Instituciones involucradas
Universidad Nacional del Litoral (Argentina), Universidade Estadual de Campinas (Brasil), Universidad de Chile (Chile)
Destinatarios
Los destinatarios de este curso son alumnos de posgrado de carreras relacionadas con Ciencias Biológicas, Física y Biofísica. De acuerdo con la disponibilidad de vacantes podrán admitirse alumnos de grado que estén cursando el último año de bioquímica, biología, química, biotecnología, física y otras afines.
Duración del curso, indicando crédito horario total
La modalidad virtual del curso tendrá 45 hs totales de duración de las cuales 30 h serán de clases sincrónicas y 15 h de actividades no presenciales y tutorías online. El curso contará además con 5 trabajos prácticos presenciales en la Universidade Estadual de Campinas con un total de 21 h de cursado.
Contenidos a desarrollar
TEMAS
1- Fluorescencia, sondas y microscopia
Introducción al fenómeno de fluorescencia. Propiedades generales de sondas fluorescentes. Fluoróforos orgánicos, inorgánicos y proteínas fluorescentes. Sondas sensibles al entorno y fotoconversiones. Técnicas de microscopía óptica de fluorescencia. FRAP, FRET y FLIM. Estrategias de análisis.
2- Pinzas ópticas
Parte 1: Teoría: Historia de la manipulación óptica, fundamentos, setup del equipamiento, calibración. Parte 2: Aplicaciones: Biofísica de moléculas únicas, Biofísica de membranas, Sistemas coloidales. 3- Biología Computacional
– Introducción a las simulaciones: coordenadas, función de energía y nivel de granulado, métodos de muestreo: dinámica molecular y Monte Carlo
– Implementación de MD: algoritmos de integración, PBC, truncamiento y algoritmos de corrección de largo alcance para interacciones no ligadas, acoplamiento de temperatura y presión – Muestreo estadístico: variables colectivas, Umbrella Sampling, metadinámica, muestreo mejorado de múltiples variables-. Métodos multiescala: QM/MM y embedding electrostático. – Modelos de grano grueso: alcances, modelos más comunes y ejemplos
– Modelos de mesoescala: alcances y ejemplos
– Combinación de escalas experimentales y de simulación, aplicaciones avanzadas para virus y células completos
4- Infrarrojo
Fundamentos, IR aplicado a sistemas biológicos: consideraciones prácticas, estudio de membrans biológicas por IR, estudio de proteínas por IR, ejercicios y procesamiento de datos. 5- Resonancia Magnética Nuclear
Parte I: Conceptos básicos, experimentos básicos, (1D, 2D, TOCSY, NOESY, 1H/15N-HSQC), Dinámica de proteínas (escala de tiempo y tipo de experimentos).
Parte II: Aplicaciones en biología estructural (Determinación de estructura, unión del ligando, cinética, análisis conformacional, etc.), Metabolómica, Otras aplicaciones.
6- Cristalografía de Rayos X
– Cristalización de proteínas, Celda unitaria y simetría cristalográfica (concepto de grupos espaciales) – Difracción I: rayos X y su interacción con la materia. Conceptos básicos de onda y Rayos X. Difracción de cristales (ley de Bragg) y planos de Miller. Relación espacio directo y recíproco: concepto de transformada de Fourier.
– Difracción II: el experimento de difracción con un cristal, y como reconstruir la densidad electrónica. El experimento de difracción: información obtenida ( amplitudes de ondas e índices de miller) El problema de las fases y metodologías para resolver.
Densidad electrónica y refinamiento de la estructura
– Validación: Calidad de los datos medidos y del modelo 3D (Victor)
Calidad de la información experimental (consistencia interna, valores R y CC, etc) Validación del modelo, factores R, consistencia estereoquímica y correlación densidad electrónica modelo (RSRZ)
Herramientas del PDB para validación(wwPDB Validation)
7- Dicroísmo Circular
Parte 1: Teoría: Aspectos generals de espectroscopía de absorción, fundamentos de espectrooscopia de Dicroísmo Circular, equipamiento, Ventajas de la Radiación sincrotrón de Dicroísmo Circular. (línea CEDRO /Sirius)
Parte 2: Aplicaciones: Determinación de la estructura secundaria de proteínas, Proteínas globulares vs. proteínas de membrana, Films de proteínas deshidratadas, Proteínas intrínsecamente desordenadas, CD orientado, Otras biomoléculas/biomaterials.
8- Microscopía de fuerza atómica y espectroscopía de fuerza (AFM-FS)
Parte I: Microscopía de Fuerza Atómica: principio y aplicaciones: Componentes básicos de un AFM, Cómo funciona y modos de operación, Sensores de fuerza, Instrumentación, Preparación de muestras, Ventajas y limitaciones de AFM
Parte II: Espectroscopía de Fuerza: principio y aplicaciones: Curvas fuerza-distancia, Propiedades mecánicas, Reconocimiento molecular, Nuevas técnicas.
Perspectiva pedagógica y metodología
La modalidad virtual del curso tendrá 45 hs totales de duración de las cuales 30 h serán de clases sincrónicas y 15 h de actividades no presenciales y tutorías online.
El curso tendrá 66 hs totales de duración. La modalidad virtual y constará de 30 h de clases sincrónicas y 15 h de actividades asincrónicas y tutorías online. Las clases serán dictadas en español y portugués. Los encuentros serán semanales y durarán aproximadamente 3 horas diarias (1.5 h de teoría y 1.5 h de aplicaciones). En esta última se presentan los fundamentos y detalles técnicos de cada unidad temática y se plantean las actividades que deben desarrollarse individualmente o en grupos antes de la clase práctica de la semana siguiente, donde se discutirán y complementará el desarrollo de la unidad antes de comenzar con la unidad siguiente. Se fijará un medio de comunicación no sincrónico para habilitar la tutoría de los alumnos durante las actividades asincrónicas.
Del total de los alumnos 20 serán seleccionados de acuerdo a su rendimiento académico para la realización de trabajos prácticos presenciales en la Universidade Estadual de Campinas. Los trabajos prácticos serán basados en 5 técnicas: Dicroísmo circular, AFM, cristalografía de Rayos X, NMR e IR.
Método de evaluación
La evaluación será en forma de presentación de un trabajo al final del curso. El mismo incluirá alguna de las técnicas presentadas durante el mismo que sea utilizada para estudiar un sistema relacionado con membranas.