INSTITUTO SUPERIOR DE CIENCIAS MEDICAS DE LA HABANA LICENCIATURA EN TECNOLOGÍA DE LA SALUD PROGRAMA DE BIOQUÍMICA I PERFILES: Terapia Física y Rehabilitación, Citohistopatología, Laboratorio Clínico,Microbiología Clínica, Nutrición y Dietética, Medicina Transfusional y Podología. AUTORES: Lic. Joel Panal Alvarez. Profesor Asistente. Profesor Principal de Bioquímica. Lic. Giovet Aldama. Profesor Instructor. Lic. Yojaime Corbo Martínez. Profesor Instructor. CURSO ESCOLAR: 2006-2007 GENERALIDADES CARRERA: Licenciatura en Tecnología de la Salud MODALIDAD: Curso por Encuentro. AÑO ACADÉMICO: Segundo SEMESTRE: Tercer semestre ASIGNATURA: Bioquímica I DURACIÓN: 26 hrs FRECUENCIA: 2 hrs/ 13 semanas
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La asignatura Bioquímica I es una de las Ciencias Básicas que forman parte del currículo de la Licenciatura en Tecnología de la Salud. Su módulo se ubica después de Química Orgánica y antes de Bioquímica II. Esta asignatura, como posteriormente se detallará, consta de 7 temas, en los cuales se destacan los principios básicos de la bioquímica humana, las biomoléculas, las cuales constituirán los pilares para la mejor construcción lógica del conocimiento cuando se aborde la asignatura Bioquímica II. La Bioquímica como ciencia que estudia la vida a nivel molecular, es un campo de enorme interés científico y de vital importancia para los profesionales vinculados con las ciencias médicas; esto permite una comprensión de las bases moleculares de la vida que contribuyen al mantenimiento de la salud y el bienestar humano. A su vez ha impulsado el desarrollo de numerosas ciencias afines, especialmente las biomédicas y contribuido a la introducción de numerosos adelantos tecnológicos en la práctica médica como: nuevos medicamentos, vacunas y técnicas diagnósticas, entre otros. Además, la Bioquímica brinda los conocimientos básicos que se requieren para la comprensión cabal de numerosos contenidos de otras disciplinas médicas como: Farmacología, Fisiología, Histología, Genética, Inmunología, Microbiología, Laboratorio Clínico, Fisiopatología, entre otras. Por ser la bioquímica la ciencia que explica las bases moleculares de la vida, resulta fácil comprender cómo los logros y avances de aquélla, repercuten en las demás ciencias biológicas. Puede por tanto decirse que todos los descubrimientos, todo el progreso científico alcanzado por la bioquímica, ha implicado un aporte a las otras ramas de la biología, y en la medida que aquélla se desarrollaba impulsaba el progreso de ciencias afines. Así el conocimiento de la composición química de numerosas sustancias naturales presentes en los seres vivos, el estudio de la estructura de las biomoléculas, sus propiedades y organización macromolecular, demostraron la relación indisoluble entre la estructura de todas ellas y la función que desempeñan. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA BIOQUÍMICA I OBJETIVO GENERAL: Interpretar la relación estructura-propiedad-función de las biomoléculas que componen a las células y tejidos del organismo humano, así como las interacciones que existen entre ellas, lo cual contribuya a forjar una concepción científica del mundo y de la vida, a la consolidación de los valores éticos y morales de la sociedad, con un profundo sentido humanista acorde con el desarrollo de un pensamiento revolucionario. FONDO DE TIEMPO POR TEMAS Y FORMAS DE ORGANIZACIÓN DE LA ENSEÑANZA TEMAS 1- Introducción a la Bioquímica. Biomoléculas. 2-2- Particularidades estructurales y funcionales de los carbohidratos. CLASE ENCUENTRO(HRS) 2
