INTRODUCCIÓN

BIOQUÍMICA II

COMPORTAMIENTO ÉTICO DEL ESTUDIANTE

-Puntualidad en los horarios de clases, no se permitirá el ingreso de los estudiantes que lleguen atrasados.-Los trabajos y exámenes producto de la copia o plagio, serán anulados. -Mantener apagados los celulares.-Respeto a la palabra de las otras personas.-La copia de exámenes será severamente sancionada, y dependiendo podría ser motivo de la pérdida automática del semestre.-Respeto en las relaciones docente-alumno y alumno-alumno.-Se prohíbe a los estudiantes el uso de gorras, capuchas u otros objetos que les cubran la cabeza, mientras duren las clases y rindan las evaluaciones.-Los deberes y trabajos asignados deberán ser entregados el día correspondiente. No se aceptarán solicitudes de postergación.-Todo trabajo que se entregue deberá estar correctamente respaldado con las citas bibliográficas respectivas. -Custodiar los bienes personales e institucionales.

OBJETIVOS TERMINALES Y CAPACITANTESA. Objetivos Terminales y Capacitantes

1. Área Cognoscitiva

a) Determinar el alcance de la información necesitada para adquirir el conocimiento en la bioquímica.

b) Usar información efectivamente para aplicar la bioquímica en la evaluación de un problema metabólico en el organismo.

c) Incorporar a su propia base de conocimientos la información seleccionada.

d) Describir las características de la materia viva, la función específica de cada componente, la manera en que los organismos vivos extraen y transforman la energía del medio ambiente y el fenómeno de la reproducción dados los conceptos básicos de la célula.

e) Explicar la simplicidad que gobierna la organización molecular de las células vivas y describir la estructura y función de las biomoléculas dadas las propiedades químicas y físicas de las macromoléculas.

f) Explicar la biosíntesis y la degradación de proteínas, hidratos de carbono y lípidos en las células vivas conocidas las estructuras de las macromoléculas.

g) Explicar cómo es que se transmite la información genética en las células vivas conocidos los procesos de replicación, transcripción y traducción.

#TEMAS DE LAS PRÁCTICAS

INTEGRANTES DE LOS GRUPOS

FECHA EJECUCIÓN

1 POLINEURITIS EN AVES 2013-04-162 SEPARACIÓN DE PROTEÍNAS 2013-04-233 EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN

DE FOSFOLÍPIDOS2013-04-30

4 AISLAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE LA SOYA

2013-05-072013-05-14

5 INTRODUCCIÓN A LA ENZIMOLOGÍA:Factores que afectan a la actividad

enzimática

2013-05-21

6 DOSIFICACIÓN DE PROTEÍNAS: Determinación de proteínas por

el método de Biuret Dosificación de proteínas por

absorción en el ultravioleta

2013-05-28

7 DETERMINACIÓN DE GLUCÓGENO HEPÁTICO

2013-06-04

8 PRODUCCIÓN DE PIRUVATO Y ACETALDEHÍDO DURANTE LA

FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA POR LEVADURA

2013-06-11

9 CAPACIDAD TAMPÓN Y DIGESTIÓN SALIVAL

2013-06-18

10 METABOLISMO CON ANIMAL ENTERO:Efecto del ayuno sobre el metabolismo de la rata

http://www.bioquimica.dogsleep.net/

Laboratorio/Plummer/Chp10b.pdf

2013-06-25PLUMMER,D. “Bioquímica

Práctica”

CURSO DE BIOQUÍMICA IIQUINTO NIVEL B2013-04-02

PRÁCTICAS DE BIOQUÍMICA II

# TEMAS DE LAS PRÁCTICASINTEGRANTES

DE LOS GRUPOSFECHA EJECUCIÓN

1 POLINEURITIS EN AVES 2013-04-172 SEPARACIÓN DE PROTEÍNAS 2013-04-243 EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE

