programa y organización docente de la asignatura de

PROGRAMA Y ORGANIZACIÓN DOCENTE DE LA ASIGNATURA DE BIOQUÍMICA
DESCRIPCIÓN Y OBJETIVOS GENERALES
La Bioquímica es una asignatura troncal, con 8 créditos de teoría y 8 créditos de
prácticas. El programa se estructura en dos partes: “Bioquímica Estructural” y “Bioquímica
Metabólica”, para ser impartidas en cada uno de los dos cuatrimestres del curso.
La Bioquímica es la Ciencia que estudia los constituyentes químicos de los seres
vivos, sus funciones y transformaciones, es decir, estudia las bases moleculares de la vida.
Según se ha avanzado en el conocimiento científico, se ha reconocido que gran parte de las
enfermedades son consecuencia de alteraciones moleculares y que se requieren sólidos
fundamentos bioquímicos para entender su fisiopatología, para llegar al diagnóstico y para
desarrollar una terapéutica adecuada. Todo ello ha contribuido al papel trascendental de la
Bioquímica en Medicina. Por tanto, el objetivo general de la asignatura es proporcionar al
alumno de Medicina una formación adecuada en los aspectos básicos de la Bioquímica.
En la primera parte o “Bioquímica Estructural” se describen las estructuras de las
principales biomoléculas, incidiendo en la relación estructura-función de las mismas. El
objetivo es conocer la estructura proteica, la enzimología, la estructura y función de glúcidos,
lípidos y ácidos nucleicos, y las rutas del flujo de la información genética. En la segunda
parte o “Bioquímica Metabólica” se estudian las principales rutas metabólicas de
degradación y biosíntesis de biomoléculas, los aspectos bioenergéticos, su regulación y la
interrelación que existe entre ellas.
Es de destacar la naturaleza experimental de la Bioquímica, como se refleja en el
importante número de créditos prácticos que se han de impartir según el vigente plan de
estudios. En ellos se incluyen prácticas de aula, donde se realizan ejercicios de teoría
aplicada, así como prácticas de laboratorio.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
La Bioquímica es una asignatura anual y, por tanto, con convocatorias oficiales en
Junio y Septiembre. En Febrero tendrá lugar un examen parcial eliminatorio para los
alumnos que obtengan 5 o más puntos, y compensable para los que obtengan entre 4 y 5
puntos. Los alumnos que obtengan menos de 4 puntos tendrán necesariamente que
examinarse de toda la asignatura. En los meses de Junio y Septiembre tendrán lugar los
exámenes finales, en los que se precisará obtener 5 o más puntos para aprobar, con un
mínimo de 4 puntos en cada uno de los parciales.
La realización de las prácticas de laboratorio y la entrega del guión de prácticas con
los ejercicios resueltos son requisito indispensable para que los exámenes sean calificados.
Los alumnos repetidores que hayan hecho las prácticas de laboratorio están exentos de su
realización. Si lo desean, y dentro de las disponibilidades de los grupos, podrán repetirlas
previa solicitud al profesor responsable.
Los exámenes constarán de preguntas teóricas, problemas cuantitativos o ejercicios
de teoría aplicada y preguntas relativas a las prácticas de laboratorio. Los alumnos
repetidores también tienen que contestar a las preguntas de prácticas.
PROGRAMA DE TEORÍA
1ª PARTE. BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL
1. Introducción a la Bioquímica. Características de los seres vivos. Composición
química. Biomoléculas: propiedades. Principios de la bioquímica. Repaso de los
principales grupos funcionales de química orgánica. Estereoisomería.
2. El agua, el pH y los equilibrios iónicos. Estructura y propiedades del agua.
Interacciones débiles en sistemas acuosos. Puentes de hidrógeno. Uniones
hidrofóbicas. El agua como electrolito débil. El pH. Amortiguación y soluciones
tampón. Ecuación de Henderson-Hasselbach. Sistemas tampón de la sangre y del
citosol celular.
3. Aminoácidos. Estructura y propiedades de los aminoácidos. Clasificaciones de
aminoácidos según sus cadenas laterales. Estereoisomería de aminoácidos.
Aminoácidos no estándar. Modificaciones postraduccionales de aminoácidos.
