BQA-342Programa.04

SECCIÓN BIOQUÍMICA
INSTITUTO DE QUÍMICA
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO
PROGRAMA.
1 S. 2004
CLAVE:
NOMBRE:
CRÉDITOS:
HORAS :
CÁTEDRA:
AYUDANTÍA:
PRE-REQUISITOS:
BQA 342
Cinética Enzimática, Bioenergética y Transporte.
4
6
2
BQA 240
Objetivos :
Comprensión de mecanismos físico-químicos que explican la función catalítica de las enzimas a
nivel "in vivo" e "in vitro" y, de la relación estructura-función característica de sistemas vivos.
Utilización de la cinética enzimática como herramienta en la caracterización de enzimas con fines
tanto básicos como aplicados.
Competencias Previas:
Capacidades:
Habilidades matemáticas de acuerdo a pre-requisitos.
Manejo conceptual de modelos fisicoquímicos y su relación con modelos matemáticos. Capacidad
de análisis crítico.
Conocimientos:
Álgebra. Cálculo diferencial e integral elemental.
Química. Equilibrio químico. Reacciones ácido-base. Mecanismos de reacciones químicas. 1ª y 2ª
Ley de Termodinámica, energía libre de Gibbs. Cinética de reacciones químicas. Estereoquímica.
Bioquímica. Propiedades físico-químicas de macromoléculas y agregados moleculares biológicos.
Relación estructura-función.
Competencias esperadas al final del curso:
Capacidades:
Deducción de modelos matemáticos a partir de mecanismos de reacciones enzimáticas.
Descripción e interpretación de gráficos y resultados. Obtención de parámetros cinéticos y
termodinámicos a partir de estudios de velocidad de reacciones enzimáticas. Obtención de
información de propiedades cinéticas y físico-químicas de enzimas mediante estudios de velocidad
en estado estacionario.
Aplicación de conceptos y modelos conceptuales a situaciones desconocidas.
Conocimientos:
Propiedades de catalizadores, y de enzimas en particular. Mecanismos de reacciones enzimáticas.
Mecanismos básicos de regulación enzimática.
Efecto que presentan diversos factores en la velocidad de reacciones catalizadas por enzimas en
el estado estacionario, y la información posible de obtener de estudios cinéticos. Las leyes
cinéticas, los métodos y las limitaciones que permiten obtener información inherente a sistemas
enzimáticos.
2
Evaluación :
Cátedra:
4 pruebas globales
Trabajo / disertación / participación
80 %
80 %
20 %
Trabajo.
Presentación:
Conocimiento y dominio del tema
presentación formal
30%
30%
Defensa.
Participación(otros trabajos)
20%
20%
(materiales audiovisuales, orden, estructura, secuencia, tiempo).
Ayudantía:
Controles
60 %
Trabajo
20 %
Participación PV-UCV 20 %
Examen.
Nota de presentación
Nota de examen
20 %
60 %
40 %
CONTENIDO
I.
ENZIMAS.
1.
Generalidades.
Teorías de cinética química. Teoría del estado de transición y teoría de las
colisiones. Relación empírica de Arrhenius.
Características como catalizadores proteicos.
2.
Cofactores.
3.
Clasificación y nominación de enzimas.
4.
Mecanismo general de las reacciones enzimáticas.
Centro y sitio activo.
Identificación de aminoácidos del sitio activo.
Interacciones.
Conformación del centro activo.
5.
Especificidad
Absoluta y relativa (grado)
Especificidad estructural, regioespecificidad, estereoespecificidad.
6.
Roles de los residuos aminoacídicos y de cofactores en la catálisis.
Catálisis ácido-base, general y específica. Catálisis electroestática. Catálisis por ión
metálico. Catálisis covalente. Catálisis nucleofílica. Catálisis electrofílica.
7.
Factores que explican disminución de la energía libre de activación.
Roles catalíticos de los residuos aminoacídicos y de los cofactores.
Unión de la enzima y del sustrato.
Microambiente hidrofóbico.
3
8.
II.
Regulación de la actividad enzimática.
Enzimas alostéricas.
Enzimas covalentemente reguladas, efecto cascada.
CINÉTICA ENZIMÁTICA.
1.
2.
3.
4.
4.
5.
6.
Efecto de la concentración del sustrato.
Enzimas uni-reactantes, 1 S, 1 P, 1 ES.
Mecanismo de Michaelis y Menten.
Cálculo parámetros cinéticos
Otros mecanismos.
1 S, 1 P y dos intermedios (ES y EP).
Reacción Uni-Uni reversible
Relación de Haldane
Inhibición por producto
Activación por sustrato
Ecuación integrada de Michaelis y Menten.
Efecto de inhibidores.
Efecto de activadores.
Efecto de la concentración del sustrato.
Enzimas multirreactantes, 2 S, 2 P.
Mecanismo secuencial
ordenado y desordenado
Mecanismo Ping-Pong.
Efecto del pH.
Obtención de constantes de disociación (métodos).
