GUÍA DE LA ASIGNATURA DE GRADO

Curso académico

BIOQUÍMICA FUNCIONAL 2010/2011

1. Identificación 1.1. Identificación asignatura Nombre: Bioquímica Funcional. Titulación: Grado en Biotecnología. Materia: Bases Moleculares de la Biotecnología Código: 3263 Curso: 2º Grupos: 1 Tipo: Obligatoria. Modalidad: Presencial. Coordinadora de la asignatura: Mercedes Jiménez Atiénzar Valor en ECTS: 9 créditos. Estimación de volumen de trabajo del estudiante: 225 horas Duración: Anual. Idioma/s en que se imparte: Castellano. 1.2. Identificación del profesorado 1.2.1. Equipo docente Profesor coordinador de la asignatura: Mercedes Jiménez Atiénzar. Grupos: 1: Área: Bioquímica y Biología Molecular Departamento: Bioquímica y Biología Molecular A Categoría profesional: Profesores Titulares Universidad Despacho y Facultad: B2.01.33, 2ª planta , Facultad de Veterinaria Teléfono y correo electrónico: 868 884767, [email protected]. Página web: Horario de atención al alumnado: Adscrita al Programa de Tutoría electrónica SUMA. Tutoría presencial: DÍA HORA INICIO HORA FIN PERIODO Jueves 10:00 h 13:00 h Anual Viernes 10:00 h 13:00 h Anual Profesor : Juana Cabanes Cos. Grupos: 1: Área: Bioquímica y Biología Molecular Departamento: Bioquímica y Biología Molecular A 1

Categoría profesional: Profesores Titulares Universidad Despacho y Facultad:, B2.01.040, 2ª planta , Facultad de Veterinaria Teléfono y correo electrónico: 868 884761, [email protected]. Página web: Horario de atención al alumnado: Adscrita al Programa de Tutoría electrónica SUMA. Tutoría presencial: DÍA HORA INICIO HORA FIN PERIODO Jueves 10:00 h 13:00 h Anual Viernes 10:00 h 13:00 h Anual Profesor : Josefa Escribano Cebrián. Grupos: 1: Área: Bioquímica y Biología Molecular Departamento: Bioquímica y Biología Molecular A Categoría profesional: Profesores Titulares Universidad Despacho y Facultad:, B2.01.038, 2ª planta, Facultad de Veterinaria Teléfono y correo electrónico: 868 884762, [email protected]. Página web: Horario de atención al alumnado: Adscrita al Programa de Tutoría electrónica SUMA. Tutoría presencial: DÍA HORA INICIO HORA FIN PERIODO Jueves 10:00 h 13:00 h Anual Viernes 10:00 h 13:00 h Anual Profesor: Encarnación Muñoz Delgado Departamento: Bioquímica y Biología Molecular A Categoría profesional: Profesores Catedráticos Universidad Despacho y Facultad: 3ª planta , Facultad de Veterinaria Teléfono y correo electrónico: 868 884769, [email protected]. Página web: Horario de atención al alumnado: Adscrita al Programa de Tutoría electrónica SUMA. Tutoría presencial: DÍA HORA INICIO HORA FIN PERIODO Jueves 10:00 h 13:00 h Anual Viernes 10:00 h 13:00 h Anual Profesor: José Neptuno Rodríguez López Grupos: 1: Área: Bioquímica y Biología Molecular Departamento: Bioquímica y Biología Molecular A Categoría profesional: Profesores Titulares Universidad 2

Despacho y Facultad:3ª planta , Facultad de Veterinaria Teléfono y correo electrónico: 868 884761, [email protected]. Página web: Horario de atención al alumnado: Adscrito al Programa de Tutoría electrónica SUMA. Tutoría presencial: DÍA HORA INICIO HORA FIN PERIODO Jueves 10:00 h 13:00 h Anual Viernes 10:00 h 13:00 h Anual

