Bioquímica (2008)

Objetivos y competencias

• La Bioquímica es la Ciencia que estudia los constituyentes químicos de los seres vivos, sus funciones y transformaciones, es decir, estudia las bases moleculares de la vida. Según se ha avanzado en el conocimiento científico, se ha reconocido que gran parte de las enfermedades son consecuencia de alteraciones moleculares y que se requieren sólidos fundamentos bioquímicos para entender su fisiopatología, para llegar al diagnóstico y para entender las bases moleculares de la terapéutica. Hoy la Bioquímica tiene un papel trascendental en el aprendizaje de Medicina. Por tanto, el objetivo general de la asignatura es proporcionar al alumno de Medicina una formación adecuada en los aspectos básicos de la Bioquímica.
• La Bioquímica es una asignatura troncal, con 8 créditos de teoría y 8 créditos de prácticas. El programa se estructura en dos partes. En la primera parte o “Bioquímica Estructural” se describen las estructuras de las principales biomoléculas, incidiendo en la relación estructura-función de las mismas. El objetivo es conocer la estructura proteica, la enzimología, la estructura y función de glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos, y las rutas del flujo de la información genética. En la segunda parte o “Bioquímica Metabólica” se estudian las principales rutas metabólicas de degradación y biosíntesis de biomoléculas, los aspectos bioenergéticos, su regulación y la interrelación que existe entre ellas.
• Es de destacar la naturaleza experimental de la Bioquímica, como se refleja en el importante número de créditos prácticos que se han de impartir según el vigente plan de estudios. En ellos se incluyen prácticas de aula, donde se realizan ejercicios de teoría aplicada, así como prácticas de laboratorio.

Programa


1ª PARTE. BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL.

TEMA 1
Introducción a la Bioquímica. Características de los seres vivos. Composición química. Biomoléculas: propiedades. Principios de la bioquímica. Repaso de los principales grupos funcionales de química orgánica. Estereoisomería.

TEMA 2
El agua, el pH y los equilibrios iónicos. Estructura y propiedades del agua. Interacciones débiles en sistemas acuosos. Puentes de hidrógeno. Uniones hidrofóbicas. El agua como electrolito débil. El pH. Amortiguación y soluciones tampón. Ecuación de Henderson-Hasselbach. Sistemas tampón de la sangre y del citosol celular.

TEMA 3
Aminoácidos. Estructura y propiedades de los aminoácidos. Clasificaciones de aminoácidos según sus cadenas laterales. Estereoisomería de aminoácidos. Aminoácidos no estándar. Modificaciones postraduccionales de aminoácidos. Propiedades ácido-básicas y curvas de valoración.

TEMA 4
Proteínas: funciones biológicas y estructura primaria. Enlace peptídico. Péptidos y proteínas. Diversidad de funciones biológicas. Niveles de organización estructural de las proteínas. Separación y purificación de proteínas. Estructura primaria. Información a partir de la secuencia de aminoácidos. Proteínas homólogas. Métodos de análisis de proteínas.

TEMA 5
Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas. Fuerzas débiles que estabilizan la estructura tridimensional. Geometría del enlace peptídico. Estructura secundaria: hélices alfa, hojas beta y giros beta. Proteínas fibrosas: alfa-queratina, colágeno. Enfermedades del colágeno. Proteínas globulares. Estructura terciaria. Estructuras supersecundarias. Desnaturalización y plegamiento. Chaperonas moleculares. Estructura cuaternaria. Ventajas estructurales y funcionales de la asociación cuaternaria. Hemoglobina: estructura y función. Efecto Bohr. Hemoglobinopatías.

TEMA 6
Enzimas. Clasificación. Principios de la catálisis enzimática. Energía de activación. Velocidad de reacción y equilibrio de reacción. Cinética enzimática: ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición enzimática. Mecanismos de regulación de la actividad enzimática. Enzimas alostéricos. Modificación covalente de enzimas. Proenzimas.

TEMA 7
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

TEMA 8
Lípidos. Funciones biológicas. Lípidos de almacenamiento: ácidos grasos, triacilgliceroles. Lípidos estructurales: glicerofosfolípidos, esfingolípidos, esteroles. Lípidos con actividades biológicas específicas: icosanoides, vitaminas liposolubles.

TEMA 9
Membranas biológicas y transporte. Constituyentes de las membranas biológicas. Modelo del mosaico fluido. La bicapa lipídica. Proteínas de membrana. Transporte de soluto a través de las membranas: difusión facilitada, transporte activo, canales iónicos.

TEMA 10
Nucleótidos y ácidos nucleicos. Estructura y nomenclatura de nucleósidos y nucleótidos. Propiedades de las bases de los nucleótidos. Tautomería cetoenólica. Estructura de los ácidos nucleicos. La doble hélice. Tipos de estructuras tridimensionales del DNA. Estructuras del DNA dependientes de la secuencia. Metilación del DNA. Química de los ácidos nucleicos. Desnaturalización y renaturalización. Hibridación. Tipos de material genético en los seres vivos. DNA superenrollado. Topoisomerasas.