Efecto de la temperatura
Cálculo de Ea.
Cálculo de Gº, Hº y Sº.
Estudios en conjunto de pH y temperatura.
Enzimas multiméricas.
Sitios cooperativos :
Cooperativismo positivo
sigmoidicidad curva de velocidad
n, Ks, factores de interacción.
ecuación de Hill
Cooperativismo negativo.
III.- TRANSPORTE EN SISTEMAS BIOLÓGICOS.
1.
2.
3.
3.1.
3.2.
Transporte y Fuerzas Conjugadas. Ecuación de Nernst-Planck.
Transporte no mediado de sustancias no cargadas (polares y no polares) a través de
membranas de lípidos. Tratamiento de sistemas homogéneos, en estado estacionario y
equilibrio de fases.
Transporte no mediado de sustancias cargadas a través de membranas de lípidos.
Interacción ión-solvente. Tratamiento de sistemas homogéneos, en estado estacionario y
equilibrio de fases.
Interacción ión-ión. Teoría de Debye-Hückel.
4
3.3.
4.
4.1
4.2
Origen de los potenciales de membrana: Potenciales estáticos (potenciales de superficie) y
dinámicos. Modelo físico-químico de la derivación de la ecuación de Goldman-Hodgkin y
Katz.
Transporte mediado a través de membranas biológicas.
Transportadores: Unidireccionales, intercambiadores y cotransporte. Especificidad.
Canales: Activados por agonistas. Activados por voltaje. Selectividad.
IV.- BIOENERGÉTICA
1.
2.
3.
4.
5.
Formas energéticas en sistemas biológicos y su termodinámica en equilibrio.
Acoplamiento energético.
Perfil energético de la glicólisis en músculo.
Acoplamiento energético en mitocondria.
Acoplamiento energético en la fotosíntesis.
5
PAUTA DE EVALUACIÓN
Ítem
Contenido
Estructura
general
Manejo de
preguntas
Claridad en
conceptos
Calidad de
audiovisuales
Uso material
audiovisual
Postura
corporal
Contacto
ocular
Uso de la
voz
Vocabulario
Nota
Referencia
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
4
7
1
Pronunciación
4
Vestimenta
7
1
4
7
Uso del
espacio
Adecuación
del tiempo
1
4
7
1
4
7
descripción
Nada quedó claro
El 50 % quedó claro y el otro 50 % quedó en duda
Todo quedó claro
mala
regular
buena
deficiente
regular
bueno
deficiente
regular
buena
deficiente
regular
bueno
Ausencia de material audiovisual
Uso desadaptativo del material o material mal presentado
Uso adecuado material audiovisual
Uso del cuerpo que no apoya la comunicación de las ideas
Uso forzado y distractor del cuerpo
Uso del cuerpo que favorece la comunicación de las ideas
Ausencia de contacto ocular
Contacto ocular rígido
Uso fluido del contacto ocular
Voz monocorde o tiritona, al punto que debe interrumpir su
exposición
Uso medianamente adecuado de la voz (control evidente)
Utilización adecuada de los tonos de voz
Presencia excesiva de expresiones coloquiales
Ausencia de terminología técnica y/o presencia de muletillas
Uso de terminología pertinente a la exposición
Dicción ininteligible, velocidad inadecuada y pausas nulas o
excesivas
Dicción inteligible con esfuerzo, velocidad forzada o pausas
descoordinadas
Dicción clara, velocidad adecuada y pausas adecuadas
No hay preocupación de la vestimenta o del aspecto físico
Existe preocupación de la vestimenta pero con mala aplicación
Hay preocupación de la vestimenta, la cual se traduce en una
buena presentación personal
No usa el espacio
Uso estereotipado o forzado del espacio
Uso adecuado del espacio
Crasa infracción del tiempo sin intento de corregirla
Leve infracción del tiempo sin intento de corregirla
Uso adecuado del tiempo
BIBLIOGRAFÍA
6
Biochemistry
D. Voet and J.G. Voet. John Wiley & Sons 1990.
Biochemistry, The chemical reactions of living cells.
D. E. Metzler, Academic Press, 1977.
Biochemistry
G. Zubay, Addison-Wesley Publishing Company, 1983.
Chemical Modification of Proteins.
G.E. Means y R.E. Feeney.
*
Enzymes. Classification, Kinetics, and Control.
J.L. York.
Enzyme Structure and Mechanism,
*
Fersht A., W.H. Freeman, 1977. Second Edition, 1995.
Fundamentals of Enzyme Kinetics
*
Enzyme Kinetics,
*
Athel Cornish-Bowden, Portland Press Ltd. London, 1995.
Segel I., John Wiley and Sons, 1975.
Bibliografía elemental.
Biochemistry,
A. L. Lehninger, 2E edición, Worth Publishers Inc., 1982.
Bioquímica
R.C. Bohinski, 50 Edn, Addison-Wesley, Iberoamericana, 1991.
Bioquímica
L. Stryer, 20 Edn, W.H. Freeman and Company, 1981.
7