- Estudiar els aspectes bàsics de l'anabolisme en les cèl·lules bacterianes.

- Estudiar els mecanismes d'adaptació a la utilització de diferents substrats amb una mateixa finalitat, el creixement.

- Establir quins són els mecanismes de integració de les funcions cel·lulars, moviment, transport, diferenciació.

- Analitzar la diversitat dels sistemes de regulació de l'expressió gènica.

- Examinar la plasticitat genètica dels microorganismes.

- Valorar els efectes de la plasticitat genètica en funcions com l'adaptació a nous ambients o el desenvolupament de patogènia.

Tema 1. Composició, organització i estructura de la cèl•lula bacteriana.
La cèl•lula procariota. Composició macromolecular. Diversitat de macromolècules. Organització de la cèl•lula procariota. Aspectes relacionats amb el creixement bacterià

Tema 2. Biosíntesi I.
Naturalesa conservativa de les rutes de biosíntesi. Precursors metabòlics i Blocs estructurals. Incorporació i construcció d'esquelets carbonats.

Tema 3. Biosíntesi II.
Incorporació de nitrogen i de sofre. Síntesi d'aminoàcids. Síntesi de nucleòtids. Cofactors, vitamines i co-enzims.

Tema 4. Síntesi química i acoblament I. L'interior de la cèl•lula bacteriana.
Tipus de reaccions: acoblament, polimerització, biosíntesi i energització. Els metabolits precursors. Polimerització del DNA. Polimerització de l'RNA. Síntesi de proteïnes.

Tema 5. Síntesi química i acoblament II. L'envolta cel•lular.
Acoblament de l’envolta bacteriana: membrana, periplasma, paret i membrana externa. Models per a la elongació de la paret bacteriana. Models per a la translocació de compostos. Síntesi de la càpsula. Els pilis i els flagels.

Tema 6. Ús de substrats alternatius.
Síntesi de la cèl·lula bacteriana amb substrats diferents de glucosa. Exemples del malat, acetat, àcids grassos, propionat, glioxilat, oxalat. Efecte de les condicions ambientals sobre les rutes biosintètiques.

Part II. Integració de les funcions cel•lulars.

Tema 7. Transport de substàncies.
Tipus de transport: difusió, difusió facilitada, transport actiu. Tipus de transportadors, I, II, III, IV. Sistema Sec. General Secretory Pathway.

Tema 8. Sistemes de transducció de senyals. El moviment flagelar.
Estructura del flagel. La direcció del gir determina el moviment en E. coli. Resposta a atraients i a repel•lents. Sistemes de regulació de dos components. Gens che. Altres sistemes de motilitat i la seva regulació.

Tema 9. Control del cicle bacterià.
Control del creixement de la cèl•lula. Elongació de les estructures bacterianes. Formació del septe. Implicació del Divisoma. Proteïnes FtsZ i relacionades. Diferenciació cel.lular.

Tema 10. Regulació de l'activitat enzimàtica.
Enzims induïbles i constitutius. Condicions ambientals per a l'inducció o repressió enzimàtica. Cinètica enzimàtica. Mecanismes de regulació. Exemple de la GS (Glutamat sintasa).

Tema 11. Regulació de l'expressió gènica
Operons bacterians. Exemples de regulació de la traducció. L’operò lactosa. L’operò arabinosa. L’operò triptòfan. Regulació de la transcripció. Atenuació i antisense RNA. Síntesi i degradació de l'RNA missatger.

Tema 12. Regulació global
Regulació cel•lular. La resposta rigorosa(ppGpp). Els factors Sigma. El sistema SOS. Quorum sensing. El bacteri com un sistema en creixement.

Tema 13. Respostes bacterianes a l'stress ambiental
Stress osmòtic. Canvis aèrobic-anaeròbic. Stress oxidatiu i tèrmic (Heat Shock Response). Stress nutricional.

Tena 14. Interaccions Hoste-paràsit
Estructures cel.lulars involucrades en la patogènia: Adherència, factors de virulència, exotoxines. Patogènesis bacteriana, sistemes d'inducció.

Part III. El component genètic.

Tema 15. El genoma bacterià.
El genoma i la seva plasticitat. Característiques del genoma bacterià. Conservació i divergència dels genomes bacterians. Elements genètics accessoris.

Tema 16. Inducció d'errors (mutació) i sistemes de reparació.
Mutacions: Tipus i Metodologia per al seu estudi. Inducció de mutacions. Expressió de les mutacions: segregació i latència fenotípica. Reparació mis-match. Fotoreactivació. Reparació per escissió. Reparació per recombinació. Sistema d’adaptació als agents alquilants.

Tema 17. Intercanvi genètic i Recombinació I.
La transformació bacteriana. Transformació natural i inducció de la transformació. La transducció. Intervenció de fags lítics i fags atenuats. Conjugació: Cèl•lules donadores i receptores.

Tema 18. Intercanvi genètic i Recombinació II
Destí del DNA a l'interior de la cèl•lula. Recombinació en cèl•lules receptores. Mutants Rec. Proteïna RecA i la seva funció. Altres vies recombinacionals a E. coli. Paper dels gens Rec en la replicació fàgica. Transferència cromosòmica a altres bacteris.

Tema 19. Intercanvi genètic i Recombinació III. Tansposons.
Elements transposables. Detecció de la transposició en els microorganismes. Transposons compostos. Llocs de transposició. Conseqüències genètiques. Usos dels transposons.

Crèdits pràctics

Les pràctiques seran intensives amb uns 10 grups de 2 a 3 alumnes. La durada de les pràctiques serà de 25 hores. El programa abarca l'estudi d'aspectes relacionats amb la fisiologia del fòsfor en un bacteri model E. coli:

1. Cinètiques d'assimilació de fosfat orgànic e inorgànic. Adaptació a les condicions ambientals.

2. Inducció de l'operò pho. Anàlisi d'enzims constitutius i induïbles. Cinètica enzimàtica i anàlisi de l'expressió gènica.

3. Efecte de la concentració de fosfat extern en la composició específica de fòsfor. Implicacions en l'adaptació a condicions d'escassetat de nutrients.

La bibliografia a la biblioteca

Baumberg, S. 1999. Prokaryotic Gene expression. Oxford University Press.

Birge, E.A. 2000. Bacterial and bacteriophage genetics. 4th ed. Springer Verlag.

Birge, E.A. 1981. Bacterial and bacteriophage genetics. An introduction. Springer Verlag.

Madigan, M. et al. 2000. Brock Biology of Microorganisms. 10th edition. Prentice Hall.

Casadesús, J. & F.m Ruiz-Berraquero. 1990. Microbiología. Publicaciones Universidad de Sevilla.

Gottschalk, G, 1988. Bacterial metabolism. 2n ed. Springer Verlag.

Ingraham J.L., O. Maaloe & F.C. Neidhardt. 1983. Growth of the bacterial cell. Sinauer.

Maloy, S.R. 1994. Microbial Genetics. 2nd edition. Jones and Barlett Publishers.

Mandelstam, J., K.McQuillen, & I. Dawes. 1982. Biochemistry of bacterial growth. 3rd ed. Blackwell Scientific.

Moat, A.G. 1981. Microbial Physiology. 4th edition. Wiley_Liss.

Persing, D.H. et al. (eds). 1993. Diagnostic molecular microbiology. Principles and applications. American Society for Microbiology.

Streips, U.N. & R.E. Yasbin (eds). 1991. Modern microbial genetics. Wiley-Liss.

White, D. 2000. The Physiology and Biochemistry of prokaryotes. 2nd edition. Oxford University Press.