Propiedades ácido-básicas y curvas de valoración.
4. Proteínas: funciones biológicas y estructura primaria. Enlace peptídico. Péptidos y
proteínas. Diversidad de funciones biológicas. Niveles de organización estructural de
las proteínas. Separación y purificación de proteínas. Estructura primaria.
Información a partir de la secuencia de aminoácidos. Proteínas homólogas. Métodos
de análisis de proteínas.
5. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas. Fuerzas débiles que
estabilizan la estructura tridimensional. Geometría del enlace peptídico. Estructura
secundaria: hélices alfa, hojas beta y giros beta. Proteínas fibrosas: alfa-queratina,
colágeno. Enfermedades del colágeno. Proteínas globulares. Estructura terciaria.
Estructuras supersecundarias. Desnaturalización y plegamiento. Chaperonas
moleculares. Estructura cuaternaria. Ventajas estructurales y funcionales de la
asociación cuaternaria. Hemoglobina: estructura y función. Efecto Bohr.
Hemoglobinopatías.
6. Enzimas. Clasificación. Principios de la catálisis enzimática. Energía de activación.
Velocidad de reacción y equilibrio de reacción. Cinética enzimática: ecuación de
Michaelis-Menten. Inhibición enzimática. Mecanismos de regulación de la actividad
enzimática. Enzimas alostéricos. Modificación covalente de enzimas. Proenzimas.
7. Glúcidos. Funciones biológicas. Monosacáridos: nomenclatura y estereoisomería.
Pentosas y hexosas. Disacáridos. Enlace glucídico. Polisacáridos de reserva:
glucógeno y almidón. Polisacáridos estructurales: proteoglucanos. Glucoproteínas y
glucolípidos.
8. Lípidos. Funciones biológicas. Lípidos de almacenamiento: ácidos grasos,
triacilgliceroles. Lípidos estructurales: glicerofosfolípidos, esfingolípidos, esteroles.
Lípidos con actividades biológicas específicas: icosanoides, vitaminas liposolubles.
9. Membranas biológicas y transporte. Constituyentes de las membranas biológicas.
Modelo del mosaico fluido. La bicapa lipídica. Proteínas de membrana. Transporte de
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soluto a través de las membranas: difusión facilitada, transporte activo, canales
iónicos.
10. Nucleótidos y ácidos nucleicos. Estructura y nomenclatura de nucleósidos y
nucleótidos. Propiedades de las bases de los nucleótidos. Tautomería ceto-enólica.
Estructura de los ácidos nucleicos. La doble hélice. Tipos de estructuras
tridimensionales del DNA. Estructuras del DNA dependientes de la secuencia.
Metilación del DNA. Química de los ácidos nucleicos. Desnaturalización y
renaturalización. Hibridación. Tipos de material genético en los seres vivos. DNA
superenrollado. Topoisomerasas.
11. Estructura del genoma eucariota. El cromosoma eucariota: tipos de DNA. DNA
satélite, DNA moderadamente repetitivo, genes multicopia y genes monocopia.
Estructura de los genes monocopia de los organismos eucariotas. DNA mitocondrial.
12. Replicación y reparación del genoma. Replicación semiconservativa del DNA.
Enzimología de la replicación. DNA polimerasa I. Otras polimerasas procariotas:
características y función. DNA polimerasas eucarióticas. Orígenes de replicación.
Iniciación de la replicación. Elongación de las cadenas de DNA. Antibióticos
inhibidores de la replicación. Replicación de los telómeros: telomerasas. Mutaciones,
mutágenos y reparación del DNA.
13. Síntesis y maduración del RNA. Tipos y estructuras de RNAs. RNA polimerasas en
los organismos procariotas y eucariotas. Promotores. Mecanismo de iniciación de la
transcripción. Elongación. Terminación. Síntesis de RNA en eucariotas. Factores de
transcripción. Secuencias intensificadoras. Antibióticos inhibidores de la
transcripción. Procesamiento del RNA: caperuzas, colas de poliadenilato, empalme
de RNA mensajero, RNA catalítico.
14. Síntesis de proteínas. El código genético: características. Hipótesis del balanceo.
Estructuras de tRNAs y rRNAs. Estructura de los ribosomas. Activación de los
aminoácidos. Etapas de la síntesis proteica: iniciación, elongación y terminación.
