FACULTAD DE CIENCIAS GRADO DE BIOQUÍMICA CURSO 2014/15 ASIGNATURA: ENZIMOLOGÍA DATOS DE LA ASIGNATURA

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1 FACULTAD DE CIENCIAS GRADO DE BIOQUÍMICA CURSO 2014/15 ASIGNATURA: DATOS DE LA ASIGNATURA Denominación: Código: Plan de estudios: GRADO DE BIOQUÍMICA Curso: 2 Denominación del módulo al que pertenece: Materia: Carácter: OBLIGATORIA Duración: PRIMER CUATRIMESTRE Créditos ECTS: 6 Horas de trabajo presencial: 60 Porcentaje de presencialidad: 40% Horas de trabajo no presencial: 90 Plataforma virtual: DATOS DEL PROFESORADO Nombre: ALHAMA CARMONA, JOSE Departamento: BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR Área: BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR Ubicación del despacho: Ed. Severo Ochoa bb2alcaj@uco.es Teléfono: Nombre: JORRIN NOVO, JESUS VALENTIN Departamento: BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR Área: BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR Ubicación del despacho: Ed. Severo Ochoa bf1jonoj@uco.es Teléfono: DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA REQUISITOS Y RECOMENDACIONES Requisitos previos establecidos en el plan de estudios Ninguno. Recomendaciones Conocimiento básico del idioma inglés que permita la lectura y comprensión de trabajos científicos escritos en dicho idioma. COMPETENCIAS CB7 CB1 CB4 CB8 Saber utilizar las herramientas informáticas básicas para la comunicación, la búsqueda de información, y el tratamiento de datos en su actividad profesional. Capacidad de razonamiento crítico y autocrítico. Tener capacidad de aprendizaje y trabajo autónomo. Saber leer textos científicos en inglés. 1/7

2 CE3 CE5 CE17 CE21 CE23 CE24 Comprender los principios básicos que determinan la estructura molecular y la reactividad química de las biomoléculas sencillas. Comprender los principios químicos y termodinámicos del reconocimiento molecular y de la biocatálisis, así como el papel de los enzimas y otras proteínas en determinar el funcionamiento de las células y organismos. Conocer los principales métodos para el ensayo de la actividad biológica de los componentes celulares, en especial de los enzimas, tanto in vitro como in vivo. Poseer las habilidades cuantitativas para el trabajo en el laboratorio bioquímico, incluyendo la capacidad de preparar reactivos para experimentos de manera exacta y reproducible. Saber aplicar protocolos experimentales de laboratorio dentro del área de la Bioquímica y Biología Molecular. Poseer las habilidades matemáticas, estadísticas e informáticas para obtener, analizar e interpretar datos, y para entender modelos sencillos de los sistemas y procesos biológicos a nivel celular y molecular. OBJETIVOS Conocer las características generales de los enzimas, las normas para su clasificación y nomenclatura, los métodos y condiciones de ensayo de la actividad enzimática y las unidades en que se expresa ésta. Conocer los métodos de estudio del centro activo enzimático y los principales mecanismos responsables de la catálisis enzimática. Conocer con cierta profundidad la cinética enzimática en su aplicación a reacciones mono y bisustrato, así como a inhibidores y activadores enzimáticos. Saber desarrollar modelos cinéticos e interpretar datos experimentales para la caracterización cinética de mecanismos enzimáticos. Comprender los mecanismos de regulación enzimática y especialmente los derivados de fenómenos de cooperatividad y alosterismo. Conocer aspectos relevantes de tecnología y aplicación de enzimas. CONTENIDOS 1. Contenidos teóricos I. INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES. Características de los enzimas. Desarrollo histórico de la Enzimología. Biotecnología enzimática. 2. CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA DE ENZIMAS. Desarrollo histórico. Principios generales de nomenclatura. Reglas de clasificación y nomenclatura. II. MÉTODOS Y TÉCNICAS PARA LA INVESTIGACIÓN CON ENZIMAS 3. INVESTIGACIÓN CON ENZIMAS. Diseño experimental. Extracción y purificación de enzimas. Ensayos de actividad enzimática: in vivo, in situ, in vitro, in gel. Analizadores enzimáticos. Inmovilización de enzimas. 2/7

