Programa de la Asignatura de Enzimología

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1 Programa de la Asignatura de Enzimología Licenciatura: Biotecnología Curso: Tercero 1er Cuatrimestre Tipo de asignatura: Obligatoria Créditos: 6 (teoría: 4, práctica: 2) Curso Académico: 2008/2009 Área: Bioquímica y Biología Molecular Profesor: Juan R. Tejedo Huamán DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA MOLECULAR E INGENIERIA BIOQUÍMICA

2 CONTENIDOS Introducción 2 Programa Teórico.. 3 Programa Práctico. 7 Textos Recomendados. 8 Normas de la Asignatura.. 9 INTRODUCCIÓN La docencia de la asignatura se articula en los contenidos del programa teórico y de las prácticas. La aplicación de este programa se realiza considerando el nivel de conocimientos del alumnado. El programa teórico se imparte en clases de 50 minutos de duración. El profesor propone al comienzo de la clase una estructuración del tema que va a desarrollar en forma de guión. A continuación desarrolla el contenido del tema y al final realiza una síntesis resaltando los aspectos más importantes de lo expuesto en clase. La exposición del tema quedará ilustrada con diapositivas que estarán a disposición de los alumnos en la copistería y en la WebCT de la Universidad. Es tarea del profesor facilitar un ambiente que permita la participación del alumnado en la clase. Según el contenido de la clase, la participación se articula en forma de preguntas aclaratorias y preguntas conceptuales y el profesor promoverá cualquiera de estas acciones, ya que ambas son reflejo del contenido de la clase. Las prácticas de laboratorio se realizan en grupos de 20 alumnos y tienen como objeto familiarizar al estudiante con las técnicas básicas en enzimología. El alumno realizará individualmente las determinaciones y experimentos especificados en el cuadernillo de prácticas. Tutorías El objeto de la tutoría es el de formalizar la enseñanza individualizada sobre aspectos del programa desarrollados previamente. Se ruega concertar cita con el profesor mediante e-correo a: Prof. Juan Tejedo: Martes, Miércoles y Jueves: de 13:30 a 15:30 durante el período lectivo del curso académico. Edificio 22, planta baja, despacho 6.

3 Se ruega concertar cita con el profesor mediante e-correo a: o a través de la página de la asignatura en WebCT. Profa. Gladys Cahuana: Martes, Miércoles y Jueves: de 13:30 a 15:30 durante el período lectivo del curso académico. Edificio 24B, planta baja despacho 6. Se ruega concertar cita con el profesor mediante e-correo a: gmcahmac@upo.es o a través de la página de la asignatura en WebCT Valoración de la Actividad Docente La opinión del alumno sobre la docencia de la disciplina es elemento imprescindible para un seguimiento de la aplicación de un método docente. La valoración ponderada de esta opinión permitirá adecuar el mensaje docente a las peculiaridades del alumnado. OBJETIVOS A lo largo de esta asignatura se pretende que el alumno comprenda con profundidad los aspectos cinéticos y los mecanismos de actividad enzimática. Conozca las posibilidades técnicas de las enzimas y sus aplicaciones de interés industrial. La primera parte de la asignatura se centrará en el estudio general de las enzimas endógenas, industriales e inmovilizadas. En la segunda parte se estudiarán los procesos de producción de enzimas. En la tercera parte se describirán las principales aplicaciones biotecnológicas de las enzimas. INTRODUCCIÓN PROGRAMA TEÓRICO 1. Conceptos, objeto y herramientas de la enzimología. Aspectos históricos de las enzimas. Métodos empleados para la investigación en enzimología. Campos de aplicación de las enzimas. II. PRODUCCIÓN Y PURIFICACION DE ENZIMAS 2. PRODUCCIÓN DE ENZIMAS. Fuentes de enzimas. Escrutinio para identificar nuevas enzimas. 3. Producción de enzimas mediante métodos de fermentación liquida y fermentación sólida 4. PURIFICACIÓN DE ENZIMAS: Métodos de homogenización y separación.

