UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Departamento de Química BIOQUÍMICA QUIM Creditos: 3h/sem M, J 12:00 13:30. I Semestre del año 2009

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1 UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Departamento de Química BIOQUÍMICA QUIM Creditos: 3h/sem M, J 12:00 13:30 I Semestre del año 2009 PROFESOR: C. Quijano C. DIRECCIÓN ELECTRÓNICA: cquijano@uniandes.edu.co RESUMEN: Es de vital importancia el conocimiento de las propiedades físicas, biológicas y químicas de las moléculas que constituyen los seres vivos, para poder explicar los procesos desarrollados a nivel celular. El estudio de estos fenómenos celulares y orgánicos puede ser comprendido y profundizado por medio de su correcta interpretación desde diversas disciplinas y ciencias tales como la química orgánica, química analítica, la física, la biología y la fisiología, integradas para dar desarrollo a la bioquímica como área de la química responsable de la comprensión y conocimiento profundo de las moléculas y de todos los procesos biológicos en que intervienen, además de las técnicas analíticas empleadas en el laboratorio para su caracterización y cuantificación. OBJETIVOS GENERALES: Analizar los procesos bioquímicos moleculares, cinéticos y termodinámicos de los procesos bioquímicos. Explicar la importancia de las ciencias básicas en la predicción y posible tratamiento de fenómenos que alteran el funcionamiento normal de las células. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Definir y explicar las bases biofísicas y bioquímicas del comportamiento de las macromoléculas, de sus asociaciones e interacciones intermoleculares. Explicar y entender la constitución de las membranas biológicas, su funcionamiento y sus mecanismos de transporte. Conocer, describir y explicar los mecanismos generales mediante los cuales la célula obtiene y utiliza su energía y las aplicaciones e interpretación de las determinaciones bioquímicas. Familiarizar al estudiante con los métodos y técnicas analíticas afín s de asimilar futuras innovaciones. Conocer los principios básicos y técnicas de la investigación científica, comenzando por el diseño de experimentos, tratamiento de la muestra y presentación de datos. Explicar la naturaleza de las interacciones no covalentes de las moléculas en un medio acuoso. Conocer y explicar las principales propiedades físico-químicas del agua, para comprender porque ésta es el componente mayoritario de los organismos vivos. Interpretar la actividad cinética y propiedades de las enzimas y procesos bioquímicos. Correlacionar e integrar las diferentes vías metabólicas en el funcionamiento del organismo.

2 CONTENIDO: Semana 1 Reseña histórica de la Bioquímica. Importancia del agua en los procesos metabólicos. El agua, características, polaridad, solubilidad, constante de equilibrio. El agua: Naturaleza de las interacciones no covalentes Interacciones ión-ión Interacciones Dipolo-Dipolo Interacción Puente de Hidrógeno Fuerzas de Van Der Waals Equilibrio ácido-base, ph, Soluciones amortiguadoras de interés biológico. Composición química de los tejidos. Semana 2 Carbohidratos Clasificación Estructura, propiedades físicas y químicas de monosacáridos Formación de disacáridos y polisacáridos: Enlace O-glicosídico Nomenclatura, propiedades físicas y químicas de polisacáridos Importancia biológica de monosacáridos y homopolisacáridos Almidón, glucógeno, celulosa, quitina. Importancia biológica de heteropolisacáridos Glicoproteínas, proteoglicanos. Semana 3 Lípidos Estructura y propiedades Clasificación Ácidos grasos Acíl gliceroles Glicerofosfolípidos Terpenos, eicosanoides, esteroides. Moléculas complejas Asociaciones proteina lípido carbohidrato Glicolípidos, glicoproteínas, lipoproteínas Semana 4 Aminoácidos Propiedades físicas y químicas. Punto Isoeléctrico de aminoácidos. Enlace peptídico y formación de péptidos. Punto isoeléctrico de péptidos. Formación y estructura de las proteínas. Clases de proteínas. Semana 5 y 6 Enzimas Clasificación y nomenclatura. Relación Estructura-Actividad enzimática. Bioenergética: Transformación de la energía de compuestos químicos. Cinética enzimática. Control enzimático. Factores que afectan el control enzimático.

3 Semana 7 Estructura Membranas Biológicas Modelo de Singer y Nicholson Interacciones lipoprotéicas Lípidos de membrana Principales fosfolípidos de membrana Propiedades físicas y químicas de los lípidos de membrana Proteínas de membrana Proteínas periféricas Proteínas integrales Asociaciones Proteína-Carbohidrato, Lípido-Carbohidrato Fenómenos de transporte de membrana Difusión Difusión facilitada Transporte activo Generación del potencial de membrana Semana 8 y 9 Introducción al metabolismo. Generalidades sobre el metabolismo: Catabolismo - Anabolismo Principales rutas catabólicas citoplasmáticas (Metabolismo de Carbohidratos) Glicólisis aerobia y anaerobia Ciclo de pentosas fosfato Principales rutas catabólicas mitocondriales Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico) Fosforilación oxidativa Principales rutas anabólicas (Metabolismo de Carbohidratos) Gluconeogénesis Glucogénesis Glicogenolisis Cadena transportadora de electrones Producción de ATP SEMANA DE TRABAJO INDIVIDUAL Semana 10 y 11 Metabolismo de Lípidos (Catabolismo) Rutas catabólicas de los ácidos grasos saturados e insaturados Principales rutas oxidativas de los lípidos (metabolismo de lípidos) Mecanismos de oxidación de los ácidos grasos β-oxidación de los ácidos grasos, regulación de la β-oxidación Metabolismo de Lípidos (Anabolismo) Biosíntesis de ácidos grasos

