UNIVERSIDAD AUTONOMA DE ZACATECAS Francisco García Salinas UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS Químico Farmacéutico Biólogo

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1 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE ZACATECAS Francisco García Salinas UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS Químico Farmacéutico Biólogo JUNIO 2010 PROGRAMA: METABOLISMO PROPUESTA ELABORADA POR: M. en C. SERGIO CAMACHO AGÜERO

2 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS Francisco García Salinas Área de Ciencias de la Salud Unidad Académica de Ciencias Químicas PROGRAMA DE LA ASIGNATURA METABOLISMO PRESENTACIÓN DEL PROGRAMA La impartición del curso de Metabolismo en un programa de Químico Farmacéutico Biólogo se justifica dada la importancia que tiene para entender los procesos biológicos implicados en la degradación y síntesis de las macromoléculas combustibles y así, entender en su conjunto al metabolismo; de esta manera se podrá apreciar su importancia en los procesos de salud o enfermedad y entenderlos para que se apliquen los recursos Bioquímico-Clínicos necesarios. Ubicación: Quinto Semestre Precedente: Química Orgánica, Análisis Instrumental, Fisicoquímica, Biomoléculas. Horizontales: Microbiología, Fisiopatología Consecuentes: Biología Molecular, Bacteriología, Inmunología, Biofarmacia, Genética. OBJETIVO DEL PROGRAMA. Que el estudiante comprenda los procesos involucrados en el metabolismo de las macromoléculas que los organismos vivos utilizan como combustible biológico para llevar a cabo todas las funciones relacionadas con su mantenimiento, crecimiento y reproducción; y además, conozca y entienda las etapas que constituyen estos procesos, las reacciones que se llevan a cabo, las enzimas que intervienen y su regulación. OBJETIVOS PARTICULARES UNIDAD TEMÁTICA UNIDAD I: ENZIMAS UNIDAD II: METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS UNIDAD III: METABOLISMO DE LÍPIDOS UNIDAD IV: METABOLISMO DE PROTEÍNAS OBJETIVO Conocer y comprender la definición, función biológica, clasificación, nomenclatura y características de las enzimas. Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Al finalizar la unidad, el alumno comprenderá y ubicará los procesos que involucran la degradación de las proteínas como una ruta alterna para la obtención de la energía almacenada dentro de sus estructuras.

3 CONTENIDO POR UNIDADES TEMÁTICAS UNIDAD I Introducción Definición Importancia Biológica Nomenclatura Sitio activo Sitio de enlace Sitio catalítico Especificidad Absoluta Relativa Clasificación Cofactores enzimáticos Activadores Coenzimas Factores que afectan la actividad enzimática ph Temperatura Concentración de enzima Concentración de sustrato Energía de Activación Cinética enzimática Ecuación de Michaelis-Menten Importancia de la Km Inhibición enzimática Competitiva No competitiva Primer examen parcial: Del 1 al 5 de Septiembre UNIDAD Importancia biológica Glucólisis Anaeróbica Fermentación alcohólica Aeróbica Reacciones involucradas en la glucólisis Complejo de la piruvato deshidrogenasa Ciclo de Krebs Importancia biológica Localización del Ciclo del Ácido Cítrico Organigrama respiratorio Reacciones del Ciclo de Krebs Reacciones anapleróticas Regulación Ciclo del glioxilato Objetivo biológico Reacciones involucradas en el Ciclo Cadena Respiratoria Importancia biológica Secuencia de los componentes de la cadena respiratoria

4 Potencial redox Cambios en el estado redox Efecto de inhibidores Moléculas transportadoras de electrones Inhibidores del transporte de electrones Fosforilación oxidativa Mecanismos para la fosforilación oxidativa Hipótesis del Acoplamiento Químico Hipótesis Conformacional Hipótesis Quimiosmótica Inhibidores y desacoplantes Balance energético Fotosíntesis Importancia biológica Procesos involucrados en las fotosíntesis Gluconeogénesis Importancia de la gluconeogénesis Objetivos de la misma Relación con la glucólisis Sustratos: Ácido láctico, presencia y concentración Glicerol, origen y concentración Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y su utilización en esta vía metabólica Reacciones detalladas con enzimas, fórmulas y consideraciones de energía Regulación Glucogenogénesis y glucogenolisis Importancia y papel del glucógeno como material de reserva en organismos superiores Tejidos involucrados en este almacenaje Diferencias en hígado y músculo Vía alterna de las hexosas monofosfato Importancia biológica Importancia del poder reductor en los procesos de síntesis Balances generales y conclusiones. Segundo examen parcial: Del 6 al 10 de Octubre UNIDAD Importancia biológica Lipólisis Oxidación de ácidos grasos Activación de los ácidos grasos Transporte de ácidos grasos a la mitocondria Reacciones de la -oxidación Integración al Ciclo de Krebs Rendimiento energético de la -oxidación Oxidación de ácidos grasos insaturados Cuerpos cetónicos y su oxidación Oxidación de ácidos grasos de número impar de átomos de carbono (destino del propionil-coa) Biosíntesis de ácidos grasos.

