Panorámica general del metabolismo de los aminoácidos

PROGRAMA Y ORGANIZACIÓN DOCENTE DE LA ASIGNATURA DE BIOQUÍMICA.
CURSO 2001-2002
PROGRAMA DE CLASES TEÓRICAS
1ª PARTE. BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL
1. Introducción a la Bioquímica. Características de los seres vivos. Biomoléculas:
propiedades.
2. El agua, el pH y los equilibrios iónicos. Estructura y propiedades del agua. Interacciones
débiles en sistemas acuosos. El pH. Tampones. Tampones biológicos.
3. Aminoácidos. Estructura y propiedades de los aminoácidos. Propiedades ácido-básicas.
Reacciones de aminoácidos. Actividad óptica y estereoquímica. Propiedades
espectroscópicas. Separación de mezclas de aminoácidos.
4. Proteínas: funciones biológicas y estructura primaria. Las proteínas como polímeros
lineales de aminoácidos. Niveles de organización estructural. Diversidad de las
funciones biológicas. Reacciones de péptidos y proteínas. Purificación de proteínas. La
estructura primaria: determinación de la secuencia de aminoácidos. Comparación de las
secuencias de aminoácidos de proteínas.
5. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas. Fuerzas que determinan
la estructura. Estructura secundaria: hélices, hojas  y giros. Plegamiento y estructura
terciaria. Chaperonas moleculares. Proteínas fibrosas y proteínas globulares: tipos. La
estrategia modular en el diseño de proteínas. Interacciones entre subunidades y
estructura cuaternaria. Modelos de estructura cuaternaria. Ventajas estructurales y
funcionales de la asociación cuaternaria.
6. Enzimas. Introducción. Clasificación de enzimas. Energía libre y energía de activación.
Poder catalítico y especificidad. Mecanismos de catálisis enzimática. Cinética
enzimática: ecuación de Michaelis-Menten. Significado biológico de Km y Vmax.
Inhibición enzimática. Mecanismos de regulación de enzimas: alosterismo y modificación
covalente. Isoenzimas.
7. Lípidos. Funciones biológicas. Lípidos de almacenamiento: ácidos grasos,
triacilgliceroles. Lípidos estructurales: glicerofosfolípidos, esfingolípidos, esteroles.
Lípidos con actividades biológicas específicas: icosanoides, vitaminas liposolubles.
Métodos de separación y análisis de lípidos.
8. Membranas biológicas y transporte. Constituyentes de las membranas biológicas.
Modelo del mosaico fluido. La bicapa lipídica. Proteínas de membrana. Fusión de
membrana. Transporte de soluto a través de las membranas: difusión facilitada,
transporte activo, canales iónicos.
9. Glúcidos. Funciones biológicas. Monosacáridos: nomenclatura y estereoisomería.
Pentosas y hexosas. Disacáridos. Enlace glucídico. Polisacáridos de reserva: glucógeno
y almidón. Polisacáridos estructurales: proteoglucanos. Glucoproteínas y glucolípidos.
10. Nucleótidos y ácidos nucleicos. Estructura y nomenclatura de nucleótidos. Propiedades
de las bases de los nucleótidos. Estructura de los ácidos nucleicos. La doble hélice.
Tipos de estructuras. Química de los ácidos nucleicos. Desnaturalización y
renaturalización. Hibridación. Tipos de material genético en los seres vivos. DNA
superenrollado.
11. Estructura del genoma eucariota. El cromosoma eucariota: tipos de DNA. DNA satélite,
DNA moderadamente repetitivo, genes multicopia y genes monocopia. Estructura de los
genes monocopia. DNA mitocondrial.
12. Replicación y reparación del genoma. Replicación semiconservativa del DNA.
Enzimología de la replicación. DNA polimerasa I. Otras polimerasas. DNA polimerasas
eucarióticas. Orígenes de replicación. Iniciación de la replicación. Elongación de las
cadenas de DNA. Replicación de los telómeros: telomerasas. Mutaciones, mutágenos y
reparación del DNA. Metilación del DNA.
13. Síntesis y maduración del RNA. Tipos y estructuras de RNAs. RNA polimerasas.
Promotores. Mecanismo de iniciación de la transcripción. Elongación. Terminación.
Síntesis de RNA en eucariotas. Factores de transcripción. Secuencias intensificadoras.
Procesamiento del RNA: caperuzas, colas de poliadenilato, empalme de RNA
mensajero, RNA catalítico.
14. Síntesis de proteínas. El código genético. Hipótesis del balanceo. Estructuras de tRNAs
y rRNAs. Estructura de los ribosomas. Activación de los aminoácidos. Etapas de la
síntesis proteica: iniciación, elongación y terminación. Particularidades de la traducción
en células eucarióticas.
Temas 1-5: Prof. Dr. D. Javier León Serrano
Temas 6-9: Prof. Dr. D. Jesús Navas Méndez
Temas 10-14: Prof. Dra. Dª. Isabel Andrés Cabrerizo
2ª PARTE. BIOQUÍMICA METABÓLICA
15. Introducción al metabolismo y bioenergética. Panorámica del metabolismo energético.
Anabolismo y catabolismo. Rutas centrales del metabolismo. Principios generales sobre
regulación metabólica. Compartimentalización de las rutas metabólicas. 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.