TEMAS CLASE ENCUENTRO(HRS) 3- Particularidades estructurales y funcionales de los lípidos. - Particularidades estructurales y funcionales de los aminoácidos. 5- Particularidades estructurales y funcionales de las proteínas. 6- Particularidades estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos. 7- Particularidades estructurales y funcionales de las vitaminas. 2 PIS 2 TOTALES 26 PROGRAMA ANALÍTICO: OBJETIVOS Y CONTENIDOS POR TEMAS. Tema 1: Introducción a la Bioquímica Humana. Biomoléculas Identificar los componentes fundamentales de los organismos vivos considerando las sustancias inorgánicas y las agrupaciones atómicas componentes de las biomoléculas, así como sus interacciones. Composición química del organismo humano. Macroelementos. Microelementos y ultramicroelementos. Funciones de los elementos que componen al organismo humano. Interacciones químicas. Enlaces de alta energía. Enlace covalente y enlace iónico. Interacciones débiles. Propiedades del agua. Equilibrio iónico del agua. Potencial de hidrógeno (ph). Teorías sobre los ácidos y las bases. Sustancias buffer o tampones. Niveles de agregación molecular. Biomoléculas. Tipos de cadenas carbonadas: abiertas y cíclicos, alifáticas y aromáticas. Grupos funcionales. Sistema de habilidades Observar el objeto de estudio de la Bioquímica. Definir los conceptos de: macro y microelementos, enlace iónico, enlace covalente, interacción por puente de hidrógeno, fuerzas de van der Waals, cadenas alifáticas: abiertas y cíclicas; y aromáticas, sustancias ácidas, básicas y buffer; ph; así como los niveles de agregación molecular. Mencionar los niveles de agregación molecular y las biomoléculas. Analizar las funciones de los minerales en el organismo humano. Relacionar las propiedades del agua con su importancia para la vida. Identificar los grupos funcionales de compuestos orgánicos en algunas biomoléculas. Tema 2: Particularidades estructurales y funcionales de los carbohidratos.
Caracterizar a los carbohidratos atendiendo a su estructura, propiedades, su localización celular, sus funciones biológicas y las interacciones entre ellos y con su entorno. Fórmula química general de los carbohidratos. Clasificaciones. Características estructurales de los monosacáridos: formas cíclicas y anómeros. Derivados de monosacáridos. Propiedades químicas de los monosacáridos: poder reductor. El enlace glicosídico. Disacáridos de interés: sacarosa, lactosa y maltosa. Polisacáridos. Clasificaciones. Características estructurales del almidón y glucógeno. Características estructurales de los glucosaminoglicanos. Función y localización de los monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Sistema de habilidades Definir los conceptos de: carbohidratos, monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Identificar a los monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Clasificar a los monosacáridos atendiendo a su número de átomos de carbono y a sus grupos funcionales. Mencionar a los derivados de monosacáridos más importantes. Analizar las propiedades físicas y químicas de los monosacáridos. Analizar a los disacáridos más abundantes en cuanto a los monosacáridos que los componen, sus enlaces glicosídicos y las fuentes naturales. Clasificar a los polisacáridos en cuanto a su composición en monosacáridos. Relacionar la estructura de los monosacáridos, disacáridos y polisacáridos con su función y localización. Tema 3: Particularidades estructurales y funcionales de los lípidos. Caracterizar a los lípidos atendiendo a su estructura, su localización celular, sus funciones biológicas y las interacciones entre ellos y con su entorno. Definición de lípido. Clasificaciones. Características estructurales de los ácidos grasos. Ácidos grasos saturados e insaturados. Ácidos grasos esenciales. Características estructurales de los lípidos saponificables: acilglicéridos, fosfoglicéridos y esfingolípidos. Funciones y localización celular de cada uno de estos lípidos. Asociaciones con carbohidratos. Lípidos no saponificables. Características estructurales del colesterol y de las prostaglandinas. Funciones del colesterol y de las prostaglandinas. Localización celular. Sistema de habilidades Definir el concepto de lípido. Clasificar a los lípidos atendiendo a la presencia o no de ácidos grasos en su estructura, antipáticos o no. Analizar la estructura de los ácidos grasos y su nomenclatura. Mencionar a los ácidos grasos esenciales más importantes. Analizar la estructura de cada uno de los lípidos estudiados, así como los enlaces que los estabilizan.