2. Presentación La Bioquímica es, literalmente, el estudio de la química de la vida. La Bioquímica revela el funcionamiento del mundo natural, y nos permite conocer y apreciar la vida a nivel molecular. Es una Ciencia polifacética que estudia todas las formas de vida, utilizando para ello conceptos básicos derivados de la Biología, Química, Física y Matemáticas. La Bioquímica se ha convertido en el lenguaje de la mayor parte de la Biología, y podemos afirmar que prácticamente todos los fenómenos biológicos descansan en último término sobre una base molecular. Aunque puede superponerse con otras disciplinas, la Bioquímica se centra fundamentalmente en un número limitado de temas. En esta parte de Bioquímica Funcional de 2º curso nos centraremos en: -El análisis de la catálisis enzimática y su regulación. -Bases moleculares de la síntesis y modificación de proteínas. -Síntesis y degradación de las moléculas biológicas. Regulación de su metabolismo.

3. Condiciones de acceso a la asignatura 3.1. Incompatibilidades: No hay. 3.2. Requisitos: No hay. 3.3. Recomendaciones: Los conocimientos que proporcionan los estudios básicos de QUÍMICA y BIOLOGÍA así como las de BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL de 1º curso del grado. 3.4. Otras observaciones: No hay

4. Competencias 4.1. Competencias transversales 1. Ser capaz de expresarse correctamente en español en su ámbito disciplinar. 2. Ser capaz de gestionar la información y el conocimiento en su ámbito disciplinar, incluyendo saber utilizar, como usuario, las herramientas básicas en TIC. 3. Ser capaz de trabajar en equipo y relacionarse con otras personas del mismo o distinto ámbito profesional. 4.2. Competencias de la asignatura (y relación con las de la titulación) 1. Trabajar de forma adecuada en un laboratorio químico-bioquímico incluyendo seguridad, manipulación y eliminación de residuos químicos y registro anotado 3

de actividades. 2. Procesar células y tejidos para obtener preparaciones de orgánulos subcelulares purificados, caracterizándolos bioquímica y estructuralmente. 3. Analizar correctamente sobre datos publicados u obtenidos experimentalmente constantes de afinidad y sitios de unión de un ligando a una macromolécula. 4. Diferenciar los fundamentos de la catálisis enzimática, el papel de las enzimas y los mecanismos que regulan su actividad y ser capaz de calcular las constantes cinéticas de una enzima y distinguir tipos de inhibición. 5. Buscar, obtener e interpretar los resultados de una interpelación básica a bases de datos de enzimas (Brenda, Expasy). 6. Comprender las bases moleculares de la biosíntesis de proteínas. Analizar las variantes post-traduccionales y las posibles variaciones de una proteína como resultado de cambios en la fosforilación, glicosilación, acilación y prenilación entre otros. 7. Analizar experimentalmente, o sobre datos publicados, de forma correcta el consumo de oxígeno y la producción acoplada de ATP de preparaciones mitocondriales y explicar los efectos de los diferentes inhibidores de la cadena respiratoria y del transporte de protones. 8. Analizar experimentalmente, o sobre datos publicados, los parámetros eléctricos celulares y los flujos iónicos y del transporte en general a través de membranas. 9. Conocer los conceptos básicos del metabolismo y ser capaces de diferenciar entre procesos catabólicos y anabólicos. Identificar y describir las rutas metabólicas responsables de la generación de energía, la fabricación de componentes celulares y la eliminación de productos de desecho. 10. Determinar experimentalmente, o sobre datos publicados, las concentraciones de metabolitos, los parámetros cinéticos, termodinámicos y coeficientes de control de las reacciones del metabolismo intermediario de forma correcta. 11. Utilizar software de modelación de flujos iónicos y de flujos metabólicos celulares. 12. Analizar experimentalmente de forma correcta, o sobre datos publicados, el proceso de internalización y reciclamiento de proteínas de membrana plasmática. 13. Estudiar experimentalmente, o sobre datos publicados, el proceso de señalización a nivel celular de una hormona y un factor de crecimiento de forma correcta.

