UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE AGRONOMÍA NÚCLEO UNIVERSITARIO HECTOR OCHOA ZULETA BIOQUIMICA

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1 UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE AGRONOMÍA NÚCLEO UNIVERSITARIO HECTOR OCHOA ZULETA BIOQUIMICA PROGRAMA: Ingeniería agronómica DEPARTAMENTO: Química y Suelos ÁREA CURRICULAR: Conocimientos (General) EJE CURRICULAR: Química y Suelos ASIGNATURA: Bioquímica SEMESTRE: III CÓDIGO: INA364 PRELACIÓN: Química I (INA173) HORAS TEÓRICAS: Dos (2) semanales CARÁCTER: Obligatoria HORAS PRÁCTICAS: Dos (2) semanales COORDINADOR: Prof. Josefina Pacheco PROFESORES: Josefina Pacheco, Luis Pérez, Luisana Bastardo. FECHA DE ELABORACIÓN: Junio 1997 FECHA DE ÚLTIMA REVISIÓN: 2012-II

2 FUNDAMENTACIÓN OBJETIVOS GENERALES METODOLOGÍA DEL CURSO La asignatura Bioquímica, tiene como objetivo general el estudio de la estructura y las transformaciones que experimentan las principales biomoléculas en la célula viva. En relación con la pertinencia en la formación del Ingeniero Agrónomo, cabe destacar que esta asignatura proporciona información básica para la comprensión de procesos metabólicos en vegetales, animales y microorganismos, aspectos que serán utilizados como principios básicos en diferentes asignaturas del Programa de Ingeniería Agronómica, tales como Fisiología Vegetal, Microbiología, Control de Malezas, Genética, Nutrición y Alimentación animal, entre otras. Los conocimientos impartidos en Bioquímica constituyen una herramienta valiosa para el abordaje de aspectos relacionados con la Biología Molecular y la Biotecnología, campos cada vez más empleados en los diferentes tópicos de investigación de las Ciencias Agrarias. Atendiendo la naturaleza experimental de la Química, se incluye la enseñanza de metodologías y técnicas de laboratorio para la extracción, separación, identificación, cuantificación y estudios de las propiedades físicas y químicas de compuestos de interés biológico. Analizar los aspectos estructurales y funcionales más relevantes de las biomoléculas. Comprender los procesos bioquímicos de los seres vivos, con énfasis en las plantas, sus interrelaciones, regulaciones y funciones. Aplicar, a nivel de laboratorio, metodologías y técnicas experimentales para la caracterización de biomoléculas; destacando su función biológica. La asignatura, debido a su naturaleza experimental de la química, se incluye la enseñanza de metodologías y técnicas de laboratorio para la extracción, separación, identificación, cuantificación y estudio de las propiedades físicas y químicas de compuestos de interés biológico.

3 UNIDAD: I DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 1. Tema N 0 1 PONDERACIÓN: 7.14 % Identificar la estructura y propiedades de los radicales orgánicos y los grupos funcionales presentes en las biomoléculas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Identificar iones poliatómicos y los grupos funcionales más importantes presentes en las biomoléculas Definir conceptos básicos de química orgánica. Aspectos básicos de la química orgánica: Iones poliatómicos y grupos funcionales más importantes presentes en las biomoléculas. Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Discusión en clase. Pizarra, tizas, Textos. Prueba diagnóstica. Video bean y Laptop Hidrocarburos aromáticos. Hidrocarburos heterocíclicos. Estructura e importancia de algunos de ellos.