Comparar la estructura de cada uno de los lípidos saponificables. Identificar a cada tipo de lípido. Relacionar la estructura de los lípidos con su función biológica y su localización. Tema : Particularidades estructurales y funcionales de los aminoácidos. Caracterizar a los aminoácidos atendiendo a su estructura, propiedades, su localización celular, sus funciones biológicas y las interacciones entre ellos y con su entorno. Aminoácidos: concepto y características generales. Aminoácidos esenciales. Estructura de los aminoácidos proteínicos. Clasificación de los aminoácidos por su reacción en medio acuoso y de acuerdo con la polaridad de su cadena R. Propiedades eléctricas: carácter anfótero, especies iónicas, punto isoeléctrico.. Interacciones posibles entre las cadenas laterales de los aminoácidos a ph fisiológico. Enlace peptídico: formación, características estructurales y propiedades. Funciones general y específica de los aminoácidos. Sistema de habilidades Definir el concepto de aminoácido. Mencionar los aminoácidos esenciales y los no esenciales. Clasificar a los aminoácidos atendiendo a la polaridad de su cadena lateral. Identificar la estructura de los aminoácidos. Analizar el carácter anfótero de los aminoácidos. Determinar las especies iónicas de los aminoácidos a diferentes valores de ph del medio, así como sus propiedades ácido-básicas y su punto isoeléctrico. Analizar las interacciones entre los grupos R o cadena lateral de los aminoácidos. Identificar el enlace peptídico del resto de las interacciones covalentes estudiadas anteriormente. Ejemplificar la función precursora de los aminoácidos. Tema 5: Particularidades estructurales y funcionales de las proteínas. Caracterizar a las proteínas atendiendo a su estructura, propiedades, su localización celular, sus funciones biológicas y las interacciones entre ellas y con su entorno. Proteínas: concepto. Clasificación según su conformación en el espacio, solubilidad, composición química y función. Propiedades de las proteínas. Estructura primaria: concepto, componentes estructurales común y específico; información secuencial. La estructura secundaria: -hélice y hojas plegadas. Fuerzas que la estabilizan. Ejemplos. Estructura terciaria: conformaciones. Fuerzas que la estabilizan. Ejemplos. Estructura cuaternaria. Fuerzas que la estabilizan. Ejemplos. Desnaturalización y renaturalización: agentes causales. Relación estructura-función de las proteínas. Importancia de la información conformacional.
Sistema de habilidades: Definir el concepto de proteína. Clasificar a las proteínas atendiendo a su conformación en el espacio, a su composición química y a sus funciones. Analizar el papel de las propiedades de las proteínas en su identificación. Identificar las cuatro estructuras proteicas. Analizar las cuatro estructuras proteicas enfatizando en las fuerzas que las estabilizan. Relacionar las cuatro estructuras proteicas. Analizar la desnaturalización de las proteínas y su renaturalización teniendo en cuenta los agentes causales y su importancia biológica. Justificar la relación estructura-función de las proteínas a través de ejemplos. Tema 6: Particularidades estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos. Caracterizar a los ácidos nucleicos atendiendo a su estructura, propiedades, su localización celular, sus funciones biológicas y las interacciones entre ellos y con su entorno. Ácidos nucleicos. Concepto. Composición química de los nucleótidos. Características estructurales del ácido desoxirribonucleico (ADN) y del ácido ribonucleico (ARN). Tipos de ADN y de ARN. Propiedades del ADN: replicación, transcripción y mutación. Gen, cromosomas y genoma. Superenrollamiento del ADN. Función y localización de los ácidos nucleicos. Sistema de habilidades: Definir el concepto de ácidos nucleicos, de gen, cromosomas y genoma. Mencionar a los tipos de ácidos nucleicos y a los componentes de los nucleótidos que los constituyen. Identificar a los ácidos nucleicos. Comparar a los ácidos nucleicos en cuanto a sus características estructurales. Analizar brevemente las propiedades del ADN a través de la definición de cada una de ellas y su papel en la célula. Relacionar a los ácidos nucleicos con las demás biomoléculas estudiadas teniendo en cuenta su estructura, propiedades, sus funciones y su localización celular. Tema 7: Particularidades estructurales y funcionales de las vitaminas. Caracterizar a las vitaminas atendiendo a su estructura, sus fuentes naturales,, sus funciones biológicas y las interacciones entre ellas y con su entorno. Vitaminas. Concepto. Clasificación de las vitaminas atendiendo a su solubilidad. Carácter esencial de las vitaminas. Fuentes naturales de las vitaminas. Funciones de las vitaminas del