5 Acetil-CoA como sustrato principal, su origen y su importancia como eje metabólico Relación de la -oxidación y la biosíntesis de los ácidos grasos Formación de malonil-coa Importancia de la energía de enlace para la formación de ácidos grasos de cadena larga así como el poder reductor Complejo enzimático ácido graso sintetasa, enzimas que lo forman y su papel Secuencia del proceso de biosíntesis Ácidos grasos saturados y formación de las instauraciones; sus limitaciones y su importancia biológica Biosíntesis de mono, di, triglicéridos y fosfolípidos Participación de los lípidos en membranas y en almacén de energía Origen del glicerol y ensamble de los lípidos correspondientes; energía necesaria; enzimas participantes Sistema de lipólisis y reesterificación en tejido adiposo e importancia de la ausencia de la glicero-quinasa como reguladora del proceso; papel del hígado en este sistema Biosíntesis del colesterol y sus derivados Formación del escualeno como precursor de los derivados del colesterol Colesterol de novo y de la dieta; importancia biológica. UNIDAD Hidrólisis proteica Transaminación Desaminación oxidativa Destino del esqueleto carbonado de los -a.a Mecanismos para la eliminación del grupo amino Aminoácido deshidratasas Aminoácido oxidasas Aminoácido descarboxilasas Ciclo de la Urea Tercer examen parcial: Examen ordinario: Examen extraordinario: Del 19 al 20 de Noviembre Del 24 de Noviembre al 4 de Diciembre Del 7 al 11 de Diciembre CRITERIOS E INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE Y ACREDITACIÓN DE LA UDI: La escala de calificaciones es de 1 a 10, la mínima para aprobar la UDI será de 6. La evaluación integral de la UDI se llevará a cabo según lo marca el Reglamento Escolar General de la UAZ.

6 Objetivo: Conocer y comprender la definición, función biológica, clasificación, nomenclatura y características de las enzimas. Sesión Actual: 1 / 29 Fecha: Unidad Temática: 1 Introducción Definición Importancia Biológica Nomenclatura Sitio activo Exposición magistral

7 Objetivo: Conocer y comprender la definición, función biológica, clasificación, nomenclatura y características de las enzimas. Sesión Actual: 2 / 29 Fecha: Unidad Temática: 1. Especificidad o Absoluta o Relativa Clasificación Cofactores enzimáticos Activadores Coenzimas Exposición magistral

8 Objetivo: Conocer y comprender la definición, función biológica, clasificación, nomenclatura y características de las enzimas. Sesión Actual: 3 / 29 Fecha: Unidad Temática: 1. Factores que afectan la actividad enzimática: o ph o Temperatura o Concentración de enzima o Concentración de sustrato

9 Objetivo: Conocer y comprender la definición, función biológica, clasificación, nomenclatura y características de las enzimas. Sesión Actual: 4 / 29 Fecha: Unidad Temática: 1. Energía de activación Cinética enzimática Exposición magistral

10 Objetivo: Conocer y comprender la definición, función biológica, clasificación, nomenclatura y características de las enzimas. Sesión Actual: 5 / 29 Fecha: Unidad Temática: 1. Inhibición enzimática

11 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 6 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Importancia biológica Glucólisis o Anaeróbica o Fermentación alcohólica o Aeróbica

12 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 7 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Reacciones involucradas en la glucólisis Complejo de la piruvato deshidrogenasa

13 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 8 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Ciclo de Krebs. o Importancia biológica o Localización del Ciclo del Ácido Cítrico Organigrama respiratorio Reacciones del Ciclo de Krebs

14 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 9 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Reacciones anapleróticas Regulación Ciclo del glioxilato o Objetivo biológico o Reacciones involucradas en el Ciclo

15 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 10 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Cadena Respiratoria o Importancia biológica o Secuencia de los componentes de la cadena respiratoria Potencial redox Cambios en el estado redox Efecto de inhibidores o Moléculas transportadoras de electrones o Inhibidores del transporte de electrones

16 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 11 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Fosforilación oxidativa Mecanismos para la fosforilación oxidativa o Hipótesis del Acoplamiento Químico o Hipótesis Conformacional o Hipótesis Quimiosmótica Inhibidores y desacoplantes Balance energético

17 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 12 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Fotosíntesis o Importancia biológica Procesos involucrados en las fotosíntesis

18 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 13 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Gluconeogénesis. o Importancia biológica o Objetivos de la misma. Relación con la glucólisis. Sustratos: o Ácido láctico. o Glicerol. Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y su utilización en esta vía metabólica. Reacciones detalladas con enzimas, fórmulas y consideraciones de energía. Regulación.

19 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 14 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2 Glucogenogénesis y glucogenolisis. o Importancia y papel del glucógeno como material de reserva en organismos superiores. o Tejidos involucrados en este almacenaje. o Diferencias en hígado y músculo.