3 III. ESTRUCTURAL 4. RELACIÓN ESTRUCTURA-FUNCIÓN. Estructura y función enzimática. Centro activo enzimático. Estudios in silico. IV. CATÁLISIS ENZIMÁTICA. 5. Mecanismos de catálisis enzimática. Características del centro activo y mecanismos de acción de determinados. 6. COENZIMAS. Concepto general. Tipos principales y funciones. V. RIBOZIMAS Y ENZIMAS ARTIFICIALES. 7. RNA catalíticos. Abzimas. Sinzimas. Ingeniería enzimática. Anticuerpos con actividad catalítica. V. CINÉTICA ENZIMÁTICA 8. TERMODINÁMICA Y CINÉTICA DE REACCIONES QUÍMICAS. Funciones de estado y constante de equilibrio. Velocidad inicial, unidireccional y total. Molecularidad y orden de una reacción. Constantes cinéticas. 8. REACCIONES ENZIMÁTICAS MONOSUSTRATO. Mecanismo de Michaelis-Menten. Tratamientos de estado de equilibrio y de estado estacionario. Parámetros cinéticos y determinación de los mismos. Ecuaciones de velocidad para otros mecanismos. Cinética de reacciones enzimáticas acopladas. 9. CONDICIONES DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA. Efecto del ph. Efecto de la temperatura. Efecto de la fuerza iónica. Actividad enzimática en medios apolares. 10. MODULACION DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. Inhibidores enzimáticos, importancia. Inhibidores irreversibles y reversibles. Clasificación de inhibidores reversibles. Inhibidores pseudoirreversibles y sustratos suicidas. Activadores de la actividad enzimática, activación por metales. 11. REACCIONES ENZIMÁTICAS MULTISUSTRATO. Nomenclatura y clasificación de mecanismos de reacción. Reacciones bisustrato, ley general de velocidad inicial. Parámetros cinéticos. Inhibición por producto. 12. REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. Mecanismos de regulación. Cambios conformacionales: cooperatividad y alosterismo. Modificación covalente. Proteólisis controlada. Complejos multiproteicos. Estados de agregación. VI. ASPECTOS DE APLICADA 12. APLICACIONES DE ENZIMAS. Aplicaciones analíticas. Aplicaciones industriales. Aplicaciones biomédicas. 2. Contenidos prácticos PRACTICAS DE AULA Ejercicios de aplicación de las reglas de clasificación y nomenclatura. Ejercicios de cinética química. Ejercicios de actividad y cinética enzimáticas. 3/7

4 PRÁCTICAS DE LABORATORIO 1. Extracción y determinación de la actividad invertasa de levadura de panadería por métodos químicos y enzimáticos. Estudio cinético de la actividad invertasa. 2. Inmovilización de la enzima en gel de alginato y su utilización para la hidrólisis de sacarosa. Efecto de la temperatura sobre la actividad de la enzima inmovilizada. 3. Análisis, interpretación y discusión de los resultados obtenidos aplicando herramientas matemáticas, estadísticas y bioinformáticas. METODOLOGÍA Aclaraciones generales sobre la metodología y adaptaciones metodológicas para los alumnos a tiempo parcial Para los alumnos a tiempo parcial sólo resultará imprescindible la realización de la actividad presencial de Prácticas de Laboratorio. Actividades presenciales Actividad Grupo Grupo completo mediano Total Actividades de evaluación 3-3 Conferencia 1-1 Estudio de casos Exposición grupal Laboratorio Lección magistral Seminario Tutorías Total horas: _ Actividades no presenciales Actividad Total Análisis 6 Búsqueda de información 6 Consultas bibliográficas 6 Ejercicios 6 Estudio 45 Problemas 12 Trabajo de grupo 9 Total horas: 90 MATERIAL DE TRABAJO PARA EL ALUMNADO Cuaderno de Prácticas Ejercicios y problemas Manual de la asignatura 4/7

