alumnos matriculados su distribución por grupos de prácticas confeccionada desde la Coordinación del Grado.

Las fechas provisionales se podrán consultar en la página web de la Facultad de Ciencias en la sección correspondiente del Grado en Biotecnología: https://ciencias.unizar.es/grado-en-biotecnologia. En dicha web se podrán consultar también las fechas de exámenes de las convocatorias de Enero y Junio/Julio.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

 

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=27131