5. Contenidos Tema 1. Replicación del DNA Características del proceso de replicación. Replicación en procariotas. DNA polimerasas y otras enzimas que participan en el proceso. Síntesis del DNA. Replicación en eucariotas. Tema 2. Transcripción del DNA Características del RNA. Transcripción en procariotas. RNA polimerasa. Transcripción en eucariotas. Procesos de maduración del RNA. Inhibidores de la transcripción. Tema 3. Síntesis de Proteínas. El código genético. Activación de los aminoácidos. Síntesis de proteínas en procariotas. Síntesis de proteínas en eucariotas. Inhibidores de la síntesis de proteínas. Modificaciones postraduccionales. Destino celular de las proteínas.

4

Tema 4. Enzimas (I). Naturaleza y propiedades de las enzimas. Clasificación. Complejos enzimasustrato. Centro activo. Actividad enzimática. Cinética enzimática. Cinética michaeliana. Significado y cálculo. Tema 5. Enzimas (II). Modificadores de la actividad enzimática. Efecto del pH y temperatura. Activadores e inhibidores. Su cinética. Regulación de la actividad enzimática. Tema 6. Coenzimas y vitaminas. Coenzimas, grupos prostéticos, vitaminas y cofactores. Relaciones entre ellos. Clasificación. Naturaleza y forma de actuación de algunos coenzimas y grupos prostéticos. Tema 7. Introducción a la Bioenergética.

Flujos de energía en los seres vivos. Energía libre y espontaneidad. Energía libre de una reacción química. Acoplamiento de reacciones. Compuestos con alta energía de hidrólisis: ATP. Oxidaciones y deshidrogenaciones biológicas. Tema 8. Bioquímica de la respiración celular (I). Complejo piruvato deshidrogenasa, mecanismo de acción y regulación. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Mecanismo de acción. Balance material y energético. Paso de metabolitos a través de la membrana mitocondrial. Naturaleza anfibólica del ciclo. Reacciones anapleróticas. Regulación del ciclo. Ciclo del glioxilato y de los ácidos dicarboxílicos. Tema 9. Bioquímica de la respiración celular (II). Transportadores electrónicos mitocondriales. Complejos respiratorios. Ruta del transporte electrónico mitocondrial. Inhibidores. Fosforilación oxidativa. Desacopladores e inhibidores. Mecanismo molecular de la fosforilación mitocondrial. Otros usos de la energía de la cadena respiratoria. Tema 10. Transporte electrónico y fotofosforilación. Organización estructural del cloroplasto. Pigmentos fotosintéticos. Transportadores electrónicos. Composición de los fotosistemas. Flujo electrónico no cíclico y generación de poder reductor. Transporte de electrones cíclico. Mecanismo de la fotofosforilación. Tema 11. Regulación metabólica. Mecanismos básicos de regulación y control metabólico. Hormonas como reguladores metabólicos. Cascadas de transducción de señales: AMPc y fosfatidil inositoles. Hormonas esteroideas. Receptores con actividad catalítica: receptor de insulina y guanilato ciclasa. Tema 12. Metabolismo de lípidos (I). Digestión y absorción de los lípidos de la dieta. Transporte de los lípidos: lipoproteínas. Movilización de las grasas. Activación y transporte intracelular de los ácidos grasos. β-oxidación mitocondrial de los ácidos grasos. Otras rutas oxidativas de los ácidos grasos. Metabolismo de los cuerpos cetónicos. Tema 13. Metabolismo de lípidos (II). Biosíntesis de ácidos grasos. Síntesis del palmitato. Origen de los grupos acetilo y del NADPH. Elongación e insaturación. Regulación de la síntesis de ácidos grasos. Biosíntesis de triacilgliceroles y su regulación. Obesidad.