16. Glucolisis. Digestión de glúcidos de la dieta. Absorción de monosacáridos.
Transportadores de glucosa. Importancia y destinos de la glucosa. Fases de la glucolisis:
esquema general y reacciones. Balance global. Destinos del piruvato. Fermentación
láctica y alcohólica. Regulación de la glucolisis. Entrada de otros glúcidos en la
glucolisis. Metabolismo de disacáridos y del glicerol.
17. Metabolismo del glucógeno. Importancia y función del glucógeno. Degradación del
glucógeno: glucógeno fosforilasa, enzima desramificante. Biosíntesis del glucógeno:
glucógeno sintasa, enzima ramificante. Regulación hormonal y alostérica. Regulación
diferencial en tejido muscular y hepático. Control coordinado de la síntesis y degradación
del glucógeno. Algunos transtornos del metabolismo glucídico.
18. Gluconeogénesis y ruta de las pentosas fosfato. Gluconeogénesis, principales sustratos.
Reacciones enzimáticas. Balance energético. Ciclo de Cori. Regulación recíproca de la
glucolisis y la gluconeogénesis. Vía de las pentosas fosfato como ruta secundaria de
oxidación de la glucosa. Modalidades de la vía de las pentosas fosfato.
19. Ciclo del ácido cítrico (ciclo de los ácidos tricarboxílicos o de Krebs). Importancia del
ciclo de Krebs como encrucijada metabólica. Formación del acetil-coenzima-A: el
complejo piruvato deshidrogenasa. Reacciones oxidativas del ciclo. Balance energético.
Naturaleza anfibólica del ciclo: conexiones con rutas biosintéticas. Reacciones
anapleróticas. Regulación del ciclo de Krebs.
20. Cadena de transporte electrónico y fosforilación oxidativa. Transportadores universales
de electrones. Estructura y biogénesis de la cadena respiratoria. 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. Acoplamiento de la fuerza protón-motriz a la fosforilación del ADP y a otras
funciones mitocondriales: energía del transporte intramitocondrial; energía termogénica.
Transporte de nucleótidos a través de las membranas mitocondriales. Translocasas de
fosfato. Lanzaderas de equivalentes de reducción. Regulación de la respiración
mitocondrial y fosforilación oxidativa.
21. Oxidación de los ácidos grasos. Digestión, movilización y transporte extracelular de los
ácidos grasos. Transporte intracelular de los ácidos grasos. Transportadores de la
membrana interna mitocondrial. Sistemática de la -oxidación de los ácidos grasos.
Etapas de la -oxidación de los ácidos grasos saturados. 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.
22. 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.
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.
23. Biosíntesis del colesterol. Fases de la formación del colesterol y sus precursores.
Destinos del colesterol y de sus intermedios en la síntesis. Formación de hormonas
esteroides. Sistemas de transporte del colesterol mediante lipoproteínas plasmáticas.
Entrada del colesterol a las células mediante endocitosis mediada por receptor;
receptores de lipoproteínas. Metabolismo de las lipoproteínas plasmáticas. Regulación
del metabolismo del colesterol.
24. Panorámica general del metabolismo de los aminoácidos. Origen de los
aminoácidos corporales. Absorción de aminoácidos. Sistemas de transporte. Ciclo
del -glutamilo. La degradación de proteínas corporales como fuente de
aminoácidos. Proteasas lisosomales y citoplasmáticas. Señales para la
degradación de proteínas. Ubiquitinación. Regulación de la degradación de las
proteínas musculares.
25. Metabolismo del grupo amino de los aminoácidos. Toxicidad del amoníaco.
Transporte del grupo amino entre los tejidos. Incorporación de grupos amino.
Glutamina Sintasa. Estructura y regulación. Intercambio de grupos amino entre las
moléculas. Fosfato de piridoxal y reacciones de transaminación. Eliminación del
grupo amino. Estrategias. El Ciclo de la Urea. Regulación. Relación con el Ciclo de
los Acidos Tricarboxílicos. Patologías relacionadas con defectos enzimáticos en el
Ciclo de la Urea.
26. Metabolismo de las cadenas hidrocarbonadas de los aminoácidos. Panorámica de
las rutas de degradación y destino de las cadenas. Aminoácidos glucogénicos y
cetogénicos. Concepto de aminoácido esencial. El glutamato como precursor.
Ruta de degradación de la fenil alanina. Fenil cetonuria. Tirosinemias.
Alcaptonuria. La tirosina como precursor: Síntesis de catecolaminas. Papel de la
S- adenosil metionina como donador de grupos metilo. Papel de los derivados del
ácido fólico en el metabolismo de fragmentos monocarbonados. Degradación de
aminoácidos de cadenas ramificadas. Características especiales. Formación de
succinil CoA. Metil malonil mutasa y 5' dexosiadenosil cobalamina. Defectos
genéticos en el catabolismo de aminoácidos ramificados. Síntesis y degradación
del grupo hemo. Porfirias.
