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
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.
CONTENIDO POR UNIDADES TEMÁTICAS UNIDAD I 1.1.- Introducción 1.2.- Definición 1.3.- Importancia Biológica 1.4.- Nomenclatura 1.5.- Sitio activo 1.5.1.- Sitio de enlace 1.5.2.- Sitio catalítico 1.6.- Especificidad 1.6.1.- Absoluta 1.6.2.- Relativa 1.7.- Clasificación 1.8.- Cofactores enzimáticos 1.8.1.- Activadores 1.8.2.- Coenzimas 1.9.- Factores que afectan la actividad enzimática 1.9.1.- ph 1.9.2.- Temperatura 1.9.3.- Concentración de enzima 1.9.4.- Concentración de sustrato 1.10.- Energía de Activación 1.11.- Cinética enzimática 1.11.1.- Ecuación de Michaelis-Menten 1.11.2.- Importancia de la Km 1.12.- Inhibición enzimática 1.12.1.- Competitiva 1.12.2.- No competitiva Primer examen parcial: Del 1 al 5 de Septiembre UNIDAD 2 2.1.- Importancia biológica 2.2.- Glucólisis 2.2.1.- Anaeróbica 2.2.2.- Fermentación alcohólica 2.2.3.- Aeróbica 2.2.4.- Reacciones involucradas en la glucólisis 2.3.- Complejo de la piruvato deshidrogenasa 2.4.- Ciclo de Krebs. 2.4.1.- Importancia biológica 2.4.2.- Localización del Ciclo del Ácido Cítrico 2.4.3.- Organigrama respiratorio 2.4.4.- Reacciones del Ciclo de Krebs 2.4.5.- Reacciones anapleróticas 2.4.6.- Regulación 2.4.7.- Ciclo del glioxilato 2.4.7.1.- Objetivo biológico 2.4.7.2.- Reacciones involucradas en el Ciclo 2.5.- Cadena Respiratoria 2.5.1.- Importancia biológica 2.5.2.- Secuencia de los componentes de la cadena respiratoria
2.5.2.1.- Potencial redox 2.5.2.2.- Cambios en el estado redox 2.5.2.3.- Efecto de inhibidores 2.5.3.- Moléculas transportadoras de electrones 2.5.4.- Inhibidores del transporte de electrones 2.6.- Fosforilación oxidativa 2.6.1.- Mecanismos para la fosforilación oxidativa 2.6.1.1.- Hipótesis del Acoplamiento Químico 2.6.1.2.- Hipótesis Conformacional 2.6.1.3.- Hipótesis Quimiosmótica 2.6.5.- Inhibidores y desacoplantes 2.6.6.- Balance energético 2.7.- Fotosíntesis 2.7.1.- Importancia biológica 2.7.2.- Procesos involucrados en las fotosíntesis 2.8.- Gluconeogénesis. 2.8.1.- Importancia de la gluconeogénesis. 2.8.2.- Objetivos de la misma. 2.8.3.- Relación con la glucólisis. 2.8.4.- Sustratos: 2.8.4.1.- Ácido láctico, presencia y concentración. 2.8.4.2.- Glicerol, origen y concentración. 2.8.4.3.- Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y su utilización en esta vía metabólica. 2.8.5.- Reacciones detalladas con enzimas, fórmulas y consideraciones de energía. 2.8.6.- Regulación. 2.9.- Glucogenogénesis y glucogenolisis. 2.9.1.- Importancia y papel del glucógeno como material de reserva en organismos superiores. 2.9.2.- Tejidos involucrados en este almacenaje. 2.9.3.- Diferencias en hígado y músculo. 2.10.- Vía alterna de las hexosas monofosfato. 2.10.1.- Importancia biológica. 2.10.2.- Importancia del poder reductor en los procesos de síntesis. 2.10.3.- Balances generales y conclusiones. Segundo examen parcial: Del 6 al 10 de Octubre UNIDAD 3 3.1.- Importancia biológica 3.2.- Lipólisis 3.3.- Oxidación de ácidos grasos 3.3.1.- Activación de los ácidos grasos 3.3.2.- Transporte de ácidos grasos a la mitocondria 3.3.3.- Reacciones de la -oxidación 3.4.- Integración al Ciclo de Krebs 3.5.- Rendimiento energético de la -oxidación 3.6.- Oxidación de ácidos grasos insaturados 3.7.- Cuerpos cetónicos y su oxidación 3.8.- Oxidación de ácidos grasos de número impar de átomos de carbono (destino del propionil-coa) 3.9.- Biosíntesis de ácidos grasos.
3.9.1.- Acetil-CoA como sustrato principal, su origen y su importancia como eje metabólico. 3.9.2.- Relación de la -oxidación y la biosíntesis de los ácidos grasos. 3.9.3.- Formación de malonil-coa. 3.9.4.- Importancia de la energía de enlace para la formación de ácidos grasos de cadena larga así como el poder reductor. 3.9.5.- Complejo enzimático ácido graso sintetasa, enzimas que lo forman y su papel. 3.9.6.- Secuencia del proceso de biosíntesis. 3.9.7.- Ácidos grasos saturados y formación de las instauraciones; sus limitaciones y su importancia biológica. 3.10.- Biosíntesis de mono, di, triglicéridos y fosfolípidos. 3.10.1.- Participación de los lípidos en membranas y en almacén de energía. 3.10.2.- Origen del glicerol y ensamble de los lípidos correspondientes; energía necesaria; enzimas participantes. 3.10.3.- 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. 3.11.- Biosíntesis del colesterol y sus derivados. 3.11.1.- Formación del escualeno como precursor de los derivados del colesterol. 3.11.2.- Colesterol de novo y de la dieta; importancia biológica. UNIDAD 4 4.1.- Hidrólisis proteica 4.2.- Transaminación 4.3.- Desaminación oxidativa 4.4.- Destino del esqueleto carbonado de los -a.a. 4.5.- Mecanismos para la eliminación del grupo amino 4.5.1.- Aminoácido deshidratasas 4.5.2.- Aminoácido oxidasas 4.5.3.- Aminoácido descarboxilasas 4.6.- 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.
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 60 60 Exposición magistral
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 60 60 Exposición magistral
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
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 60 60 Exposición magistral
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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.
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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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
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.
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
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
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. 1996. BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA. Olvera Díaz. Primera Edición. Interamericana. BIOQUÍMICA. Díaz Chagoya Hicks. Segunda Edición. Interamericana-Mc Graw Hill. 1995. 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.