5

Tema 14. Metabolismo de lípidos (III). Síntesis del colesterol. Lipoproteínas y transporte del colesterol. Regulación del metabolismo del colesterol. Hipercolesterolemia y su tratamiento. Derivados del colesterol: sales biliares, hormonas esteroides, vitamina D. Tema 15 Metabolismo de lípidos (IV). Metabolismo de glicerolípidos y esfingolípidos. Tema 16. Metabolismo de glúcidos (I) Degradación digestiva de los glúcidos. Catabolismo de monosacáridos. Glicolisis. Camino hasta piruvato. Regulación Transformaciones desde piruvato. Fermentaciones. Balances energéticos. Interconversiones entre monosacáridos Tema 17. Metabolismo de glúcidos (II). Neoglucogénesis. Significado fisiológico. Regulación. La vía de las pentosas fosfato. Significado material y energético. Otros caminos degradativos. Tema 18.Metabolismo de glúcidos (III) Metabolismo de disacáridos. Metabolismo del glucógeno. Los sistemas en cascada. Regulación del metabolismo del glucógeno en mamíferos. Tema 19. Fase oscura de la fotosíntesis. Fase oscura: el aprovechamiento metabólico del proceso fotoquímico. Ruta de Calvin-Benson. Regulación de la fotosíntesis. Ruta de Hatch-Slack. Papel de los ácidos dicarboxílicos C4 en algunas plantas. Fotorrespiración y su significado. Tema 20. Catabolismo de Proteínas. El metabolismo nitrogenado. Digestión de proteínas y absorción intestinal de los aminoácidos. Catabolismo intracelular de proteínas. Mecanismos de degradación. Tema 21. Metabolismo de aminoácidos. Transformaciones generales de los aminoácidos. Destino del nitrógeno. Ciclo de la urea. Destino del esqueleto carbonado de los aminoácidos. Relación con otras vías metabólicas. Aminoacidopatías. Familias biosintéticas de aminoácidos. Origen del N, C y S. Transformaciones generales. Ejemplos más significativos de regulación. Tema 22. Metabolismo de las bases nitrogenadas. Metabolismo de purinas y su regulación. Metabolismo de pirimidinas y su regulación. Inhibidores con efectos antitumorales. Tema 23. Integración metabólica. Integración y especialización de los Interrelaciones metabólicas de los tejidos

órganos.

Ciclo

ayuno-alimentación.

6. PRÁCTICAS 1. Preparación de reactivos y tampones. 2-Colorimetría y espectrofotometría. 3.-Determinación cuantitativa de proteínas: pruebas del biuret y Folin-Ciocalteau. 4.-Determinación de metabolitos en suero: glucosa y creatinina 5.-Determinación de metabolitos en orina: urea y ácido úrico 6.-Determinación de vitamina C y calcio en materiales biológicos. 7.-Actividades enzimáticas: tirosinasa, peroxidasa y lipasa. 8.-Determinación de actividad α-amilasa. 9.- Cinética enzimática. Caracterización de fosfatasa alcalina. 6

7. Metodología y estimación del volumen de trabajo Tamaño del grupo Grupo completo Grupo completo

Subgrupo tamaño medio

Grupo completo

Actividad formativa

Horas presenciales

Presentación Lecciones magistrales. Presentación en el aula de los conceptos propios de la materia haciendo uso de la metodología expositiva con lecciones magistrales participativas y medios audiovisuales Clases prácticas. Prácticas en el laboratorio siguiendo los protocolos preparados a tal efecto. Los estudiantes manejarán los equipos apropiados y resolverán cuestiones prácticas. Sus actividades serán registradas a través de informes Examenes. Evaluación y examen de las capacidades adquiridas Totales

1

Trabajo autónomo

Volumen de trabajo 1

64

104

168

20

26

46

4

6

10

89

136

225

8.Cronograma 8.1Cronograma contenidos Tema

Título

Fecha prevista inicio

Fecha prevista final

Horas presenciales

Presentación.

Presentación asignatura

1

Temas 1-3

Metabolismo ácidos nucléicos

10

Temas 4-6

Enzimología

5

Temas 7-8

Bioenergética. Ciclo de Krebs

7

Temas 9-10

Transporte electrónico. Fase luminosa de la fotosíntesis

8

Temas 11-15

Regulación metabólica.