4 UNIDAD: II DURACIÓN: 4 horas. SEMANA: 2 y 3. Tema N 0 1 PONDERACIÓN: % Estudiar la estructura química de las biomoléculas relacionándolas con la función que cumplen en la célula viva OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Clasificar los carbohidratos, dada su estructura. Determinar algunas propiedades físicas y químicas de los carbohidratos, a través de algunas técnicas de análisis de laboratorio como: extracción, separación, espectrofotometría, otras. Establecer la importancia biológica de los carbohidratos. Química de los carbohidratos. Clasificación: Monosacáridos, Disacáridos y polisacáridos. Estructura de los carbohidratos. Propiedades físicas y químicas de algunos carbohidratos. Importancia y función biológica de la glucosa, fructosa, maltosa, caseína, sacarosa, quitina, celulosa, almidón, glucógeno y pectina. Técnicas analíticas para el estudio de los carbohidratos. Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Discusión en clase. Pizarra, tizas, Textos. Diapositivas. Video bean y Laptop Material de apoyo. Manual de prácticas de Bioquímica

5 UNIDAD: II DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 4. Tema N 0 2 PONDERACIÓN: % Estudiar la estructura química de las biomoléculas relacionándolas con la función que cumplen en la célula viva. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Clasificar los lípidos, dada su estructura. Química de los lípidos. Exposición por parte del Determinar algunas Clasificación: Ácidos grasos, profesor. Discusión y propiedades físicas y Triacilgliceroles, ceras, preguntas en clase químicas de los lípidos, a glicerofosfolípidos, través de algunas técnicas de galactolípidos, esfingolípidos, análisis en el laboratorio. Diferenciar estructuralmente los ácidos grasos saturados de los insaturados. Establecer diferencias entre los triacilglicéridos, fosfoglicéridos y ceras, en cuanto a su estructura y función biológica. Establecer la importancia biológica de los lípidos. colesterol. Estructura de los lípidos. Propiedades físicas y químicas de los lípidos. Función biológica de algunos lípidos. Membranas celulares. Pizarra, tizas, textos. Diapositivas. Video bean y Laptop. Material de apoyo. Manual de prácticas Bioquímica Textos. UNIDAD: II DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 5. Tema N 0 3 PONDERACIÓN: % Estudiar la estructura química de las biomoléculas relacionándolas con la función que cumplen en la célula viva

6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Describir la composición de las proteínas. Establecer la estructura iónica de los aminoácidos a diferentes ph. Determinar utilizando técnicas de laboratorio el punto isoeléctrico de una proteína. Detectar la presencia de enlaces peptídicos a través de la reacción del biuret. Describir la función biológica que cumplen las proteínas. Identificar los niveles estructurales de la molécula proteica, estableciendo los diferentes enlaces que intervienen en su estabilización. Explicar los cambios que experimentan las proteínas por efecto de agentes desnaturalizantes. CONTENIDO Química de las proteínas: Definición de proteínas. Composición de las proteínas. Clasificación de los aminoácidos. Enlace peptídico. Propiedades de los aminoácidos y proteínas. Niveles estructurales de las proteínas: estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Desnaturalización de las proteínas. Función biológica de las proteínas. ESTRATEGIAS DE Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Pizarra y sus derivados. Video bean y Laptop Laminas de opaco, transparencias. Material de apoyo. Manual de prácticas Bioquímica. Textos UNIDAD: II DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 6. Tema N 0 4 PONDERACIÓN: 42.85% Estudiar la estructura química de las biomoléculas relacionándolas con la función que cumplen en la célula viva

7 OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Reconocer los componentes del sistema enzimático. Describir los factores que afectan la actividad de las enzimas. Identificar los parámetros cinéticos. Demostrar utilizando reacciones bioquímicas, en el laboratorio, la selectividad enzimática. Estudiar el efecto de la cantidad de la enzima sobre la actividad catalítica. Definición de enzimas. Definición sitio activo. Componentes del sistema enzimático. Importancia de los catalizadores biológicos. Características de las enzimas. Factores que afectan la actividad enzimática. Cinética enzimática. Importancia de los parámetros cinéticos. Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Pizarra y sus derivados. Video bean y Laptop. Laminas de opaco, transparencias. Material de apoyo. Video bean y Laptop. Textos.

