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CURSO DE BIOQUIMICA y BIOQUÍMICA I

Licenciaturas en Ciencias Biológicas y Bioquímica

MÓDULO I: ESTRUCTURA-FUNCIÓN DE LAS MACROMOLÉCULAS Y CINÉTICA ENZIMÁTICA

Introducción. La unidad bioquímica de los diferentes organismos vivos; producción y consumo de energía en el metabolismo; transferencia de información biológica. Biomoléculas: composición química; estructura tridimensional; interacciones covalentes y no covalentes; las macromoléculas y sus unidades monoméricas. Interacciones débiles en el medio acuoso: puentes de hidrógeno, interacciones de Van der Wals, interacciones carga-carga. Interacciones entre macroiones en solución: solubilidad, fuerza iónica.

Aminoácidos y Péptidos. Aminoácidos: Definición, composición elemental, estructura, isomería. Importancia Biológica. Aminoácidos que forman parte de las proteínas: clasificación. Propiedades ácido-base: los aminoácidos como anfolitos, curvas de titulación. Clasificación. Propiedades químicas: grupo amino, grupo carboxilo, cadenas laterales. Propiedades físicas: solubilidad, propiedades ópticas. Péptidos: definición, estructura e importancia biológica. Enlace peptídico. Estructura y propiedades.

Proteínas. Introducción: importancia biológica, funciones. Composición. Propiedades físico-químicas: solubilidad, tamaño molecular, carga eléctrica; métodos de estudio. Proteínas fibrosas y globulares. Estructura de las proteínas: estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria: definición y características principales, enlaces e interacciones involucradas. Dinámica de las proteínas: relación estructura-función; ensamblado. degradación. Desnaturalización.

Enzimas. Introducción. Definición: velocidad, catálisis, especificidad y regulación. Terminología y nomenclatura: sustratos, cofactores, coenzimas y grupos prostéticos; nomenclatura.

Mecanismos de la catálisis enzimática. Mecanismos generales de reacciones enzimáticas, formación del complejo enzima-sustrato. Concepto de sitio activo. Especificidad de acción y de sustrato. Factores que contribuyen a la eficacia de la catálisis. Efectos sobre la energía de activación en las reacciones catalizadas.

Cinética química y enzimática. Catálisis química: velocidades iniciales, efectos de la concentración, orden de reacción; reacciones reversibles y equilibrios. Efecto de la temperatura, catálisis. Catálisis enzimática. Actividad (unidades, actividad específica y molecular). Efecto de la concentración de enzima. Efecto de la concentración de sustrato. Modelos: modelo de Michaelis y Menten; modelo de Briggs y Haldane. Parámetros cinéticos:VM, KM, y KS. Obtención de parámetros cinéticos por métodos gráficos. Efectos del pH y la temperatura. Inhibición: inhibidores reversibles (competitivos y no competitivos) e irreversibles. Regulación de la actividad enzimática: modificaciones reversibles e irreversibles; regulación alostérica

Carbohidratos. Definición e importancia biológica. Clasificación. Monosacáridos: definición, estructura, estereoisomería. Actividad óptica, estructura cíclica, mutarrotación. Propiedades. Derivados importantes de los monosacáridos. Oligosacáridos: definición, clasificación, estructura y propiedades. Disacáridos de importancia biológica. Polisacáridos: definición, clasificación, estructura y propiedades. Polisacáridos de reserva: estructura del almidón y del glucógeno. Polisacáridos estructurales: celulosa, glucosaminoglicanos, quitina, polisacáridos de las paredes bacterianas. Glucoproteínas y glucolípidos.

Lípidos. Definición e importancia biológica. Lípidos de almacenamiento: ácidos grasos; triacilglicéridos; ceras. Acidos grasos saturados e insaturados. Propiedades: punto de fusión. Lípidos estructurales de las membranas: glicerofosfolípidos; esfingolípidos. Lípidos con actividades específicas: esteroles, prostaglandinas, eicosanoides; leucotrienos; vitaminas liposolubles, quinonas. Membranas biológicas: estructura y composición.

Nucleótidos y ácidos nucleicos. Definición. Importancia biológica. Composición: bases púricas y pirimídicas, nomenclatura y propiedades. Nucleótidos libre s como sillares de los ácidos nucleicos. Acidos desoxiribonucleicos: estructura y, propiedades, localización y funciones. Formas A, B y Z. Desnaturalización; curvas de desnaturalización térmica. Acidos ribonucleicos: composición estructura y propiedades; tipos principales; localización y funciones.

MÓDULO II: BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO

Bioenergética. Reacciones redox y oxidaciones biológicas. Introducción. Los seres vivos como sistemas abiertos. Nociones sobre termodinámica química. Primer principio; equivalencia entre calor, energía y trabajo. Unidades. Segundo principio. Energía libre y entropía. Reacciones endergónicas y exergónicas. Concepto de potencial químico. Reversibilidad de las reacciones químicas. Relación entre DGº y constante de equilibrio. Cálculo de DGº. Reacciones acopladas. Concepto de intermediario común. Compuestos de alta energía y potencial de transferencia de grupos fosfato. Biosíntesis de ATP y de otros compuestos ricos en energía. Reacciones de óxido reducción: número de oxidación. Balance de las ecuaciones redox. Pares redox conjugados. Celdas voltaicas. Potencial redox standard. Efecto de la concentración sobre el potencial redox estándar. Ecuación de Nernst. Relación entre DGº y potencial redox estándar. Oxidaciones biológicas: El oxígeno como aceptor de electrones. Derivados reducidos del oxígeno: radicales libres, peróxido de hidrógeno, agua. Coenzimas de transporte de electrones. Fosforilación oxidativa y fosforilación a nivel de sustrato. Intercambios de protones durante el transporte electrónico. Energía del transporte electrónico. Bioluminiscencia y quimioluminiscencia.

Generalidades del metabolismo. Características de la célula procariota y eucariota. Célula fotosintética. Membranas celulares. Compartimentación celular. Concepto de metabolismo intermediario. Producción y utilización de energía. Sistemas multienzimáticos. Niveles de regulación.

Catabolismo. Generalidades. Glucólisis. Sistemas aeróbicos y anaeróbicos. Fermentaciones. Enzimas clave en la regulación de la glucólisis. Entrada de otros azúcares a la vía glucolítica. Glucogenolisis. Ruta de las pentosas. Fase oxidativa. Fase no oxidativa. Degradación de los triacilglicéridos. Lipasas. Destino del glicerol. b-oxidación. Balance energético. Regulación. Catabolismo de los aminoácidos: destino del esqueleto carbonado y del grupo amino. Transaminación y desaminación.

Degradación aeróbica del piruvato y ciclo de Krebs. Complejo de la piruvato deshidrogenasa. Control. Ciclo del ácido cítrico. Localización. Balance global. Regulación. Ruta anfibólica. Reacciones anapleróticas. Ciclo del glioxilato.

Transporte electrónico y fosforilación oxidativa. Cadena respiratoria: localización y componentes. Entrada de los diferentes sustratos de la cadena. Fosforilación oxidativa. Teorías sobre la fosforilación oxidativa. Relación P/O. Balance energético. Lanzaderas del glicerolfosfato y aspartato-malato.

Anabolismo. Gluconeogénesis. Reacciones irreversibles. Regulación recíproca con la glucólisis. Biosíntesis del glucógeno. Biosíntesis de ácidos grasos. Biosíntesis de triacilglicéridos. Biosíntesis de cuerpos cetónicos. Generalidades de fosfolípidos. Generalidades de esfingolípidos. Generalidades de esteroides. Anabolismo de los compuestos nitrogenados. Ciclo del N. Fijación simbiótica del N. Biogénesis del N orgánico. Mecanismo general de incorporación del N en la síntesis de aminoácidos. Interconexiones del metabolismo de los aminoácidos con las otras rutas metabólicas. Aminoácidos glucogénicos, glucocetogénicos y cetogénicos. Generalidades de la síntesis de aminoácidos no esenciales. Generalidades del metabolismo de purinas y pirimidinas. Importancia. Formas de eliminación del N proteico en diferentes especies: animales ureotélicos, amoniotélicos y uricotélicos. Ciclo de la urea. Requerimiento energético.

Fotosíntesis. Ultraestructura del cloroplasto. La membrana como soporte de la fase luminosa de la fotosíntesis. Luz y excitación de pigmentos. Antena y centros de reacción. Fotólisis del agua. Fotosistemas. Gradiente protónico: fosforilación acíclica y cíclica. Herbicidas como inhibidores o desacopladores del transporte electrónico. Fijación de CO2 por plantas C3: ciclo de Calvin-Benson, propiedades de la RubisCO, fotorrespiración, formación de glucosa, regeneración del aceptor: Fijación de CO2 por plantas C4: ciclo de Hatch-Slack, localización, PEP carboxilasa, ventajas de la estrategia. Fijación de CO2 por plantas CAM: características del proceso. Regulación de enzimas por luz: sistema LEM y Ferredoxina-tiorredoxina-oxidoreductasa.