27. Metabolismo de nucleótidos. El PRPP como compuesto central del las rutas de
síntesis. Síntesis de novo de los nucleótidos de purina. Características de los
enzimas de la ruta. Glutamina amido transferasas. Síntesis de AMP y GMP.
Regulación de las rutas de síntesis. Interconversión de nucleótidos de purina. Vías
de recuperación de nucleótidos de purina. Degradación. Patologías asociadas al
metabolismo de nucleótidos de purina. Síntesis de nucleótidos de purina. Enzimas
clave. CPSII y CTP Sintasa. Regulación de la ruta. Timidilato sintasa.
Modificaciones de nucleótidos: Quinasas y fosfatasas. Ribonucleótido Reductasa.
Regulación de la síntesis de nucleótidos durante el ciclo celular. El metabolismo
de nucleótidos como base para el diseño de fármacos.
28. Mecanismos moleculares de señalización. Jerarquía de la señalización hormonal.
Tipos de hormonas. Receptores de membrana. Cinética de la unión hormona receptor. Proteínas G. Proteínas con actividad enzimática ligadas a membrana.
Principales segundos mensajeros hormonales. Proteínas efectoras. Proteín
quinasas. Mecanismo de acción del glucagón y de la insulina. Mecanismo de
acción de las hormonas esteroides y tiroideas. Papel de las principales hormonas
implicadas en la regulación del metabolismo energético.
29. Integración del metabolismo. Panorámica general de las diferentes rutas. Puntos
de conexión y metabolitos clave. Regulación. Perfiles metabólicos de los
diferentes órganos. Reservas energéticas del organismo. Modificación de los
perfiles metabólicos durante el ciclo de ayuno y renutrición. Fases de la
homeostasis de la glucosa durante el ayuno prolongado. Ejercicio. Otras
situaciones metabólicas
Temas 15-19:
Temas 20-23:
Temas 24-29:
Prof. Dra. Dª. M. Dolores Delgado Villar (Prof. Responsable)
Prof. Dr. D. Antonio Montalvo Correa
Prof. Dr. D. Jose Carlos Rodríguez Rey
PROGRAMA DE PRÁCTICAS
1. PRÁCTICAS DE AULA
De acuerdo con el criterio de los profesores y las sugerencias de los alumnos se
realizarán ejercicios de teoría aplicada y problemas cuantitativos.
Parte de estas prácticas se desarrollarán en horario de mañana y parte en horario de
tarde (consultar el calendario)
2. PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Se desarrollarán siempre en horario de tarde, en tres periodos:
Primer periodo.
Titulación de aminoácidos. Modelización molecular.
Fotometría. Determinación cuantitativa de proteínas.
Segundo periodo.
Determinación de enzimas. Cinética enzimática.
Purificación y análisis de DNA. Electroforesis.
Tercer periodo
Respiración de mitocondrias y fosforilación oxidativa.
Estudio de una ruta metabólica. El ciclo de la urea.
LIBROS DE TEXTO
-Devlin, T.M. "Bioquímica. Libro de texto con aplicaciones clínicas". Ed. Reverté. 1999.
-Mathews, C.K. y Van Holde, K.E. "Bioquímica" Ed. McGraw-Hill-Interamericana. 1998.
-Lehninger, A.L., Nelson, D.L. y Cox, M.M. "Principios de Bioquímica" Ed. Omega. 1993.
-Garret, R.M. and Grisham, C.M. "Biochemistry". Saunders College Publishing. 1999.
EXÁMENES Y CALIFICACIONES
La Bioquímica es una asignatura anual y, por tanto, con convocatorias oficiales en Junio y
Septiembre. En Febrero tendrá lugar un examen parcial eliminatorio para los alumnos que
obtengan 5 o más puntos, y compensable para los que obtengan entre 4 y 5 puntos. Los
alumnos que obtengan menos de 4 puntos tendrán necesariamente que examinarse de toda
la asignatura. En los meses de Junio y Septiembre tendrán lugar los exámenes finales, en
los que se precisará obtener 5 o más puntos para aprobar.
La realización de las prácticas de laboratorio y la entrega del guión de prácticas con los
ejercicios resueltos son requisito indispensable para que los exámenes sean calificados. El
guión se entregará junto al examen. Los alumnos repetidores que hayan hecho las prácticas
de laboratorio están exentos de su realización. Si lo desean, y dentro de las disponibilidades
de los grupos, podrán repetirlas previa solicitud al profesor responsable.
Los exámenes constarán de:
-preguntas teóricas. Se calificarán hasta un máximo de 6 puntos (60% de la nota)
-problemas cuantitativos o ejercicios de teoría aplicada. Se calificarán hasta un máximo de 2
puntos (20% de la nota)
-preguntas relativas a las prácticas de laboratorio. Se calificarán hasta un máximo de 2
puntos (20% de la nota). Los alumnos repetidores también tienen que contestar a estas
preguntas.