8 UNIDAD: II DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 7. Tema N 0 5 PONDERACIÓN: 50% Estudiar la estructura química de las biomoléculas relacionándolas con la función que cumplen en la célula viva OBJETIVOS ESPECÍFICOS Definir: Nucleósidos, Nucleótidos y Coenzimas. Identificar las estructuras de los diferentes nucleótidos y coenzimas. Distinguir las estructuras de las pentosas D-ribosa y D-desoxirribosa, su relación con el ARN y el ADN; y clasificar los nucleósidos y nucleótidos en dos series según su relación con la pentosa. Establecer la importancia de las nucleótidos y coenzimas. CONTENIDO Definición de nucleósidos, nucleótidos y coenzimas. Clasificación de los nucleósidos y nucleótidos según el azúcar constituyente y relacionarlos con el ácido nucleico respectivo. Clasificación de las coenzimas: Nucleotídicas y no nucleotídicas. Reconocimiento de la estructura y función de los principales nucleótidos difosfato y trifosfato: ADP,GDP, ATP y GTP. Reconocimiento de la estructura, sitio reactivo y función de las coenzimas: CoA, citocromos, FMN,FAD,NAD,NADP. ESTRATEGIAS DE Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Pizarra y sus derivados. Proyector de transparencias y de opaco. Video bean y Laptop Material de apoyo. Manual de prácticas Bioquímica Textos.

9 UNIDAD: III DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 8. Tema N 0 1 PONDERACIÓN: % Interpretar las interrelaciones y procesos metabólicos que ocurren en la célula viva. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Diferenciar los principales tipos de energía, que rigen los procesos termodinámicos. Clasificar las reacciones, de acuerdo a los valores de energía libre. Establecer diferencias entre compuestos de alto y bajo nivel energético, a partir de los cambios de energía libre. Establecer la importancia del acoplamiento de reacciones, en el metabolismo celular. Concepto de Bioenergética. Tipos de energía. Cambio de energía libre. Reacciones endergónicas y exergónicas. Transferencia de energía en la célula. Compuestos ricos en energía. ATP y ADP: propiedades. Energía libre standard del ATP. Acoplamiento de reacciones. Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Pizarra y sus derivados. Video bean y Laptop Diapositivas Material de apoyo. Textos

10 UNIDAD: III DURACIÓN: 8 horas. SEMANA: Tema N 0 2, 3, 4 y 5. PONDERACIÓN: % Interpretar las interrelaciones y procesos metabólicos que ocurren en la célula viva. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Explicar la vía glicolítica, a través de la secuencia de reacciones enzimáticas. Diferenciar la glicólisis de la fermentación alcohólica. Describir las reacciones del ciclo de Krebs. Conocer la importancia del ciclo de Krebs. Explicar la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa. Identificar el proceso de respiración, a través de sus ecuaciones. Señalar la importancia de la fotosíntesis. Identificar el proceso de fotosíntesis a través de sus reacciones. Demostrar el efecto del tiempo de iluminación y cantidad de clorofila sobre la velocidad de la reacción fotoquímica. Establecer diferencias entre reacciones lumínicas y oscuras. Explicar la importancia de la fotorrespiración. CONTENIDO Definición de metabolismo intermediario. Diferencias entre anabolismo y catabolismo. Metabolismo de carbohidratos: Catabolismo : Glicólisis, Fermentación alcohólica, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Ruta de las Pentosas fosfatos. Reacciones e importancia. Anabolismo: Gluconeogénesis. Fotosíntesis: pigmentos fotosintéticos. Reacciones luminosas. Fotofosforilación acíclica y cíclica. Fijación de CO 2 : plantas C3. Fotorrespiración. Síntesis de polisacáridos (celulosa, almidón). ESTRATEGIAS DE Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Pizarra y sus derivados. Video bean y Laptop Diapositivas. Material de apoyo. Textos

11 UNIDAD: III DURACIÓN: 2 horas. SEMANA:13. Tema N 0 6. PONDERACIÓN: % Interpretar las interrelaciones y procesos metabólicos que ocurren en la célula viva. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Describir el catabolismo de los lípidos, por acción de las lipasas y las fosfolipasas. Describir la oxidación de los ácidos grasos. Hacer el balance energético de la β- oxidación de los ácidos grasos. Analizar la importancia del ciclo del glioxalato y sus funciones. Describir la biosíntesis de los ácidos grasos. Explicar la formación de un triglicérido y de un fosfoglicérido. Metabolismo de lípidos: Catabolismo: Hidrólisis enzimática de los lípidos: Enzimas, sustratos y productos. β oxidación de los ácidos grasos. Ciclo del glioxalato. Alfa oxidación. Anabolismo: Biosíntesis de ácidos grasos. Formación de triglicéridos y fosfoglicéridos. Exposición por parte del profesor. Discusión y preguntas en clase. Pizarra y sus derivados. Video bean y Laptop. Diapositivas Material de apoyo. Textos