Particularidades de la traducción en células eucarióticas. Balance energético de la
traducción. Antibióticos inhibidores de la traducción.
Temas 1-6: Prof. Dr. D. Jesús Navas Méndez
Temas 7-14: Prof. Dra. Dª. Isabel Andrés Cabrerizo (Prof. Responsable)
2ª PARTE. BIOQUÍMICA METABÓLICA
15. Introducción al metabolismo y bioenergética. Panorámica del metabolismo
energético. Anabolismo y catabolismo. Rutas centrales del metabolismo. Principios
generales sobre regulación metabólica. Compartimentalización de las rutas
metabólicas. Principios de bioenergética. Energía libre. Procesos irreversibles.
Reacciones acopladas. Papel central del ATP en el metabolismo energético.
Hidrólisis de ATP. Otros compuestos ricos en energía. Transferencia de grupos
fosfato. Reacciones de oxido-reducción biológica. Coenzimas transportadoras de
electrones. Vitaminas.
16. Glucolisis. Digestión de glúcidos de la dieta. Absorción de monosacáridos.
Transportadores de glucosa. Importancia y destinos de la glucosa. Fases de la
glucolisis: esquema general y reacciones. Balance global. Destinos del piruvato.
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Fermentación láctica y alcohólica. Regulación de la glucolisis. Entrada de otros
glúcidos en la glucolisis. Metabolismo de disacáridos y del glicerol.
17. Metabolismo del glucógeno. Importancia y función del glucógeno. Degradación del
glucógeno: glucógeno fosforilasa, enzima desramificante. Biosíntesis del glucógeno:
glucógeno sintasa, enzima ramificante. Regulación hormonal y alostérica. Regulación
diferencial en tejido muscular y hepático. Control coordinado de la síntesis y
degradación del glucógeno. Algunos trastornos del metabolismo glucídico.
18. Gluconeogénesis y ruta de las pentosas fosfato. Gluconeogénesis, principales
sustratos. Reacciones enzimáticas. Balance energético. Ciclo de Cori. Regulación
recíproca de la glucolisis y la gluconeogénesis. Vía de las pentosas fosfato como ruta
secundaria de oxidación de la glucosa. Modalidades de la vía de las pentosas
fosfato.
19. Ciclo del ácido cítrico (ciclo de los ácidos tricarboxílicos o de Krebs). Importancia del
ciclo de Krebs como encrucijada metabólica. Formación del acetil-coenzima-A: el
complejo piruvato deshidrogenasa. Reacciones oxidativas del ciclo. Balance
energético. Naturaleza anfibólica del ciclo: conexiones con rutas biosintéticas.
Reacciones anapleróticas. Regulación del ciclo de Krebs.
20. Aprovechamiento de la energía de las oxidaciones biológicas. Principales coenzimas
implicados en las oxidaciones biológicas. Cadena de transporte electrónico:
Localización y funcionamiento. Conversión del flujo de electrones en energía
química: modelo quimiosmótico. Acoplamiento de la fuerza protón-motriz a la
fosforilación del ADP. Estructura y funcionamiento de la sintasa de ATP. Proteínas
desacoplantes y termogénesis. Transporte a través de la membrana interna
mitocondrial: Lanzaderas de equivalentes de reducción. Regulación de la respiración
mitocondrial y fosforilación oxidativa. DNA mitocondrial y patologías asociadas.
21. Bioquímica de la detoxificación. Especies reactivas de oxígeno y nitrógeno. Procesos
generales de eliminación de xenobióticos. El sistema del citocromo P450.
Metabolismo del etanol. Química del oxígeno y generación de especies reactivas
(ROS). Reacciones con componentes celulares. Oxido nítrico y especies reactivas
nitrógeno-oxígeno (RNOS). Importancia de ROS y RNOS en los procesos
inflamatorios. Defensas celulares contra ROS y RNOS. Catalasas y peroxidasas.
Papel del Glutatión. Otras moléculas no enzimáticas con papel antioxidante.
22. Obtención de la energía de los lípidos. Digestión, movilización y transporte
extracelular de los triacilgliceroles del adipocito. Mecanismo y sistemas de control.
