8. ENZIMOLOGÍA 1. Datos de la asignatura Nombre de la asignatura: Enzimología Línea de investigación: Biotecnología Enzimática y de Fermentaciones Horas de DocenciaHoras de trabajo independiente significativohoras de trabajo profesional supervisadohoras totalescréditos 2. Historial de la asignatura. 48 60 0 108 6 Fecha revisión / actualización Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca Mayo 2010 Participantes M.C. Ángel Cárdenas Cágal, Dra. Beatriz Gutiérrez Rivera, Dr. Benigno Ortiz Muñiz Observaciones, cambios o justificación Análisis y conformación del programa. Metodología del desarrollo del curso, prácticas propuestas 3. Pre-requisitos y correquisitos. Esta es una asignatura optativa de acuerdo al proyecto y línea de investigación seleccionado por el estudiante aunque no es requisito se recomiento que el alumno haya acreditado la materia de Bioquímica. 4. Objetivo de la asignatura. Comprender los conocimientos sobre las propiedades, métodos de estudio y aplicaciones de las enzimas, enfatizando las nuevas tendencias y aplicaciones futuras previsibles, especialmente en el área de la Biotecnología e Industria Agroalimentaria. $%*
5. Aportación al perfil del graduado. Con el desarrollo de esta asignatura el estudiante será capaz de: Desarrollar proyectos de investigación aplicando los conocimientos de la tecnología enzimática para la creación de nuevos productos, uso de metodologías innovadoras en el área de industrias alimentarias, diseño de procesos para el aprovechamiento de los recursos naturales, y utilización tenologias limpias para reducir el impacto ambiental. Así también diseñar estrategias de análisis biotecnológico através del uso de enzimas, optimización de métodos de extracción y obtención de enzimas a partir de diferentes fuentes para su posterior purificación y caracterización. 6. Contenido temático. Unidad Temas Subtemas 1 Introducción a la enzimología Objetivo: Adquirir un conocimiento general de las enzimas, haciendo énfasis en la cinética enzimática. 1.1 Clasificación y nomenclatura enzimática Introducción. 1.2 Desarrollo histórico.- Nomenclatura numérica, sistemática y trivial de enzimas. 1.3 Cinética enzimática 1.3.1 Introducción. 1.3.2 Importancia de los estudios cinéticos en enzimología. 1.3.3 Métodos para medir la velocidad de las reacciones enzimáticas. 1.3.4 Unidades de actividad enzimática. 1.3.5 Reacciones enzimáticas monosustrato. 1.3.6 Mecanismo de Michaelis- Menten. 1.3.7 Parámetros cinéticos y determinación de los mismos. Mecanismos con formación reversible de uno y dos intermediarios, mecanismos homeomorfos. 1.3.8 Mecanismo con formación de un intermediario covalente. 1.3.9 Cinética de reacciones enzimáticas consecutivas. $%"
2 Aislamiento, purificación y caracterización de enzimas Objetivo: Proporcionar al alumno los conceptos, teorías y técnicas que le permitan al alumno conocer las diversas alternativas tecnológicas con las cuales se lograra la extracción, purificación y caracterización de las biomoléculas proteicas y con la finalidad de ser aplicadas en la resolución de problemas biológicos y en diversos ámbitos del conocimiento científico 1.3.10 Activación enzimática por metales. 1.3.11 Inhibición enzimática. 1.3.12 Tipos de inhibidores e importancia de los mismos. 1.3.13 Clasificación de inhibidores reversibles. 1.3.14 Mecanismo inhibidor generalizado:inhibidores competitivos, no competitivos y acompetitivos. 1.3.15 Inhibición y activación por el sustrato. Inhibición por el producto. 1.3.16 Reacciones enzimáticas bisustrato. 1.3.17 Leyes de velocidad inicial. Mecanismos ping-pong y secuenciales. 1.3.18 Discriminación entre mecanismos. 1.3.19 Efecto de ph en la actividad enzimática. 1.3.20 Efecto de la temperatura en la actividad enzimática. 1.3.21 Enzimas alostéricos. 2.1 Introducción 2.2 Fuentes enzimáticas 2.3 Preparación de materiales biológicos para la extracción de enzimas. Métodos de desintegración celular 2.4 Técnicas de separación 2.5 Técnicas de concentración 2.6 Técnicas de purificación 2.7 Técnicas cromatográficas. HPLC y FPLC. 2.8 Electroforesis. 2.9 Otros métodos de purificación. 2.10 2.11 Secuencia de las etapas de purificación. 2.12 Tablas de purificación 2.13 Propiedades físico-químicas habitualmente usadas en la caracterización de enzimas. 3 Inmovilización de enzimas 3.1 Introducción $%$