12 UNIDAD: III DURACIÓN: 2 horas. SEMANA: 14. Tema N 0 7. Metabolismo de Proteínas. PONDERACIÓN: 100 % Interpretar las interrelaciones y procesos metabólicos que ocurren en la célula. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS DE Describir el catabolismo de aminoácidos y proteínas y Catabolismo de proteínas: Exposición por parte del relacionarlos con otras rutas Las proteasas. profesor. Discusión y metabólicas. Catabolismo de preguntas en clase. Relacionar el ciclo de la urea aminoácidos. con el ciclo de Krebs Interrelaciones con otras señalando los metabolitos rutas metabólicas. Ciclo de comunes a ambos ciclos la urea y su relación con el Identificar los diferentes tipos ciclo de Krebs. de organismos en base a la Eliminación del amoníaco. forma de eliminación del nitrógeno. Anabolismo de proteínas: Describir el anabolismo de Síntesis de aminoácidos, aminoácidos y proteínas y síntesis de proteínas y su su interrelación con otras interrelación con otras rutas metabólicas. rutas metabólicas. Formular las reacciones que Incorporación del explican la incorporación del amoníaco a los amoníaco a los compuestos compuestos orgánicos orgánicos de la célula. nitrogenados de la célula. Pizarra y sus derivados. Proyector de transparencias y de opaco. Laminas de opaco, transparencias. Material de apoyo. Textos

13 OBJETIVO GENERAL: PRÁCTICA Aplicar metodologías y técnicas experimentales para la caracterización de biomoléculas. N 0 CONTENIDO PROGRAMÁTICO DE PRÁCTICAS MODULO DE QUIMICA ORGANICA: Nomenclatura y formulación de Compuestos orgánicos: Hidrocarburos de cadena lineal y cíclica; aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, esteres. Grupos funcionales 1 Reconocimiento de material y equipos de laboratorio 2 DETEMINACION CUALITATIVA DE AZUCARES REDUCTORES: Prueba de Benedict para Glucosa, Fructosa; Lactosa, Sacarosa y Sacarosa invertida 3 ESPECTROFOTOMETRIA: manejo del espectrofotómetro de absorción molecular en el Rango Visible GENESYS-20. Longitud de onda, curva de calibración, espectro de absorción, Ley de Lambert-Beer. Absorbancia y transmitancia. 4 POLISACÁRIDOS I: Almidón, celulosa, pectinas. Extracción de pectinas y almidón. Propiedades de las pectinas, celulosa y almidón, solubilidad. Comportamiento de los polisacáridos ante los reactivos de yodo y Benedict. 5 POLISACÁRIDOS II: Almidón, celulosa, pectinas. Propiedades de las pectinas, celulosa y almidón, hidrólisis. Comportamiento de los polisacáridos ante los reactivos de yodo y Benedict. 6 DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE AZÚCARES REDUCTORES POR EL MÉTODO DE SOMOGY-NELSON. 7 PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS: Composición y propiedades. Factores que afectan la solubilidad de las proteínas. 8 CATÁLISIS Y ENZIMAS: Catalizadores orgánicos e inorgánicos. MnO2, catalasa, peroxidasa, efecto la temperatura sobre los catalizadores, actividad de la invertasa y de la bromelina. 10 FOTOSÍNTESIS: Reacción de Hill. Efecto del tiempo de iluminación y la concentración de cloroplasto en la reducción del reactivo de Hill. 11 PIGMENTOS VEGETALES: Clorofilas, carotenos y xantofilas. Extracción. Separación e identificación por cromatografía en columnas. Antocianinas. Extracción y propiedades.