5 EVALUACIÓN Instrumentos Competencias Exposiciones Informes/memorias de prácticas Listas de control Pruebas de respuesta corta Pruebas de respuesta larga (desarrollo) Resolución de problemas CB1 x x x x x CB4 x x x x x x CB7 x x CB8 x x CE17 x x x x CE21 CE23 x x CE24 x x x x CE3 x x x CE5 x x Total (100%) 10% 20% 10% 10% 40% 10% Nota min.(*) (*) Nota mínima necesaria para el cálculo de la media Calificación mínima para eliminar materia y período de validez de las calificaciones parciales: PARA APROBAR LA ASIGNATURA LA NOTA MINIMA HA DE SER DE 5. Las notas tienen validez para e4l correspondiente curso académico Aclaraciones generales sobre la evaluación y adaptaciones metodológicas para los alumnos a tiempo parcial: Para los alumnos a tiempo parcial sólo resultará imprescindible la realización de la actividad presencial de Prácticas de Laboratorio. Valor de la asistencia en la calificación final: 5% Criterios de calificación para la obtención de MATRICULA DE HONOR: PARA OPTAR A MATRICULA DE HONOR LA CALIFICACIÓN HA DE SER IGUAL O SUPERIOR A NUEVE (9) BIBLIOGRAFÍA 1. Bibliografía básica: 1. Bibliografía básica: Mecanismos de las reacciones enzimáticas: FREY P.A., HEGEMAN A.D. Enzymatic Reaction Mechanisms. Oxford University Press, New York, 2007IUBBM. Enzyme Nomenclature. Academic Press, New York, ( 5/7

6 MAHLER H.R., CORDES E.H. Biological Chemistry. Harper & Row, New York, 2 ed., Textos de Bioquímica (Lehninger; Mathews & van Holde; Garrett & Grisham; Stryer; Voet & Voet; Zbay; etc.) Cinética enzimática: 6/7 Curso 2013/14 CÁRDENAS J., FERNÁNDEZ E., GALVÁN F., MÁRQUEZ A.J., VEGA J.M. Problemas de Bioquímica. Editorial Alhambra, Madrid, COOK P.F., CLELAND W.W. Enzyme Kinetics and Mechanism. Garland Science, London and New York, COPELAND R.A. Enzymes: A Practical Introduction to Structure, Mechanism, and Data Analysis. Wiley-VCH, New York, CORNISH-BOWDEN A. Fundamentals of Enzyme Kinetics, 3rd ed. Portland Press, London, LAIDLER K., BUNTING P.S. The Chemical Kinetics of Enzyme Action. Clarendon Press, Oxford, 2 ed., MARANGONI A.G. Enzyme Kinetics: A Modern Approach. Wiley-Interscience, Hoboken, NJ, NUÑEZ DE CASTRO I. Enzimología. Ediciones Pirámide, Madrid, SEGEL I.H. Enzyme Kinetics: Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems. Wiley-Interscience, New York, Tecnología y aplicación de enzimas: CHAPLIN M.F., BUCKE C. Enzyme Technology. Cambridge University Press, Cambridge, GACESA P., HUBBLE C. Tecnología de las Enzimas. Editorial Acribia SA, Zaragoza, NAGODAWITHANA T., REED G. Enzymes in Food Processing. Academic Press, New York, 2 ed., SERRANO R. Introducción a las Aplicaciones de las Enzimas. Alhambra, Madrid, WISEMAN A. Manual de Tecnología de los Enzimas. Editorial Acribia SA, Zaragoza, /7

7 2. Bibliografía complementaria: Se suministrará al alumno a lo largo del curso CRITERIOS DE COORDINACIÓN - Fecha de entrega de trabajos - Realización de actividades CRONOGRAMA Actividades PERIODO Actividades de evaluación Conferencia Estudio de casos Exposición grupal 1ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana Total horas: Laboratorio Lección magistral Seminario Tutorías 7/7