Centro de Nanociencias y Nanotecnología Licenciatura en Nanotecnología

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1 PROGRAMA DE ASIGNATURA 1 CLAVE DENOMINACIÓN DE LA ASIGNATURA SEMESTRE 0001 BIOQUÍMICA II QUINTO MODALIDAD CARÁCTER HORAS HORAS/SEMANA CRÉDITOS SEMESTRE TEÓRICAS PRÁCTICAS CURSO, LABORATORIO OPTATIVA ETÁPA ESPECIALIZACIÓN - EJE TEMÁTICO BIOTECNOLOGÍA TIPO TEÓRICO - PRÁCTICA ÁREA DE CONOCIMIENTO CIENCIAS BÁSICAS Y MATEMÁTICAS OBJETIVO GENERAL Mostrar al alumno los sistemas metabólicos principales de los organismos. Realizar un análisis detallado de las vías metabólicas y los sistemas enzimáticos involucrados. Discutir los principios básicos de regulación metabólica. SERIACIÓN OBLIGATORIA O INDICATIVA DE LAS ASIGNATURAS ASIGNATURA ANTECEDENTE ASIGNATURA SUBSECUENTE BIOQUÍMICA I (prerrequisito) TEMAS # HORAS I Introducción al metabolismo y bioenergética II Glucólisis III Metabolismo del glucómeno IV Gluconeogénesis y ruta de las pentosas fosfato V Ciclo del ácido cítrico (ciclo de los ácidos tricarboxílicos o de Krebs) 8 VI Cadena de transporte electrónico y fosforilación oxidativa VII Fotosíntesis 8 VIII Gluconeogénesis y ruta de las pentosas fosfato IX Oxidación de los ácidos grasos X Biosíntesis de lípidos XI Panorámica general del metabolismo de los aminoácidos XII Metabolismo del grupo amino de los aminoácidos XIII Metabolismo de las cadenas carbonadas de los aminoácidos XIV Mecanismo moleculares de señalización XV Integración del metabolismo y nutrición Total de horas 80 1 Elaborado por: Dr. Rafael Vázquez 1

2 CONTENIDO TEMÁTICO I 1. Introducción al metabolismo y bioenergética 1.1. Panorámica del metabolismo energético Anabolismo y catabolismo Rutas centrales del metabolismo. 1.. Principios generales sobre regulación metabólica Compartimentalización de las rutas metabólicas. 1.. Principios de bioenergética Energía libre Procesos irreversibles Reacciones acopladas Papel central del ATP en el metabolismo energético Hidrólisis de ATP Otros compuestos ricos en energía Transferencia de grupos fosfato Reacciones de oxido-reducción biológica Coenzimas transportadoras de electrones Vitaminas. II III 2. Glucólisis 2.1. Digestión de glúcidos de la dieta Absorción de monosacáridos Transportadores de glucosa. 2.. Importancia y destinos de la glucosa Fases de la glucolisis: esquema general y reacciones. 2.. Balance global Destinos del piruvato Fermentación láctica y alcohólica Regulación de la glucolisis Entrada de otros glúcidos en la glucolisis Metabolismo de disacáricos y del glicerol. 3. Metabolismodel glucógeno 3.1. Importancia y función del glucógeno 3.2. Degradación del glucógeno: glucógeno fosforilasa, enzima ramificante Biosíntesis del glucógeno: glucógeno sintaza, enzima ramificante. 3.. Regulación hormonal y alostérica Regulación diferencial en tejido muscular y hepático. 3.. Control coordinado de la síntesis y degradación del glucógeno Algunos transtornos del metabolismo glucídico. 2

