ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRONOMOS

Transcripción

1 ASIGNATURA: 3217 AMPLIACIÓN DE BIOQUÍMICA TITULACION: INGENIERO AGRÓNOMO PLAN: 1999 CURSO: 4º SEMESTRE: 7º ORIENTACION: BIOTECNOLOGIA CARGA DOCENTE Total por grupo según el Plan de Estudios en créditos. TEORIA LECCION MAGISTRAL 4,5 SEMINARIO PRACTICAS AULA 1,5 LABORATORIO 3,0 CAMPO TITLE: BIOCHEMISTRY CONTENTS: Breve descripción de su contenido en ingles. Basic Enzymology, Bioenergetics, Metabolism and its regulation, Protein Technology (enzymes and Antibodies), Introduction to DNA Technology (Recombinat DNA and its Applications) DEPARTAMENTO: BIOTECNOLOGÍA PROFESOR RESPONSABLE: VICENTE CONEJERO TOMÁS PROFESOR PREVISTO: VICENTE CONEJERO TOMÁS 1

2 OBJETIVOS La Bioquímica General se cursa después de una asignatura troncal en la que se hace énfasis en los aspectos estructurales de la Bioquímica (estudio de las biomoléculas) y se ha introducido al alumno de un modo sucinto en los conceptos generales de lo que llamamos Bioquímica Dinámica (estudio del metabolismo celular). De este modo el alumno está preparado para recibir la asignatura objeto del presente programa. En su elaboración se ha tenido en cuenta la circunstancia anterior, así como cuáles son los conocimientos que habrá de adquirir en subsiguientes asignaturas de Biología Molecular e Ingeniería Genética a los que la Bioquímica General deberá servir de base. Además de los temas propios de una Bioquímica Dinámica General se han incluído temas especificos del metabolismo celular normal de las plantas, así como otros que tienen que ver con las relaciones de la planta con un medio que le es frecuentemente hostil, que pueden servir de base para la mejora de plantas mediante manipulación biotecnológica. SISTEMA DE EVALUACIÓN Se harán dos exámenes parciales en los que se plantean las cuestiones más importantes de la asignatura, después de los cuales se lleva a cabo un trabajo continuado del profesor con cada alumno sobre todos aquellos puntos que necesitan ulterior clarificación o compleción, hasta que se alcanza un nivel satisfactorio. PROGRAMA DE TEORIA TEMA 1.- PANORAMICA GENERAL DEL METABOLISMO Introducción.- El carbono, el oxígeno, el nitrógeno y la energía en la biosfera.- Interdependencia nutritiva de los organismos y de las células.- El metabolismo intermediario, su regulación y compartimentación celular. TEMA 2.- INTRODUCCIÓN A LA ENERGETICA CELULAR-I. LA TERMODINAMICA Y LA BIOQUÍMICA. Los principios de la termodinámica del equilibrio y sus aplicaciones a los problemas biológicos.- Los seres vivos como sistemas abiertos.- La termodinámica de los procesos irreversibles y la biología. TEMA 3.- INTRODUCCIÓN A LA ENERGETICA CELULAR-II. LOS COMPUESTOS RICOENERGÉTICOS. Concepto de compuesto rico-energético.- Tipos de compuestos rico-energéticos y razón estructural de su carácter ricoenergético.- Función de los compuestos rico-energeticos en el metabolismo. 2

3 TEMA 4.- EL ATP EN LAS TRANSFERENCIAS DE ENERGIA EN LA CELULA. Las reacciones acopladas como medio de transferencia de energía química.- El flujo de electrones y de grupos fosforilo.- El sistema ADP/ATP como medidor.- Dinámica del recambio del grupo fosforilo en la célula. TEMA 5.- LOS PROCESOS RED-OX CELULARES. CONCEPTOS BÁSICOS. Concepto general de oxidación-reducción. Aspectos cuantitativos. Los procesos red-ox celulares y su importancia biológica.- Principales enzimas de oxidación- reducción y transportadores de electrones. TEMA 6.- LA GLUCOLISIS. Introducción. Función metabólica. Localización subcelular.- Fases de la glucolisis.- Descripción detallada de las reacciones enzimáticas que la integran. Fosforilaciones a nivel de sustrato.- Balance bioquímico y energético de la glucolisis.- Regulación del proceso.- Las fermentaciones. Incorporación de diferentes sustratos a la glucolisis. TEMA 7.- EL CICLO DE KREBS. Introducción. Función metabólica. Localización subcelular. La oxidación del piruvato a acetil-coa como reacción previa.- Descripción del ciclo: estrategia química, reacciones que lo integran.- Naturaleza anfibólica del ciclo. Reacciones anapleróticas.- Regulación del ciclo. TEMA 8.- VIAS ALTERNATIVAS A LA GLUCOLISIS Y AL CICLO DE KREBS. Vía del fosfogluconato o de las pentosas-fosfato. Función metabólica. Localización subcelular. Descripción de la ruta y su regulación.- Ciclo del glioxilato. Función metabólica. Localización subcelular. Descripción del ciclo y su regulación.- Gluconeogenesis. TEMA 9.- LA CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO Y LA FOSFORILACIÓN OXÍDATIVA. Función metabólica y localización subcelular.- Lanzaderas para la entrada del NADH citosólico a la mitocondria.- Descripción del transporte de electrones en la cadena respiratoria y del flujo transversal de protones a través de la membrana mitocondrial interna.- Síntesis de ATP (fosforilación oxidativa) acoplada. Hipótesis quimiosmótica.- Rendimiento fosforilativo. TEMA 10.- METABOLISMO DE LOS ACIDOS GRASOS. Introducción.- La ß-oxidación.- Oxidación de ácidos grasos no saturados y de número impar de átomos de carbono.- Biosíntesis de ácidos grasos. TEMA 11.- DEGRADACIÓN DE AMINOACIDOS Y CICLO DE LA UREA Generalidades.- Esquema de la degradación oxidativa de los aminoácidos.- Eliminación 3