20 Objetivo: Al concluir la unidad, el alumno será capaz de interpretar los procesos involucrados en la degradación y síntesis de los carbohidratos, así como describir la forma de almacenamiento y utilización de la energía liberada en dichos procesos y su interrelación con otras vías metabólicas. Sesión Actual: 15 / 29 Fecha: Unidad Temática: 2. Vía alterna de las hexosas monofosfato. o Importancia biológica. o Importancia del poder reductor en los procesos de síntesis. o Balances generales y conclusiones.

21 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 16 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Importancia biológica Lipólisis

22 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 17 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Oxidación de ácidos grasos o Activación de los ácidos grasos o Transporte de ácidos grasos a la mitocondria.

23 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 18 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Reacciones de la -oxidación

24 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 19 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Integración al Ciclo de Krebs. Rendimiento energético de la - oxidación.

25 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 20 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Oxidación de ácidos grasos insaturados.

26 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 21 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Cuerpos cetónicos y su oxidación.

27 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 22 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Oxidación de ácidos grasos de número impar de átomos de carbono (destino del propionil- CoA).

28 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 23 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3 Biosíntesis de ácidos grasos. o Acetil-CoA como sustrato principal y su importancia como eje metabólico. o Relación de la -oxidación y la biosíntesis de los ácidos grasos. o Formación de malonil-coa. o Importancia de la energía de enlace para la formación de ácidos grasos. o Complejo enzimático ácido graso sintetasa. o Secuencia del proceso de biosíntesis. o Ácidos grasos saturados y formación de las instauraciones y su importancia biológica.

29 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 24 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Biosíntesis de mono, di, triglicéridos y fosfolípidos. o Participación de los lípidos en membranas y en almacén de energía. o Origen del glicerol y ensamble de los lípidos correspondientes; energía necesaria; enzimas participantes. o Sistema de lipólisis y reesterificación en tejido adiposo e importancia de la ausencia de la glicero-quinasa como reguladora del proceso; papel del hígado en este sistema.

30 Objetivo: Al término de esta unidad, el alumno comprenderá y evaluará los conocimientos adquiridos sobre la importancia que involucra la utilización y aprovechamiento de la energía almacenada en las grasas después de su degradación por los procesos catabólicos de oxidación y la síntesis de los principales lípidos que son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos. Sesión Actual: 25 / 29 Fecha: Unidad Temática: 3. Biosíntesis del colesterol y sus derivados. o Formación del escualeno como precursor de los derivados del colesterol. o Colesterol de novo y de la dieta; importancia biológica.

31 Objetivo: Al finalizar la unidad, el alumno comprenderá y ubicará los procesos que involucran la degradación de las proteínas como una ruta alterna para la obtención de la energía almacenada dentro de sus estructuras. Sesión Actual: 26 / 29 Fecha: Unidad Temática: 4. Hidrólisis proteica Transaminación Desaminación oxidativa

32 Objetivo: Al finalizar la unidad, el alumno comprenderá y ubicará los procesos que involucran la degradación de las proteínas como una ruta alterna para la obtención de la energía almacenada dentro de sus estructuras. Sesión Actual: 27 / 29 Fecha: Unidad Temática: 4. Destino del esqueleto carbonado de los -a.a.

33 Objetivo: Al finalizar la unidad, el alumno comprenderá y ubicará los procesos que involucran la degradación de las proteínas como una ruta alterna para la obtención de la energía almacenada dentro de sus estructuras. Sesión Actual: 28 / 29 Fecha: Unidad Temática: 4. Mecanismos para la eliminación del grupo amino o Aminoácido deshidratasas o Aminoácido oxidasas o Aminoácido descarboxilasas

34 Objetivo: Al finalizar la unidad, el alumno comprenderá y ubicará los procesos que involucran la degradación de las proteínas como una ruta alterna para la obtención de la energía almacenada dentro de sus estructuras. Sesión Actual: 29 / 29 Fecha: Unidad Temática: 4. Ciclo de la Urea

35 CRITERIOS DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN EXAMENES 80 PARTICIPACIÓN 15 PORTAFOLIO 5 OTRO BIBLIOGRAFÍA BÁSICA BIOQUÍMICA. Lehninger. Segunda Edición. OMEGA S.A. BIOQUÍMICA. Lubert Stryer. Reverté. BIOQUÍMICA. E. Herrera. Segunda Edición. Interamericana. BIOQUÍMICA FUNDAMENTAL. Conn y Stumpf. Cuarta Edición. Limusa BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA. Olvera Díaz. Primera Edición. Interamericana. BIOQUÍMICA. Díaz Chagoya Hicks. Segunda Edición. Interamericana-Mc Graw Hill BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Perfil del docente que impartirá las actividades académicas. Maestría o Doctorado en Área afín En el caso de actividades teórico prácticas, debe incluirse el programa de prácticas, desglosado por sesiones, el cual deberá contener: a) Nombre de la práctica b) de duración c) Objetivos d) Materiales y Métodos e) Bibliografía f) Mecanismo de evaluación g) Medidas de seguridad y salud ocupacional h) Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos.