Este curso ofrece una introducción exhaustiva a los principios y las aplicaciones prácticas de la microscopía óptica y de fluorescencia en la investigación biológica. Los alumnos adquirirán tanto conocimientos teóricos como una comprensión práctica de las técnicas modernas de obtención de imágenes, con especial énfasis en su uso en los flujos de trabajo experimentales actuales.
Una característica clave del curso es la oportunidad única de aprender y comprender cómo se aplican los métodos avanzados de microscopía en entornos de investigación reales. Se hace hincapié en el diseño experimental, la adquisición de imágenes y la interpretación de datos, lo que permite a los estudiantes comprender los conceptos básicos, evaluar críticamente y utilizar de forma eficaz los métodos de obtención de imágenes basados en la fluorescencia en su propio trabajo científico.
• Introducción, en la que se comentan los requisitos del curso (no cuenta para la asistencia obligatoria)
• Hitos en el desarrollo de las técnicas de microscopía. Tren óptico del microscopio: ventajas e inconvenientes de los sistemas inversos y verticales. Formación de la imagen en el microscopio, apertura numérica y resolución.
• Formación de la imagen en el microscopio, apertura numérica y resolución. La función de dispersión puntual. El condensador y la iluminación Köhler correcta. Tipos y elección de objetivos. Mejora del contraste en microscopía óptica: contraste de fase e imagen DIC. Uso práctico y limitaciones de la microscopía de campo claro.
• Conceptos básicos de la microscopía de fluorescencia. Principales características de los fluorocromos y las proteínas fluorescentes. Proteínas fluorescentes como marcadores ópticos: fotoactivación, fotoconversión y fotocambio.
• Elementos ópticos de un microscopio fluorescente: filtros, fuentes de luz fluorescente. Elección de los filtros adecuados: diafonía y sangrado en la microscopía fluorescente. Imagen espectral y desmezclado lineal.
• Microscopía de seccionamiento óptico I. Deconvolución. Microscopía de iluminación estructurada (SIM). Principios de la microscopía confocal.
• Microscopía de seccionamiento óptico II. Microscopía confocal de barrido puntual y de disco giratorio. Microscopía de dos y multifotón. Microscopía de lámina de luz.
• Microscopía de imagen fluorescente de células vivas. Consideraciones técnicas y prácticas, y limitaciones. Optimización de la relación señal-ruido en la obtención de imágenes de células vivas. Microscopía FRET: estudio de las interacciones proteína-proteína.
• Uso e importancia de los biosensores fluorescentes (imagen de Ca, mediciones de pH y selectividad iónica). Fotoactivación y fotoblanqueo: FRAP, FLIM: uso de marcadores ópticos en microscopía. Aplicaciones en células vivas e interpretación de los datos.
• Superresolución en microscopía de fluorescencia: conceptos básicos. Microscopía SR-SIM, STED, STORM y PALM.
Al finalizar el curso, el alumno será capaz de comprender y aplicar los principios fundamentales de la microscopía óptica y de fluorescencia, así como de evaluar de forma crítica las capacidades y limitaciones de las principales modalidades de obtención de imágenes utilizadas en la investigación biológica moderna. El alumno será capaz de seleccionar las técnicas de microscopía adecuadas para cuestiones experimentales específicas, interpretar datos de imágenes basadas en fluorescencia y reconocer las consideraciones prácticas que implican la obtención de imágenes de células vivas y los enfoques avanzados de superresolución.
Se requiere una formación en biología, como una licenciatura en Biología o en un campo relacionado, para poder seguir plenamente el contenido del curso, aunque no es obligatorio tener conocimientos previos de microscopía o física. Este curso está especialmente recomendado para estudiantes interesados en la aplicación de técnicas de microscopía óptica y de fluorescencia a través de la comprensión de sus principios fundamentales.
El curso está diseñado para proporcionar una comprensión práctica de los métodos de microscopía óptica necesarios para diseñar y comprender sus aplicaciones. Los vídeos tutoriales en línea, los materiales de las clases y los debates interactivos en gGroup favorecen el aprendizaje activo y promueven una comprensión conceptual más profunda de la materia.
• Sitios web con tutoriales en línea (véanse los enlaces que figuran en las presentaciones), como iBiology:
• Libro de texto recomendado: Sanderson: Understanding light microscopy, 2019, Wiley:
• Presentaciones de las clases, incluidos los enlaces a la página de inicio
El curso combina clases magistrales con actividades interactivas en grupo para facilitar una comprensión profunda de los aspectos moleculares y celulares del funcionamiento de las neuronas y su adaptación al entorno. Cada sesión combina el aprendizaje pasivo y activo siguiendo un enfoque estructurado:
1. Preparación previa a la clase: Se pide a los alumnos que revisen con antelación los apuntes y las lecturas recomendadas, lo que permite una participación más activa y eficaz. Los temas de debate se facilitan con antelación para facilitar tanto la preparación individual como los debates en grupo.
2. Clases magistrales: Los conceptos fundamentales se imparten a través de clases híbridas (que se grabarán en Teams). Los temas clave se presentan en debates en grupo (véase el punto siguiente) y, a continuación, se sintetizan en un resumen de la clase, guiado por el profesor.
3. Debates en grupo en salas de trabajo: Los debates colaborativos en Teams permiten a los estudiantes interactuar con sus compañeros, plantear preguntas y profundizar en la comprensión, y están estructurados para fomentar la participación activa de todos.
4. Recursos complementarios en línea: Los libros de texto, las grabaciones de las clases y los recursos adicionales apoyan el aprendizaje fuera del aula y preparan a los estudiantes para el examen oral.
Este enfoque basado en retos, centrado en el estudiante y potenciado por la tecnología garantiza que los estudiantes adquieran tanto conocimientos teóricos como habilidades prácticas, preparándolos para estudios avanzados e investigación. Los debates en grupo fomentan las competencias transversales y promueven el aprendizaje intercultural. Se hace hincapié en un entorno inclusivo a través de una participación equitativa, materiales de apoyo para diversos estilos de aprendizaje y la apertura del profesor a los comentarios, creando un espacio acogedor donde todos los estudiantes puedan beneficiarse de su participación activa.
Extracto académico