6

Temas 16-19

Metabolismo de lípidos

11

Temas 16-19

Metabolismo de glúcidos

8

Temas 20-22

Metabolismo nitrogenado

6

Tema 23

Integración metabólica

3 7

Evaluación

Actividades de evaluación

4

Total horas presenciales

68

8.2.Cronograma prácticas Práctica nº

Nombre

Fecha prevista inicio

Fecha prevista final

Horas presenciales

1

Preparación de reactivos y tampones

2

2

Colorimetría y espectrofotometría

2

3

Determinación proteínas

de

2

4

Determinación de metabolitos en suero: glucosa y creatinina

2

5

Determinación de metabolitos en orina: urea y ácido úrico

2

6

Técnicas. Cromatografía en gel y en capa fina. Electroforesis en papel

2

7

Determinación de vitamina C y calcio en materiales biológicos.

2

8

Actividades enzimáticas: tirosinasa, peroxidasa y lipasa

2

9

Determinación amilasa

α-

2

10

Cinética enzimática. Caracterización de fosfatasa alcalina

2

cuantitativa

de

actividad

9.Evaluación 9.1 Evaluación del aprendizaje Instrumento Asistencia clases teóricas Portafolio

Criterios de calidad

Ponderación

a - La presencia a las clases teóricas se seguirá mediante la firma en un listado de alumnos.

0.2

Se valorarán cuestiones realizadas durante las clases teóricas y prácticas.

0.3

8

- La asistencia es obligatoria y se valorará con 0.5 puntos. Se admitirá una sola falta justificada, pero se descontará la parte proporcional de la valoración. Prácticas de laboratorio

Además se valorará: 1 -La organización y planificación del tiempo -La corrección en las respuestas a las cuestiones del cuaderno de prácticas -Precisión al responder

Se realizarán pruebas objetivas con cinco opciones de respuesta. Examen de la parte teórica

Se valorará:

8.5

Corrección en la respuesta. Cada fallo resta 0.25 bien No se penalizan las respuestas en blanco

9.2. Observaciones/recomendaciones Se realizará un control cuando se haya superado la mitad de la materia. Los alumnos que en esta prueba obtenga una nota igual o superior a 5 no tendrán que examinarse de ella en el examen de la convocatoria de junio. El resto de alumnos se examinaran de toda la materia impartida durante el curso. Las convocatorias posteriores incluirán toda la materia de la asignatura. 9.3. Evaluación de la docencia La evaluación del sistema de enseñanza y práctica docente de los profesores se realizará mediante la aplicación al alumnado de cuestionarios para evaluar el diseño de la guía docente, el desarrollo de la asignatura y los resultados obtenidos, tras la aplicación de la misma.

10.Bibliografía 10.1 Bibliografía básica. -Bioquímica. Stryer L. et al. 6ª Ed. (2008). Reverté. -Lehninger - Principios de Bioquímica. Nelson, D.L. y Cox M.M. 5ª Ed. (2009). Omega. -Fundamentos de Bioquímica. La vida a nivel molecular. Voet, D., Voet, J.G. y Pratt, C.W. 2ª Ed. (2007). Panamericana. -Bioquímica. D. Voet, J.G. Voet. Panamericana. 3ª ed., 2006. 10.2. Bibliografía complementaria. -Bioquímica. Devlin 4ª Ed. (2004). Reverté. -Bioquímica. Mathews, C.K., van Holde, K,E. y Ahern, K.G. 3ª Ed. (2002). Addison Wesley Ed. 9

-Understanding DNA. The molecule and how it works. C.R. Calladine, H.R. Drew, B.F. Luisi, A.A. Travers. -Nucleic acid structure and recognition. Stephen Neidle. Oxford University Press, 2002. -Texto ilustrado de biología molecular e ingeniería genética. Conceptos, técnicas y aplicaciones enciencias de la salud. José Luque, Ángel Herráez. Ed. Harcourt, 2006. 10.3. Recursos electrónicos -Bioquímica. Mathews, http://www.aw-bc.com/mathews/ch01/frames.htm -Fundamentos de Bioquímica. Voet, http://www.panamericana.com/voet -Lehninger Principios de Bioquímica, http://bcs.whfreeman.com/lehninger/default.asp?s=&n=&i=&v=&o=&ns=0&t=& uid=0&rau=0

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