4 de los grupos oe-amino. Transaminación. Desaminación oxidativa.- Formación de productos de excreción nitrogenados. Ciclo de la urea. Excreción de amoníaco. Formación de ácido úrico.- Destino de los átomos de carbono de los aminoácidos degradados. TEMA 12.- FOTOSINTESIS Significado biológico.- Esquema general del proceso y localización subcelular. Reacciones en presencia de la luz. Absorción y captación de la energía radiante. Flujo de electrones y fosforilaciones fotosintéticas.- La fijación y reducción del CO2. Ciclo de Calvin. La ruta de Hatch-Slack y plantas C4. Fotorrespiración.- Otras reducciones fotosintéticas. TEMA 13.- FOTORRESPIRACIÓN. Una cuestión previa: la actividad oxígenasa de la Rubisco.- Concepto y función biológica de la fotorrespiración.- Descripción de las reacciones que integran el proceso.- Integración con otros procesos. TEMA 14.- METABOLISMO DEL NITROGENO. Introducción.- Fijación del nitrógeno.- Absorción y reducción del nitrato.- Asimilación del amonio.- Biosintesis de algunos aminoácidos en las plantas. TEMA 15.- METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS FENOLICOS Introducción. Tipos y función biológica (antibióticos, pigmentos, constituyentes de la pared celular.).- Rutas biosintéticas. Vía del shikimato. Vía de la fenilalanina/hidroxicinamato. Vías de los fenilpropanoides. TEMA 16.- METABOLISMO DE LOS ISOPRENOIDES. Introducción. Tipos y función biológica de algunos isoprenoides (aromas, pigmentos fotosintéticos, sustancias de defensa, hormonas..). El isopentenil pirofosfato, precursor biosintético, deriva del acetil-coa.- Síntesis de prenil fosfatos de alto peso molecular (de geranilo, farnesilo ) por adición cabeza-cola de unidades de isopreno activadas (isopentenil pirofosfato). TEMA 17.- BIOQUÍMICA ECOLÓGICA I.- INTERACCIÓN PLANTA- AGENTES BIÓTICOS. Introducción.- Genetica de las interacciones patógeno - huésped.- Mecanismos de patrogenicidad y resistencia.- Mecanismos de defensa contra insectos y otros herbívoros. Interacciones entre la defensa contra patógenos y contra herbívoros. TEMA 18.- BIOQUÍMICA ECOLOGICA II.- INTERACCIÓN PLANTA - AGENTES ABIÓTICOS. Introducción.- Estrés salino e hídrico. Mecanismos de defensa. Señalización de la respuesta frente a elevadas concentraciones de sal en el medio y a la ausencia de agua. Genes que confieren tolerancia. 4

5 TEMA 19.- ESTRÉS OXIDATIVO. PAPEL BIOLÓGICO DUAL DE LAS ESPECIES DE OXIGENO ACTIVO. Introducción.- Química del oxígeno activo en los sistemas biológicos.- Estrés oxidativo.- La explosión oxidativa como parte del mecanismo general de defensa antipatogénica. TEMA 20.- INTRODUCCIÓN A LA INGENIERIA GENETICA DE PLANTAS Introducción. DNA recombinante y clonación de genes. Enzimas de restricción, ligasas y vectores de clonación. Bibliotecas genómicas y de cdna. Aislamiento de genes. Introducción de nuevos genes en células vegetales. Obtención de plantas transgénicas. Aplicaciones biotecnológicas. PROGRAMA DE PRACTICAS 1.- CINÉTICA ENZIMÁTICA. 2.- EXTRACCIÓN Y DETERMINACIÓN DE ACTIVIDADES ENZIMÁTICAS DE DISTINTOS TEJIDOS VEGETALES. 3.- EXTRACCIÓN Y ELECTROFORESIS DE PROTEÍNAS. 4.- EXTRACCIÓN Y ELECTROFORESIS DE ÁCIDOS NUCLEÍCOS. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Buchanan, B.B. Gruissem., W., Jones, R.L.- BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY OF PLANTS ED. Rockville: American Society of Plant Physiologists. Lehninger, A.- PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA, ED.Omega. Mathews, C.K.; van Holde, K.E.- BIOQUÍMICA, Ed. McGraw-Hill. Mathews, C.K., van Holde, K.E. and Ahem, K.G. BIOCHEMISTRY Third Edition Ed. Addison Wesley Longman, Publishers, San Francisco Nelson, D.L., Cox M.M.- LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY.- 3RD ED ED. Worth, New York. Rawn, D - BIOQUÍMICA McGraw-Hill/Interamericana de España. Stryer, L. - BIOQUÍMICA, ED. Reverté. Voet, D.- BIOQUÍMICA, ED. Omega. 5