Transporte de los ácidos grasos al interior de la mitocondria. Química de la βoxidación de los ácidos grasos. Etapas de la β-oxidación de los ácidos grasos
saturados. Características especiales de la oxidación de los ácidos grasos no
saturados. Conexión con el metabolismo glucídico: oxidación de los ácidos grasos de
cadena impar de átomos de carbono. Regulación de la degradación de ácidos grasos
y triacilgliceroles. Una alternativa para aprovechar la energía de los ácidos grasos:
Metabolismo de los cuerpos cetónicos.
23. Biosíntesis de ácidos grasos, triacilgliceroles y fosfolípidos de membrana. Síntesis de
ácidos grasos. Reacciones de la síntesis de ácidos grasos. La sintasa de ácidos
grasos. Importancia del Acetil CoA y lanzadera de citrato. Características especiales
de la síntesis de ácidos grasos de cadena larga e insaturados. Regulación
coordinada de la síntesis y la degradación de grasos. Derivados de ácidos grasos de
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especial relevancia clínica: Síntesis de icosanoides. Reacciones básicas de síntesis
de triacilgliceroles y su regulación. Intercambio de ácidos grasos entre los tejidos:
Ciclo de los triacilgliceroles. Importancia del glicerol. Glicerogénesis.
24. Metabolismo del colesterol y las lipoproteínas. Fases y reacciones de la síntesis de
colesterol. Entrada del colesterol a las células mediante endocitosis mediada por
receptor. Regulación del contenido de colesterol celular. Transformación del
colesterol en sales biliares. Principales reacciones de la síntesis de hormonas
esteroides. Las lipoproteínas como sistema de transporte de lípidos. Principales
lipoproteínas plasmáticas. Función de las principales apolipoproteínas. Lipasas,
receptores y transportadores de lípidos. Transporte entre tejidos. Alteraciones del
transporte: dislipidemias
25. Panorámica general del metabolismo de los aminoácidos. Origen de los aminoácidos
corporales. Aminoácidos esenciales. Enzimas proteolíticas digestivas. Absorción de
aminoácidos. Transportadores de aminoácidos y ciclo del gamma-glutamilo. La
degradación de proteínas corporales como fuente de aminoácidos. Proteasas
lisosomales y citoplasmáticas. Señales para la degradación de proteínas.
Ubiquitilación. Proteosoma. Regulación de la degradación de las proteínas
musculares. Enfermedades del transporte de aminoácidos.
26. Metabolismo del grupo amino de los aminoácidos.. Enzimas clave del metabolismo
de aminoácidos. Transaminasas y vitamina B6. Glutaminasa. Glutamato
dehidrogenasa. Glutamina sintetasa. Ciclo de la glucosa-alanina. Toxicidad del
amonio en animales Eliminación del grupo amino. Estrategias. Ciclo de la urea.
Relación con el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Regulación del ciclo de la urea.
Patologías relacionadas con defectos enzimáticos en el Ciclo de la Urea.
27. Metabolismo de las cadenas carbonadas de los aminoácidos. Panorámica de las
rutas de degradación y destino de las cadenas de los aminoácidos . Co-enzimas
transportadoras de restos monocarbonados: tetrahidrofolato, S-adenosil-metionina,
cobalamina. Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos.. Destino metabólicos de los
aminoácidos. El glutamato como precursor. Degradación de la fenilalanina.
Fenilcetonuria, tirosinemias, alcaptonuria. Degradación de aminoácidos de cadenas
ramificadas. Metilmalonil mutasa y 5'-dexosiadenosil cobalamina. Patología
asociada. Esquema de la biosíntesis de los aminoácidos no esenciales. Aminoácidos
como precursores de otras aminas biológicas. Síntesis y degradación del grupo
hemo. Metabolismo del hierro. Porfirias.
28. Metabolismo de nucleótidos. El PRPP como compuesto central del las rutas de
síntesis. Síntesis de novo de los nucleótidos de purina. Características de los
enzimas de la ruta. Glutamina-amido transferasas. Síntesis de AMP y GMP. Enzimas
multifuncionales en la ruta de biosíntesis de purinas. Interconversión de nucleótidos
de purina. Ruta de recuperación de nucleótidos de purina y patologías asociadas.