TEMA 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 de los organismos eucariotas. DNA mitocondrial.

TEMA 12
Replicación y reparación del genoma. Replicación semiconservativa del DNA. Enzimología de la replicación. DNA polimerasa I. Otras polimerasas procariotas: características y función. DNA polimerasas eucarióticas. Orígenes de replicación. Iniciación de la replicación. Elongación de las cadenas de DNA. Antibióticos inhibidores de la replicación. Replicación de los telómeros: telomerasas. Mutaciones, mutágenos y reparación del DNA.

TEMA 13
Síntesis y maduración del RNA. Tipos y estructuras de RNAs. RNA polimerasas en los organismos procariotas y eucariotas. Promotores. Mecanismo de iniciación de la transcripción. Elongación. Terminación. Síntesis de RNA en eucariotas. Factores de transcripción. Secuencias intensificadoras. Antibióticos inhibidores de la transcripción. Procesamiento del RNA: caperuzas, colas de poliadenilato, empalme de RNA mensajero, RNA catalítico.

TEMA 14
Síntesis de proteínas. El código genético: características. 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. Balance energético de la traducción. Antibióticos inhibidores de la traducción.



2ª PARTE. BIOQUÍMICA METABÓLICA

TEMA 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.

TEMA 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.

TEMA 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 trastornos del metabolismo glucídico.

TEMA 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.

TEMA 19
Ciclo del ácido cítrico (ciclo de los ácidos tricarboxílicos o de Krebs). Importancia del ciclo de Krebs como encrucijada metabólica. Formación del acetilcoenzima- 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.

TEMA 20
Aprovechamiento de la energía de las oxidaciones biológicas. Principales coenzimas implicados en las oxidaciones biológicas. Cadena de transporte electrónico: Localización y funcionamiento. Conversión del flujo de electrones en energía química: modelo quimiosmótico. Acoplamiento de la fuerza protón-motriz a la fosforilación del ADP. Estructura y funcionamiento de la sintasa de ATP. Proteínas desacoplantes y termogénesis. Transporte a través de la membrana interna mitocondrial: Lanzaderas de equivalentes de reducción. Regulación de la respiración mitocondrial y fosforilación oxidativa. DNA mitocondrial y patologías asociadas.

TEMA 21
Bioquímica de la detoxificación y especies reactivas de oxígeno y nitrógeno. Procesos generales de eliminación de xenobióticos. El sistema del citocromo P450. Metabolismo del etanol. Química del oxígeno y generación de especies reactivas (ROS). Reacciones con componentes celulares. Oxido nítrico y especies reactivas nitrógeno-oxígeno (RNOS). Importancia de ROS y RNOS en los procesos inflamatorios. Defensas celulares contra ROS y RNOS. Catalasas y peroxidasas. Papel del Glutatión. Otras moléculas no enzimáticas con papel antioxidante.

TEMA 22
Obtención de la energía de los lípidos. Digestión, movilización y transporte extracelular de los triacilgliceroles del adipocito. Mecanismo y sistemas de control. Transporte de los ácidos grasos al interior de la mitocondria. Química de la β- oxidación de los ácidos grasos. Etapas de la β-oxidación de los ácidos grasos saturados. Características especiales de la oxidación de los ácidos grasos no saturados. Conexión con el metabolismo glucídico: oxidación de los ácidos grasos de cadena impar de átomos de carbono. Regulación de la degradación de ácidos grasos y triacilgliceroles. Una alternativa para aprovechar la energía de los ácidos grasos: Metabolismo de los cuerpos cetónicos.

TEMA 23
Biosíntesis de ácidos grasos, triacilgliceroles y fosfolípidos de membrana. Síntesis de ácidos grasos. Reacciones de la síntesis de ácidos grasos. La sintasa de ácidos grasos. Importancia del Acetil CoA y lanzadera de citrato. Características especiales de la síntesis de ácidos grasos de cadena larga e insaturados. Regulación coordinada de la síntesis y la degradación de grasos. Derivados de ácidos grasos de especial relevancia clínica: Síntesis de icosanoides. Reacciones básicas de síntesis de triacilgliceroles y su regulación. Intercambio de ácidos grasos entre los tejidos: Ciclo de los triacilgliceroles. Importancia del glicerol. Glicerogénesis.

TEMA 24
Metabolismo del colesterol y las lipoproteínas. Fases y reacciones de la síntesis de colesterol. Entrada del colesterol a las células mediante endocitosis mediada por receptor. Regulación del contenido de colesterol celular. Transformación del colesterol en sales biliares. Principales reacciones de la síntesis de hormonas esteroides. Las lipoproteínas como sistema de transporte de lípidos. Principales lipoproteínas plasmáticas. Función de las principales apolipoproteínas. Lipasas, receptores y transportadores de lípidos. Transporte entre tejidos. Alteraciones del transporte: dislipidemias.