3 IV. Gluconeogénesis y ruta de las pentosas fostato.1. Gluconeogénesis, principales sustratos..2. Reacciones enzimáticas..3. Balance energético.. Ciclo de Cori..5. Regulación recíproca de la glucolisis y la gluconeogénesis... Vía de las pentosas fosfato como ruta secundaria de oxidación de glucosa..7. Modalidades de la vía de las pentosas fosfato. V VI 5. Ciclo del ácido cítrico (ciclo de los ácidos tricarboxílicos de Krebs) 5.1. Importancia del ciclo de Krebs como encrucijada metabólica Formación del acetil-coenzima-a: el complejo piruvato deshidro-genasa Reacciones oxidativas del ciclo. 5.. Balance energético Naturaleza anfibólica del ciclo: conexiones con rutas biosintéticas. 5.. Reacciones anapleróticas Regulación del ciclo de Krebs.. Cadena de transporte electrónico fosforilación oxidativa.1. Transportadores universales de electrones..2. Estructura y biogénesis de la cadena respiratoria..3. Flujo de electrones en la cadena respiratoria... Modelo quimiosmótico de conservación de la energía: flujo de protones a través de los complejos de la cadena respiratoria de la membrana interna mitocondrial..5. Acoplamiento de la fuerza protón-motriz a la fosforilación del ADP y a otras funciones mitocondriales: energía del transporte intramito-condrial; energía termogénetica... Transporte de nucléotidos a través de las membranas Mitocon- driales..7. Translocasas de fosfato..8. Lanzaderas de equivalentes de reducción..9. Regulación de la respiración mitocondrial y fosforilación oxidativa..10. Los citocromos como sistemas de detoxificación..11. El citocromo P

4 VII VIII IX X 7. Fotosíntesis El cloroplasto y las moléculas fotoreceptoras Fase luminosa de la fotosíntesis y fotofosforilación cíclica Reacciones de la fase oscura de la fotosíntesis. 7.. Acoplamiento y regulación de las dos fases fotosintéticas. 8. Gluconeogénesis y ruta de las pentosas fosfato 8.1. Gluconeogénesis y su regulación Reacciones de la ruta de las pentosas fosfato y conexión con la ruta glucolítica Metabolismo del glucógeno. 8.. Penetración y fosforilación de glucosa Biosíntesis y almacenamiento de glucógeno 8.. Glucogenolisis Regulación del metabolismo del glucógeno. 9. Oxidación de los ácidos grasos 9.1. Digestión, movilización y transporte extracelular de los ácidos grasos Transporte intracelular de los ácidos grasos Transportadores de la membrana interna mitocondrial. 9.. Sistemática de la b-oxidación de los ácidos grasos Etapas de la b-oxidación de los ácidos grasos saturados. 9.. Oxidación de los ácidos grasos no saturados Oxidación de los ácidos grasos de cadena impar Metabolismo de los cuerpos cetónicos Regulación de la oxidación de los ácidos grasos. 10. Biosíntesis de lípidos Síntesis de ácidos grasos; topología Reacciones de la síntesis de ácidos grasos, complejo de la ácido graso sintasa Sistema de lanzadera del citrato 10.. Analogía y diferencias entre la oxidación y la síntesis de ácidos grasos de cadena saturada Síntesis de ácidos grasos de cadena larga Síntesis de ácidos grasos de cadena no saturada Regulación de la síntesis de ácidos grasos Biosíntesis de triacilgliceroles Regulación Biosíntesis de fosfolípidos de membrana: vías procarióticas y eucarióticas; interrelación de las vías de síntesis de fosfolípidos Síntesis de plasmalógenos y glicerofosfolípidos Metabolismo de icosanoides. 8