4 5. Purificación de enzimas. Prueba de pureza, Ejemplos de purificación. 6. Formulación de enzimas. Aspectos de regulación y seguridad del uso de enzimas. III. PRINCIPIOS DE ENZIMOLOGÍA 7. Catálisis enzimática. Definición. Concepto de catálisis. Especificidad de la acción enzimática. Físicoquímica de la reacción enzimática. Centros activos de las enzimas. 8. Mecanismos de acción enzimática Efectos energéticos. Efectos entrópicos. Efectos de proximidad y orientación. Catálisis ácido-base. Catálisis covalente. 9. Cinética enzimática. Reacciones de un sustrato. Obtención de datos cinéticos. Análisis de los datos cinéticos: equilibrio y estado estacionario. 10. Cinética enzimática. Tratamiento de los datos cinéticos: ecuación de Lineweaver-Burk, ecuación de Eadie-Hofstee, ecuación de Hanes. Interpolación lineal directa. Significado de los resultados. 11. Influencia de las condiciones ambientales sobre la reacción enzimática. Efecto del ph. Efecto de la temperatura. Efecto del medio acuoso. 12. Modulación de la actividad enzimática: Inhibición enzimática reversible: Inhibición de reacciones de un solo sustrato. Inhibición competitiva. Inhibición no competitiva. Inhibición acompetitiva. Significado de los resultados. 13. Modulación de la actividad enzimática: Inhibición enzimática pseudoreversible. Modificación química de grupos reactivos. Activadores de la actividad enzimática. 14. Estudio de la velocidad total de las enzimas. Resolución de ecuaciones de velocidad total: matrices, método grafico. 15. Reacciones de dos o más sustratos. Reacciones que forman complejo ternario. Complejo ternario al azar. Mecanismo bi-bi ordenado. Significado de los parámetros en las ecuaciones. 16. Reacciones que no forman complejo ternario. Mecanismo Ping-Pong para dos sustratos y dos productos. Reacciones con más de dos sustratos. 17. Regulación de la actividad enzimática: Interacción: proteína-ligando, 18. Regulación de la actividad enzimática: Interacción: proteínas alostéricas. 19. Enzimas en sistemas organizados. Proteínas multienzimaticas, cambios en el estado de agregación, isoenzimas, zimogenos. Modificación Covalente. Degradación de proteínas.

5 III. APLICACIÓN DE LAS ENZIMAS 20. TECNOLOGÍA DE LA INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS. Introducción. Concepto de enzimas inmovilizadas. Clasificación de los métodos de inmovilización. Técnicas de inmovilización de enzimas. 21. Propiedades de las enzimas inmovilizadas. Estabilidad. Propiedades cinéticas de las enzimas inmovilizadas. Efectos del ph. Aplicaciones de las enzimas inmovilizadas 22. APLICACIÓN INDUSTRIAL DE LAS ENZIMAS. Características de las enzimas industriales 23. Aplicación de las enzimas en agroalimentación: Industria Láctea: Industria Cárnica. Industria Panadera. Industria de la fabricación de zumos y bebidas. Industria del almidón y azucarera. Procesado de grasas y aceites. Análisis de alimentos. 24. Aplicación de las enzimas en sanidad. Enzimas y análisis clínico. Métodos inmunoenzimáticos. Utilización de las enzimas como fármacos. 25. Aplicación de las enzimas en la industria farmaceutica. Síntesis enzimática de fármacos, 6-APA, Cefalosporina. 26. Aplicación de las enzimas en el medio ambiente. Las enzimas y la destoxificación de plaguicidas. Las enzimas en la degradación de residuos agroindustriales y producción de energía renovable. Aplicación de las enzimas en la industria textil 27. Aplicación de las enzimas en la industria papelera y en la industria química 28. Optimización de las características de las enzimas Mutagénesis dirigida. Enzimas recombinantes. Ribozimas, abzimas, sinzimas e ingeniería de enzimas. PROGRAMA PRÁCTICO Práctica 1.- Estudios cinéticos utilizando Fosfatasa Alcalina: Velocidad inicial, y efecto de la temperatura sobre la reacción enzimática. Practica 2.- Estudios cinéticos utilizando Fosfatasa Alcalina: Efecto del ph Práctica 3.- Estudios cinéticos utilizando Fosfatasa Alcalina: Inhibición reversible y efecto de cofactores y iones.