complejo vitamínico B. Funciones de las vitaminas A, D, E y K. Consecuencias para la salud del hombre de la carencia de las vitaminas. Sistema de habilidades: Definir el concepto de vitamina. Clasificar a las vitaminas de acuerdo a su solubilidad. Mencionar las fuentes naturales de las vitaminas. Analizar las funciones de las vitaminas. Relacionar la carencia de vitaminas con la salud del hombre. ORGANIZACIÓN DE LA ASIGNATURA Y ESTRATEGIA DOCENTE La estructura de la asignatura responde a un orden lógico del conocimiento. Dicho algoritmo permitirá el establecimiento de nexos sólidos entre los temas, propiciando un mejor entendimiento de las teorías y leyes que rigen a esta ciencia biológica. Por ejemplo: el primer tema creará las bases químicas indispensables para poder analizar sin lagunas el contenido de los temas siguientes. Objetivamente hablando, el alumno no podrá comprender la naturaleza química de las biomoléculas si no tiene argumentos sobre los compuestos orgánicos. Así mismo se pretende avanzar en orden ascendente de complejidad del conocimiento. Los carbohidratos son menos complejos desde el punto de vista estructural que los lípidos y estos a su vez que las proteínas siendo estas menos complejas aún, que los ácidos nucleicos. Las vitaminas se estudiarán al final, puesto que ellas se asocian a las biomoléculas estudiadas anteriormente y cumplen un rol muy importante en la actividad enzimática y en el metabolismo, los cuales serán objeto de estudio en el siguiente semestre. El curso está organizado en encuentros. En la fase de control de cada encuentro posterior al primero, por supuesto, se verificarán las actividades orientadas a través de preguntas orales, escritas, exposición por equipos de estudio, etc. La participación de los estudiantes será evaluada. En la fase de orientación el profesor abordará los aspectos más difíciles del tema en cuestión para lograr la comprensión de los mismos y crear las bases para que los estudiantes realicen el trabajo independiente una vez orientada la bibliografía. Es estrictamente indispensable usar medios de enseñanza. En caso de que no se disponga de equipamiento para mostrar retrotransparencias, o presentaciones en diapositivas, o no se disponga de los CD que poseen multimedias y galerías de imágenes, los profesores deben responsabilizarse con la confección de medios auxiliares como por ejemplo láminas con esquemas, dibujos y gráficos sobre las biomoléculas que serán objeto de estudio. Sin medios de enseñanza no es factible el aprendizaje de nuestra asignatura. Es necesario que los profesores encuentren el vínculo de cada uno de los temas con el perfil del futuro profesional que están formando. Para ello deberán trazarse estrategias metodológicas que posibiliten el intercambio de conocimiento de la asignatura Bioquímica I con la disciplina rectora de cada perfil. Una de las formas de encontrar la relación con las asignaturas del perfil es mediante la utilización de ejemplos de biomoléculas que los estudiantes, según su especialidad, deben conocer. El logro del nexo teórico-práctico se obtiene mediante problemas docentes que reflejan el conjunto de tareas solucionables con participación de conocimientos bioquímicos, abordando así todas las habilidades profesionales posibles. Los problemas se seleccionan entre aquellas situaciones concretas más frecuentes en la práctica profesional, siempre que las nociones
bioquímicas conocidas de los mismos sea suficiente desde el punto de vista de su utilidad práctica. La organización del proceso de enseñanza-aprendizaje se debe plantear de forma que propicie el desarrollo de habilidades y actitudes necesarias al futuro profesional que no se relacionan directamente a la adquisición de conocimientos bioquímicos, y que se reflejan en el objetivo general de la asignatura. Esto implica el uso de métodos participativos y creativos de enseñanza, lo que a su vez, potencia el aprendizaje de la Bioquímica. La vinculación de cada uno de los temas de la asignatura con otras ramas del saber, la introducción de valores morales, la enseñanza de métodos de estudio, la aplicación con su perfil profesional, son tareas que se propone la asignatura para contribuir a la formación de un profesional de la salud integral. Sistema de evaluación La evaluación de la asignatura se ajusta a lo establecido en el plan de estudio y adopta las formas siguientes: frecuente, parcial y final. Evaluación frecuente: Se realizará en la fase de control de las clases por encuentro. Evaluación Parcial: Examen intrasemestral escrito de carácter general de los temas 1, 2, 3 y. Evaluación Final: Examen final escrito de carácter general. La calificación final no será la suma aritmética de las distintas evaluaciones, sino se tomarán en cuenta la importancia y la integración de cada una de ellas. La nota final se emitirá de forma cuantitativa: Excelente------ 5 Bien------- Regular------- 3 Mal--------2 Literatura docente Básica Cardellá, L y Colaboradores: Bioquímica Médica. Editorial Ciencias Médicas. 2001. Tomo I. Complementaria Lehninger, A. Bioquímica. Editorial Pueblo y Educación. 1988. Partes I.