5 11. Panorámica general del metabolismo de los aminoácidos XI Origen de los aminoácidos corporales Aminoácidos esenciales Enzimas proteolíticas digestivas 11.. Absorción de aminoácidos Transportadores de aminoácidos y ciclo del g-glutamilo 11.. La degradación de proteínas corporales como fuente de aminoácidos Proteasas lisosomales y citoplasmáticas Señales para la degradación de proteínas Ubiquilitación Proteosoma Regulación de la degradación de las proteínas musculares Enfermedades del transporte de aminoácidos 12. Metabolismo del grupo amino de los aminoácidos XII Enzimas clave del metabolismo de aminoácidos Transaminasas y vitamina B Glutaminasa 12.. Glutamato dehidrogenasa Glutamina sintetasa 12.. Ciclo de la glucosa-alanina Toxicidad del amonio en animales Eliminación del grupo amino Estrategias Ciclo de la urea Relación con el ciclo de los ácidos tricarboxílicos Regulación del ciclo de la urea Patologías relacionadas con defectos enzimáticos en el ciclo de la urea XIII 13. Metabolismo de las cadenas carbonadas de los aminoácidos Panorámica de las rutas de degradación y destino de las cadenas de los aminoácidos Co-enzimas transportadoras de restos monocarbonados: tetrahidrofolato, S-adenosil-metionina, cobalamina Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos Destino metabólicos de los aminoácidos El glutamato como precursor 13.. Degradación de aminoácidos de cadenas ramificadas Metilmalonil mutasa y 5 -dexosiadenosil cobalamina Patología asociada Esquema de la biosíntesis de los aminoácidos no esenciales Aminoácidos como precursores de otras aminas biológicas. 5

6 XIV XV 1. Mecanismos moleculares de señalización 1.1. Jerarquía de la señalización hormonal 1.2. Tipos de hormonas 1.3. Tipo de receptoras hormonales 1.. Mecanimos bioquímicos generales de señalización 1.5. Receptores de membrana 1.. Receptores acoplados a proteínas G 1.7. Segundos mensajeros hormonales 1.8. Proteínas con actividad enzimática ligadas a membrana 1.9. Proteínas efectoras Receptoras proteín quinasas y ligados a proteína quinasa Mecanismo de acción del glucagón y de la insulina Receptor/efector del óxido nítrico Mecanismo de acción de las hormonas estereoides y tiroideas 1.1. Papel de las principales hormonas implicadas en la regulación del metabolismo energético 15. Integración del metabolismo y nutrición Panorámica general de las diferentes rutas Perfiles metabólicos de los diferentes órganos Puntos de conexión y moléculas clave del metabolismo 15.. Regulación hormonal del metabolismo glucídico, de ácidos grasos y de aminoácidos Reservas energéticas del organismo 15.. Modificación de los perfiles metabólicos durante el ciclo de ayuno-nutrición y reposo-ejercicio Fases de la homeostasis de la glucosa durante el ayuno prolongado Requerimientos energéticos y nutricionales Grupos de nutrientes esenciales Situaciones patológicas relacionadas con el metabolismo energético: diabetes, alcoholismo y obesidad Bibliografía básica D. L. y Cox, M. M. Omega, 200., Lehninger Principios de Bioquímica, ª ed. Nelson, Argentina. web encuentran estructuras en 3D, enlaces interesantes de los distintos temas, etc. Devlin, T. M, 200. Bioquímica. Libro de texto con aplicaciones clínicas. ª ed. Ed., Reverté. España. C. K., Van Holde, K. E. y Ahern, K. G., Bioquímica. 3ª ed. Mathews, Addison Wesley. Estados Unidos.

7 Bibliografía complementaria Centro de Nanociencias y Nanotecnología McKee T, McKee, J. R, 2003, Bioquímica: La base molecular de la vida. 3ª ed. Ed. Mc Graw Hill Interamericana, México. Smith, C, Marks, A. D. and Liebernman, M., 200. Bioquímica básica de Marks. Un enfoque clínico. Ed. McGraw-Hill Interamericana, México. Berg, J., Tymoczko, J. Stryer, L., Bioquímica. ed. Ed. W. H. Reverté. España. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS TÉCNICAS DE EVALUACIÓN SUGERIDAS Exposición oral x Exámenes parciales x Exposición audiovisual x Examen final x Ejercicios dentro de clase x Trabajos y tareas fuera del aula x Ejercicios fuera del aula x Prácticas de laboratorio x Lecturas obligatorias x Participación en clase x Prácticas de taller o laboratorio x PERFIL DE LOS PROFESORES QUE PUEDEN IMPARTIR LA ASIGNATURA: Profesor con estudios de posgrado (maestría o doctorado) en ciencias químicas, biológicas o de la salud, o áreas afines, con experiencia o capacitación docente. 7