Síntesis de novo de nucleótidos de pirimidinas. Timidilato sintasa.. Ribonucleótido
reductasa. Degradación de purinas y gota. Degradación de pirimidinas. El
metabolismo de nucleótidos como diana de fármacos antibióticos, antitumorales y
antivirales.
29. Mecanismos moleculares de señalización. Jerarquía de la señalización hormonal.
Tipos de hormonas. Tipos de receptores hormonales. Mecanismos bioquímicos
generales de señalización. Receptores de membrana. Receptores acoplados a
proteínas G. Segundos mensajeros hormonales. Proteínas con actividad enzimática
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ligadas a membrana. Proteínas efectoras. Receptores proteín quinasas y ligados a
proteína quinasa. Mecanismo de acción del glucagón y de la insulina.
Receptor/efector del óxido nítrico. Mecanismo de acción de las hormonas esteroides
y tiroideas. Papel de las principales hormonas implicadas en la regulación del
metabolismo energético.
30. Integración del metabolismo y nutrición. Panorámica general de las diferentes rutas
Perfiles metabólicos de los diferentes órganos.. Puntos de conexión y moléculas
clave del metabolismo..Regulación hormonal del metabolismo glucídico, de ácidos
grasos y de aminoácidos Reservas energéticas del organismo. Modificación de los
perfiles metabólicos durante el ciclo de ayuno-nutrición y reposo-ejercicio..Fases de
la homeostasis de la glucosa durante el ayuno prolongado. Requerimientos
energéticos y nutricionales. Grupos de nutrientes y nutrientes esenciales. Situaciones
patológicas relacionadas con el metabolismo energético: diabetes, alcoholismo y
obesidad.
Temas 15-19:
Temas 20-24:
Temas 25-30:
Prof. Dra. Dª. M. Dolores Delgado Villar
Prof. Dr. D. Jose Carlos Rodríguez Rey
Prof. Dr. D. Javier León Serrano
PROGRAMA DE PRÁCTICAS
1. PRÁCTICAS DE AULA
De acuerdo con el criterio de los profesores y las sugerencias de los alumnos se
realizarán ejercicios de teoría aplicada y problemas cuantitativos.
Parte de estas prácticas se desarrollarán en horario de mañana y parte en horario de
tarde (consultar el horario de la Facultad)
2. PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Se desarrollarán siempre en horario de tarde, en tres periodos:
Primer periodo.
Titulación de aminoácidos. Modelización molecular.
Fotometría. Determinación cuantitativa de proteínas.
Segundo periodo.
Determinación de enzimas. Cinética enzimática.
Purificación y análisis de DNA. Electroforesis.
Tercer periodo
Valoración de la diabetes: determinación de la glucemia y
hemoglobinas glucosiladas.
Estudio de una ruta metabólica. El ciclo de la urea.
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BIBLIOGRAFÍA
En este apartado se recogen textos de Bioquímica de carácter básico y textos
orientados a la Bioquímica humana o que resaltan el enfoque clínico. Los temarios no están
necesariamente organizados de igual forma que el Programa de la asignatura, pero los
contenidos sí están totalmente recogidos. Es fundamental que los estudiantes consulten
estos libros, que son de excelente calidad, para una buena preparación de la asignatura.
- “Lehninger Principios de Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Ed. Omega. 2006.
- "Bioquímica. Libro de texto con aplicaciones clínicas". 4ª ed. Devlin, T.M. Ed. Reverté.
2004.
- “Bioquímica básica de Marks. Un enfoque clínico”. Smith C., Marks A.D. y Lieberman M.
Ed. McGraw-Hill. Interamericana. 2006.
- “Bioquímica”. 6ª ed. Berg, J., Tymoczko, J. Stryer, L. Ed. Reverté. 2007.
- "Bioquímica" 3ª ed. Mathews, C.K. y Van Holde, K.E. Ed. Addison Wesley. 2002.
- "Biochemistry". 3ª ed. Garret, R.M. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 2005.
ACCESO A LA PÁGINA WEB DE LA ASIGNATURA
Directamente en http://grupos.unican.es/asignaturabioquimica
o bien a través de la página del Departamento http://departamentos.unican.es/biomol/
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