TEMA 25
Panorámica general del metabolismo de los aminoácidos. Origen de los aminoácidos corporales. Aminoácidos esenciales. Enzimas proteolíticas digestivas. Absorción de aminoácidos. Transportadores de aminoácidos y ciclo del gammaglutamilo. La degradación de proteínas corporales como fuente de aminoácidos. Proteasas lisosomales y citoplasmáticas. Señales para la degradación de proteínas. Ubiquitilación. Proteosoma. Regulación de la degradación de las proteínas musculares. Enfermedades del transporte de aminoácidos.

TEMA 26
Metabolismo del grupo amino de los aminoácidos. Enzimas clave del metabolismo de aminoácidos. Transaminasas y vitamina B6. Glutaminasa. Glutamato dehidrogenasa. Glutamina sintetasa. Ciclo de la glucosa-alanina. Toxicidad del amonio en animales Eliminación del grupo amino. Estrategias. Ciclo de la urea. Relación con el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Regulación del ciclo de la urea. Patologías relacionadas con defectos enzimáticos en el Ciclo de la Urea.

TEMA 27
Metabolismo de las cadenas carbonadas de los aminoácidos. Panorámica de las rutas de degradación y destino de las cadenas de los aminoácidos . Coenzimas transportadoras de restos monocarbonados: tetrahidrofolato, S-adenosilmetionina, cobalamina. Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos.. Destino metabólicos de los aminoácidos. El glutamato como precursor. Degradación de la fenilalanina. Fenilcetonuria, tirosinemias, alcaptonuria. Degradación de aminoácidos de cadenas ramificadas. Metilmalonil mutasa y 5'-dexosiadenosil
cobalamina. Patología asociada. Esquema de la biosíntesis de los aminoácidos no esenciales. Aminoácidos como precursores de otras aminas biológicas. Síntesis y degradación del grupo hemo. Metabolismo del hierro. Porfirias.

TEMA 28
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. Enzimas multifuncionales en la ruta de biosíntesis de purinas. Interconversión de nucleótidos de purina. Ruta de recuperación de nucleótidos de purina y patologías asociadas. Síntesis de novo de nucleótidos de pirimidinas. Timidilato sintasa. Ribonucleótido reductasa. Degradación de purinas y gota. Degradación de pirimidinas. El metabolismo de nucleótidos como diana de fármacos antibióticos, antitumorales y antivirales.

TEMA 29
Mecanismos moleculares de señalización. Jerarquía de la señalización hormonal. Tipos de hormonas. Tipos de receptores hormonales. Mecanismos bioquímicos generales de señalización. Receptores de membrana. Receptores acoplados a proteínas G. Segundos mensajeros hormonales. Proteínas con actividad enzimática ligadas a membrana. Proteínas efectoras. Receptores proteínquinasas y ligados a proteína quinasa. Mecanismo de acción del glucagón y de la insulina. Receptor/efector del óxido nítrico. Mecanismo de acción de las hormonas esteroides y tiroideas. Papel de las principales hormonas implicadas en la regulación del metabolismo energético.

TEMA 30
Integración del metabolismo y nutrición. Panorámica general de las diferentes rutas Perfiles metabólicos de los diferentes órganos. Puntos de conexión y moléculas clave del metabolismo. Regulación hormonal del metabolismo glucídico, de ácidos grasos y de aminoácidos Reservas energéticas del organismo. Modificación de los perfiles metabólicos durante el ciclo de ayuno-nutrición y reposo-ejercicio..Fases de la homeostasis de la glucosa durante el ayuno prolongado. Requerimientos energéticos y nutricionales. Grupos de nutrientes y nutrientes esenciales. Situaciones patológicas relacionadas con el metabolismo energético: diabetes, alcoholismo y obesidad.



Guía de Aprendizaje

La organización docente de la asignatura de Bioquímica incluye:

• Descripción y objetivos generales de la asignatura
• Criterios de evaluación
• Programa de teoría dividido en bloques temáticos
• Programa de prácticas de laboratorio
• Bibliografía

Los contenidos de aprendizaje consisten en más de 30 documentos en PDF con más de 900 figuras, la mayoria elaboradas por los profesores de la asignatura y otras tomadas de libros y artículos científicos que se indican en cada caso.
Este material es accesible a través de enlaces en los distintos epígrafes de “materiales de clase” y las cuestiones y problemas de cada tema en el apartado “ejercicios”.



Procedimiento de Evaluación
La Bioquímica es una asignatura anual, 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, con un mínimo de 4 puntos en cada uno de los parciales.

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.

Los exámenes constarán de:

• Preguntas teóricas
• Problemas cuantitativos o ejercicios de teoría aplicada

Preguntas relativas a las prácticas de laboratorio (los alumnos repetidores también tienen que contestar a las preguntas de prácticas)