3.2 Generalidades sobre el interés de Objetivo: Que el alumno conozca los principales procedimientos a los que puede recurrir para reusar las enzimas, y su aplicación en el área de la biotecnología alimentaria. los enzimas inmovilizados 3.3 Métodos de inmovilización 3.4 Unión a soportes 3.5 Atrapamiento. 3.6 Reticulación. 3.7 Propiedades de los enzimas inmovilizados 3.8 Inmovilización de células 3.9 Reactores enzimáticos 3.10 Principales aplicaciones industriales de enzimas inmovilizados. 4 Enzimas de interés industrial Objetivo: Conocer las principales enzimas utilizadas en la industria agroalimentaria, así como sus fuentes biológicas, métodos de extracción, purificación y aplicación. 4.1 Introducción 4.2 Carbohidrasas 4.3 Amilasas. 4.4 Enzimas pectolíticas. 4.5 Otras carbohidrasas de interés. 4.6 Glucosa isomerasa. 4.7 Lipasas. 4.8 Óxido-reductasas. 4.9 Glucosa oxidasa. 4.10 Peroxidasa. 4.11 Catalasa. 4.12Lipoxigenasa. 4.13Polifenol oxidasa 4.13 Proteasas. 5 Aplicación de las enzimas en técnicas anaíticas y avances recientes en tecnología enzimática 5.1 Aplicaciones analíticas 5.1.1 Introducción 5.1.2 Métodos enzimáticos de análisis. 5,1.3 Biosensores Objetivo: Conocer las principales técnicas analíticas que recuren al uso de las enzimas, así como los conocimientos de frontera en materia de tenología enzimática. Tiempo: 8 horas 5.1.4 Inmunoensayo con marcaje enzimático 5.1.5 Análisis ultrasensibles con luciferasas. 5.1.6 Análisis enzimático de alimentos. 5.2 Avances recientes y perspectivas de la tecnología enzimática $%%
5.2.1 Introducción 5.2.2 Reacciones enzimáticas en sistemas bifásicos y orgánicos 5.2.3 Uso de hidrolasas en reverso 5.2.4 Ingeniería enzimática 5.2.5 Enzimas artificiales 5.2.6 Enzimas de extremófilos. 7. Metodología de desarrollo del curso. Para el desarrollo del curso se impartirán las sesiones teóricas, donde el profesor guiará cada sesión para que se alcancen los objetivos, los estudiantes se apoyarán con artículos científicos para que a través de su análisis se expongan en el seno de las sesiones y permita la discusión y retroalimentación. El estudiante podrá realizar las sesiones prácticas con el manual proporcionado por el maestro, además de proponer algunas de su interés. Al final del curso el alumno entregará un mini review, asociado a los contenidos de la materia. 8. Sugerencias de evaluación. Se evaluará a través de exámenes escritos, la presentación y defensa que cada alumno realice durante el curso, sus trabajos prácticos y sus trabajos escritos. 9. Bibliografía y Software de apoyo. Enzimas: campos de aplicación. Ed. Novo Nordisk A/S, Bagsvaerd, Dinamarca. Septiembre de 1995 Principles of enzimology for the food sciences. By John R. Whitaker, Ed. Marcel Dekker, Inc. 1994 Industrial enzimology; The application of enzymes in industry. By Godfrey, T. And Reichtel, J. Ed. The Nature Press. 1983. Colección de artículos científicos sobre los diversos temas del curso. Principios de bioquímica (2006) David L. Nelson; Michael M. Cox. 4ª Edición. Ediciones Omega. Bioquímica (2002) Mathews C.K., Van Holde K.E. y Ahern, K.G. Bioquímica 3ª edición. Ed. Addison Wesley. Kumar, A. &Garg, S. (2009) Enzymes and Enzyme Technology, Anshan. Smith, J.E. (2009) Biotechnology, 5th ed., Cambridge. Pandey, A. (2006) Enzyme Technology, Springer. $%&