Regulación del metabolismo. Niveles de regulación. Regulación enzimática. Regulación alostérica. Regulación por modificación covalente. Regulación de la síntesis de enzimas: inducción y represión. Papel de los compartimientos. Papel de las membranas. Regulación hormonal del metabolismo.

Integración del metabolismo. Fases principales en la producción de energía. Interrelaciones entre vías degradativas y biosintéticas. Metabolitos comunes como encrucijadas metabólicas. Destinos de la acetil CoA. Utilización de coenzimas de oxido-reducción en las vías degradativas y biosintéticas. Papel del NADPH. Interrelaciones entre el metabolismo de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Perfil metabólico de los principales órganos. Respuestas al estrés metabólico: ayuno y diabetes.

MÓDULO III: VÍAS DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

Biosíntesis de los ácidos nucleicos. Concepto de gen genoma. Expresión de los genes. Replicación del material genético. Características. Mecanismos de la replicación en bacterias. Acción de las helicasas. Iniciación. Elongación. Fragmentos de Okasaki. Terminación. Mecanismos de replicación en eucariotas. DNA polimerasas, nuclear y mitocondrial. Iniciación. Principales diferencias con la replicación en procariotas.

Transcripción del mensaje genético. El ADN como molde RNA polimerasa DNA dependientes bacterianas y eucariotas. Etapas de la transcripción. Procesamiento y modificaciones postranscripcionales del ARN. Intrones y exones. Proceso de empalme (splicing). Poliadenilación del ARNm en la extremidad 3' y formación del cap en el 5'.

Código genético. Experimentos de elucidación del código. Características. Degeneración del código genético. Señales de iniciación y terminación. Universalidad del código.

Biosíntesis de las proteínas. Formación de los aminoacil t-ARN sintetasas. Etapas de la traducción: iniciación, elongación y terminación. Polirribosomas Regulación. Modificaciones postraduccionales

Mecanismos de regulación de la expresión génica. Niveles de regulación. Regulación de la transcripción en bacterias. Función de los promotores. Regulación de la terminación: Factor Rho. Modelo del operón lactosa en E. coli. Inducción represión catabólica. Control positivo y negativo Regulación postranscripcional. Regulación de la transcripción en eucariotas.  

TALLERES

Módulo I

Aminoácidos y péptidos. (1 clase)

Estructura de las proteínas. (1 clase)

Cinética enzimática. (1 clase)

Esturctura/función de los hidratos de carbono. (1 clase)

Estructura/función de los lípidos. (1 clase)

Estructura de los ácidos nucleicos. (1 clase)

 

Módulo II

Bioenergética.  (1 clase)

Generalidades sobre el metabolismo: Catabolismo. (2 clases)

Convergencia de las vías metabólicas: Ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa (1 clase)

Anabolismo. (2 clases)

Regulación eintegración del metabolismo. (2 clase)

 

Módulo III

Estructura de los ácidos nucleicos. (1 clase)

Replicación del ADN. (1 clase)

Transcripción. (1 clase)

Código genético. (1clase)

Traducción. (1 clase)

Regulación de la expresión génica. (2 clases)


PRÁCTICOS DE LABORATORIO

Dosificación de proteínas.

Cromatografía de intercambio iónico

Electroforesis de proteínas.

Estudios cinéticos de xantina oxidasa

Aislamiento y espectrofotometría de ácidos nucleicos.

Electroforesis de  ácidos nucleicos.

 

APROBACIÓN DEL CURSO

Para aprobar el curso deberá rendirse un examen final.

Para estar habilitado a rendir el examen final, el estudiante deberá haber aprobado las tres pruebas parciales durante el curso y deberá haber asistido a 75% de los prácticos de laboratorio.

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

Principios de Bioquímica, 2a edición. A. L. Lehninger, D. L. Nelson & M. M. Cox. Ed. Omega, 1993

Lehninger Principles of Biochemistry, 3rd Edition. D. L. Nelson & M. M. Cox. Ed. Worth Publisher, 2000

Principles of Biochemistry. Lehninger, Nelson, Cox. Worth, 1993

Bioquímica, 2ª edición. C. K. Mathews & K. E. van Holde. Ed. Mc Grau - Hill Interamericana, 1998

Biochemistry. 3rd edition. C. K. Mathews & K. E. van Holde. Ed.,

Biochemistry, 2nd edition. D. Voet & J. G.Voet. John Wiley & Sons, 1995

Bioquímica, 4a edicion. L. Stryer. Ed. Reverté, 1995

Genes VII. B. Lewin. Oxford University Press. 2000

 

Cursos Integrantes Investigación

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