6 Practica 4: Purificación de la alfa amilasa a partir de un extracto crudo. Práctica 5: Degradación enzimática de residuos lignocelulósicos. Práctica 6: Inmovilización de enzima I: Inmovilización de la β-galactosida en alginato de calcio. Práctica 7: Inmovilización de enzima II: Inmovilización de la β-galactosida en Amberlita. Las prácticas se desarrollarán en el laboratorio de prácticas de Bioquímica. Edificio 24C, segunda planta Antes de la realización de cada práctica el alumno ha de leer y estudiar el guión de prácticas, que estará disponible en copistería, ó en la dirección web que indique el profesor. Material necesario para las prácticas: Bata, calculadora, cuaderno tamaño DIN A4 rotulador, bolígrafo, gafas de seguridad y guantes de látex. Las gafas y los guantes son de utilización obligatoria cuando lo indique el profesor y optativa en los demás casos. Cuaderno de Prácticas Es norma de buena práctica en la investigación que las incidencias de la actividad experimental queden fielmente reflejadas en el denominado Libro ó Cuaderno de Laboratorio. Con objeto de fomentar el hábito de registrar documentalmente las incidencias de la actividad investigadora, se exigirá la confección de un Cuaderno de Prácticas. La valoración de su redacción y contenido formará parte de la evaluación de la asignatura. Duración de cada sesión: aproximadamente 3 horas Comienzo de las prácticas: Se anunciará oportunamente TEXTOS RECOMENDADOS Textos básicos Nuñez de Castro Ignacio. Enzimología. Ed. Pirámide, Madrid, Price NC y Stevens L. Fundamentals of enzymology. Ed. Oxford University Press ra Edición.

7 Bisswanger Hans. Enzyme Kinetics: Principles and methods. Ed. Wiley-VCH, ra edición. Wiseman A. Manual de Biotecnología de los enzimas. Ed. Acribia SA Monografías y revistas Herbert A.Kirst; Wu-Kuang Yeh; Milton J. Zmijewski, Jr. Ezyme technologies for pharmaceutical and biotechnological applications. Ed. Marcel Dekker, Inc. New York Robert J. Whitehurst; Barry A. Law. Enzymes in Food Technology. Sheffield Academic press R. Eisenthal, M.J. Dabson. Wnzyme Assays. Practical Approach. Oxford University Press da Edición. Biotechnology Advances NORMAS DE LA ASIGNATURA Evaluación del conocimiento del alumno. Criterios. La calificación del alumno se hará en función de su labor realizada a lo largo del curso. Esta calificación se fundamentará en: 1. Teoría Participación activa en las clases Al finalizar el curso tendrá lugar una prueba final que explorará aspectos del programa La prueba de evaluación tendrá una composición proporcionada de preguntas sobre el contenido del temario explicado en clase. Cada pregunta será desarrollada por el alumno en un espacio limitado. 2. Práctica Realización de las siguientes pruebas escritas: 1. Al comienzo de cada práctica se hará un breve examen escrito con algunas cuestiones sobre su contenido. Su puntuación se tendrá en cuenta en la nota final de prácticas. 2. Un examen de prácticas que se realizará a las dos semanas de haber culminado el programa práctico. A este examen cada alumno deberá ir provisto de su Cuaderno de Prácticas, que se entregará al iniciar el examen para su evaluación. Después de calificados se devolverán los cuadernos.

8 Para aprobar las prácticas, deberá aprobarse el examen. La aprobación de las prácticas exime de su realización en cursos posteriores. 3. Elaboración de un trabajo escrito (opcional) El alumno puede optar a la mejora de su calificación de la asignatura mediante la realización de un trabajo escrito profundizando sobre aspectos metodológicos (técnicas de laboratorio) de los temas desarrollados en el programa de la asignatura. La calificación del trabajo supondrá como máximo 1 punto en la nota final. El contenido de este trabajo será acordado previamente con el profesor de la asignatura como mínimo 15 días antes de la fecha límite para la entrega del trabajo. El trabajo deberá ser entregado al profesor antes del 07 de febrero de El formato de dicho trabajo será: 15 hojas impresas como máximo, espaciado 1,5; márgenes 2,5 cm. Las figuras deben estar insertadas en el texto con su correspondiente leyenda. El trabajo contendrá como mínimo los siguientes apartados: Resumen (350 palabras como máximo) Exposición de motivos por los que el alumno ha decidido escoger el tema. Desarrollo Discusión: ponderación de las ventajas y las limitaciones de la metodología. Comparación con técnicas alternativas. Referencias. Serán evaluadas negativamente la copia ó trascripción de algún fragmento procedente de una publicación, incluso de aquéllas que se mencionan expresamente en la bibliografía. También se evaluará negativamente la omisión de alguna fuente bibliográfica utilizada para la confección del trabajo. 4. Calificación global de la asignatura Asignación de peso a los componentes teóricos y prácticos Teoría: 70 % Práctica: 30%