4 Biosíntesis de acil gliceroles Biosíntesis de fosfolípidos Regulación del metabolismo de fosfolípidos Metabolismo del Colesterol Importancia de las proteínas receptoras de membrana en la regulación de la síntesis endógena del colesterol. Importancia de las lipoproteínas plasmáticas en el transporte sanguíneo de lípidos. Semana 12 y 13 Metabolismo de aminoácidos Principales rutas oxidativas de los aminoácidos (Catabolismo de cadenas carbonadas) Aminoácidos glucogénicos Aminoácidos cetogénicos Ciclo de la úrea y eliminación de nitrógeno protéico. Semana 14 Ácidos nucléicos Bases purínicas y pirimidínicas Estructura Nomenclatura Nucleósidos y nucleótidos Nutrición y salud Semana 15 Seminarios Temas de Seminarios. Algunos de los tópicos a estudiar serán: Errores innatos del metabolismo Generalidades de los Errores Innatos del Metabolismo. Definición de enfermedad Tipos de Herencia Rutas Metabólicas Enfermedades metabólicas Fenilcetonuria y Galactosemia. Enfermedades de depósito de glicógeno Acidemias Orgánicas y Aminoacidopatias Mucopolisacaridosis Academias orgánicas Enfermedades neurodegenerativas

5 Tamizaje neonatal y selectivo SISTEMA DE EVALUACIÓN: Primer Parcial 15 puntos. Comprende tema: Semana 1,2,3,4 Segundo Parcial 15 puntos. Comprende tema: Semana 5,6,7, y 8 Tercer Parcial 15 puntos. Comprende tema: Semana 9, 10 y 11, Cuarto Parcial 15 puntos. Comprende tema: Semana 12, 13 y 14 Seminario15 puntos Tareas 5 puntos Examen final 20 puntos. Comprende tema: Toda la asignatura Total de puntos 100 puntos La nota final corresponde a la suma de los puntos obtenidos durante el semestre los cuales equivalen a la calificación mostrada en la siguiente tabla: 30 puntos o menos 1,5 Entre 31 y 44 puntos 2,0 Entre 45 y 59 puntos 2,5 Entre 60 y 63 puntos 3,0 Entre 64 y 72 puntos 3,5 Entre 73 y 81 puntos 4,0 Entre 82 y 90 puntos 4,5 91 puntos o más 5,0 BIBLIOGRAFÍA: Lehninger. Principles of Biochemistry. Edit. W.H and Company, Stryer Lubert. Biochemistry. Edit. W.H and Company, 2007 Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level, 2nd Edition by Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt. March 2005 Horton. Principios de Bioquímica. Edit. Prentice-Hall, 2007 Mathews CK, Van Holde KE, Ahern KG Bioquímica. 3ª edición. Pearson Education, S.A. McKee T Bioquímica. La base molecular de la vida. 3ª edición. McGraw-Hill/Interamericana. Harper. Biochemistry. Edit. Wiley, Textos con Problemas Cárdenas J, Fernández E, Galván F, Márquez AJ y Vega JM Problemas de Bioquímica. Editorial Alhambra. Madrid. Holme D, Peck H Bioquímica Analítica. Ed. Acribia. Lindquist RN Bioquímica. Problemas. Madrid: McGraw-Hill. Macarulla JM y Marino A Bioquímica Cuantitativa. I. Cuestiones sobre Biomoléculas. Ed.

6 Reverté. Macarulla JM, Marino A y Macarulla A Bioquímica Cuantitativa. II. Cuestiones sobre Metabolismo. Ed. Reverté. Prácticas de laboratorio D'Ocón Navaza MC, García García-Saavedra MJ, Vicente García JC Fundamentos y técnicas de análisis bioquímico: principios de análisis instrumental. Ed. Paraninfo. Lozano JA, Tudela A Prácticas de Bioquímica: experimentación y simulación. Ed.Síntesis. Direcciones Web Las secciones "Biomodel" contienen modelos moleculares en movimiento e interactivos que, junto con texto explicativo, ilustran la estructura tridimensional de las biomoléculas. El Profesor Jon Mabers de la Universidad de Leeds en Inglaterra ofrece una página web de Bioquímica llena de recursos y enlaces interesantes. Página con varias animaciones de algunos de los más importantes procesos bioquímicos. Colección de enlaces a páginas web útiles para la enseñanza y el aprendizaje de la Bioquímica y Biología Molecular