14 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS AZCON-BIETO, J., y TALÓN, M Fundamentos de Fisiología Vegetal,1 ed.. McGraw-Hill-Interamericana, Madrid. BOYER, R Conceptos de Bioquímica, 1 ed. International Thomson Editores,México. MATHEWS, C. K., y VAN HOLDE, K. E Bioquímica, 2 ed.. McGraw-Hill-Interamericana, Madrid. BOHINSKI, R Bioquímica (Modern Concepts in Biochemistry, Fifth Edition). 5 ed. Addison-Wesley, Wilmington, Estados Unidos. 620p. BRAVERMAN, J.B.S Introducción a la Bioquímica de Los Alimentos (Introduction to the Biochemistry of Foods). s/e. Omega. Barcelona, España. 335p. CLARK, J. S/F. Bioquímica Experimental (Experimental Biochemistry). s/e. Acribia. Zaragoza, España. 286 p. DAVIES, D.D.; GIOVANELLI, J Bioquímica Vegetal (Plant Biochemistry). s/e. Omega. Barcelona, España. 504 p. CONN, E. y STUMPF, P.K Bioquímica Fundamental (Outlines of Biochemistry). 3 ed. Limusa- Wisley. México DF. 631 p. DEVLIN, T.M Bioquímica, Libro de Texto con Aplicaciones Clínicas (Textbook of Biochemistry with clinical correlations). 2 ed. Reverte. Barcelona, España. 705 p. DUTCHER, REA.; JENSEN, C. O.; ALTHOUSE, P. M Fundamentos de Bioquímica Agrícola. s/e. Salvat. Barcelona, España.475p FRUTON, J. and SIMMONDS, S Bioquímica General (General Biochemistry). s/e. Omega. Barcelona, España.1043 p. HERRERA, E Bioquímica. Aspectos Estructurales y Vías Metabólicas. 2 ed. McGraw-Hill-Interamericana. Madrid, España. 922 p.

15 HERRERA, E Bioquímica. Biología Molecular y Bioquímica Fisiológica. 2 ed. McGraw-Hill-Interamericana. Madrid, España. 645 p. HORTON, R.H.; MORÁN, L. A.; OCHS, Raymond S; J., DAVID R.K., GRAY S Bioquímica. s/e. Prentice-Hall Hispanoamericana Naucalpan de Juárez, México. 704p. LEHNINGER, A Bioquímica (Biochemistry: A Problems Approach). 5 ed. Ediciones Omega. Barcelona, España. LINDQUIST, R.N Bioquímica (Problem and Solution guide to Accompany Rawn Problemas Rawn). s/e. McGraw-Hill- Interamericana. Madrid, España. 329 p. LINDQUIST, R.N Bioquímica (Problem and Solution guide to Accompany Rawn Problemas Rawn). s/e. McGraw-Hill- Interamericana. Madrid, España. 329 p. MATHEWS, C. K. VAN HOLDE, K.E Bioquímica (Biochemistry). s/e. McGraw-Hill-Interamericana. Madrid, España p. RAWN, D Bioquímica(Biochemistry: A Problems Approach). 1 ed. McGraw-Hill-Interamericana. Madrid, España. 532 p. WOLFE, D. H Química General Orgánica y Biológica (Essentials of general, organic and biological chemistry). 2 ed. Mc Graw Hill. Santa Fe de Bogota, Colombia. 708p.

16 PLAN DE EVALUACIÓN SEMANA UNIDAD OBJETIVOS TIPO DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN (%) 4 I Identificar la estructura y propiedades de los radicales orgánicos y los grupos funcionales presentes en las biomoléculas. Evaluacion sumativa. Teórica II Identificar la estructura química de las biomoléculas relacionándolas con la función que cumplen en la célula. 10 III Interpretar las interrelaciones y procesos metabólicos que ocurren en la célula. 15 III Interpretar las interrelaciones y procesos metabólicos que ocurren en la célula. PRIMERA PARTE -Evaluacion corta sumativa. Teórico- Práctico SEGUNDA PARTE -Evaluacion sumativa. Teórico- Práctico. Evaluacion sumativa. Teórico- Práctico Evaluacion sumativa. Teórico- Práctico