FOSFOLÍPIDOS2013-05-08

4 AISLAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE LA SOYA

2013-05-152013-05-22

5 INTRODUCCIÓN A LA ENZIMOLOGÍA:Factores que afectan a la actividad

enzimática

2013-05-29

6 DOSIFICACIÓN DE PROTEÍNAS: Determinación de proteínas por el

método de Biuret Dosificación de proteínas por

absorción en el ultravioleta

2013-06-05

7 DETERMINACIÓN DE GLUCÓGENO HEPÁTICO

2013-06-12

8 PRODUCCIÓN DE PIRUVATO Y ACETALDEHÍDO DURANTE LA

FERMENTACIÓN DE LA GLUCOSA POR LEVADURA

2013-06-19

9 CAPACIDAD TAMPÓN Y DIGESTIÓN SALIVAL

2013-06-26

10 METABOLISMO CON ANIMALENTERO:Efecto del ayuno sobre el metabolismo

de la rata

http://www.bioquimica.dogsleep.net/Laboratorio/Plummer/Chp10b.pdf

2013-07-03PLUMMER,D.

“Bioquímica Práctica”

CURSO DE BIOQUÍMICA IIQUINTO NIVEL A2013-04-03

PRÁCTICAS DE BIOQUÍMICA II

6

Responsabilidad.- Se define como el “cumplimiento de las obligaciones” lo que implica la obligación de responder por los actos propios, la palabra dada o la fe empeñada.

Honestidad.- Es la virtud de la sinceridad, “rectitud en el ánimo y proceder”.

Solidaridad.- Entendida como “la fraternidad, el apoyo mutuo y la vocación de servicio” para enfrentar los problemas de todo orden.

Verdad.- Se la concibe como una “búsqueda permanente, para ser honrados, justos y dignos con todos aquellos que ponen su confianza en el trabajo académico y la gestión social de la educación superior”.

Libertad.- Ejercitada como garantía “para definir sus estatutos, reglamentos, formas de organización y funcionamiento” y al mismo tiempo para “formar hombres y mujeres libres” que sean capaces de contribuir a un “desarrollo con solidaridad y armonía social”.

Equidad.- Establecida como “el compromiso de garantizar oportunidades iguales a todas las personas, de mantener un criterio democrático y libre de toda clase de discriminación, de igualdad de oportunidades y trato justo a todos los actores y usuarios sin distingo de raza, color, religión, nacionalidad, sexo, edad, discapacidad o condición”.

Perseverancia.- Se la plantea como condición de “conocer, comprender y persistir con paciencia, tenacidad y firmeza en la construcción de la ética de la educación superior” principalmente. Tolerancia.- Se la define como requisito esencial que “garantiza los principios de igualdad, de participación social, de pluralidad y democracia”” además que fortifica la diversidad cultural, educativa y espiritual de los pueblos.

Dignidad.- Se la determina como “consecuencia y solvencia en el pensamiento, investigación y acción”, por cuanto este principio aglutina todos los demás de dicho código que pretende constituirse como un “elemento de identidad institucional y personal que asegure la calidad y la excelencia en las instituciones de educación superior.

PRINCIPIOS ESTABLECIDOS EN EL CÓDIGO DE ÉTICA PARA LAS INSTITUCIONES DE EDUCACIÓN SUPERIOR

Este Código de Ética para las instituciones de educación superior se basa en los “principios generales de responsabilidad, honestidad, solidaridad, verdad, libertad,

equidad, perseverancia, tolerancia y dignidad”.

7

LEY ORGÁNICA DE EDUCACIÓN SUPERIORArt. 207.- Sanciones para las y los estudiantes, profesores o profesoras, investigadores o

investigadoras, servidores o servidoras y las y los trabajadores.-

Las instituciones del Sistema de Educación Superior, así como también los Organismos que lo rigen, estarán en la obligación de aplicar las sanciones para las y los estudiantes, profesores o profesoras e investigadores o

investigadoras, dependiendo del caso, tal como a continuación se enuncian.Son faltas de las y los estudiantes, profesores o profesoras e investigadores o investigadoras:

a) Obstaculizar o interferir en el normal desenvolvimiento de las actividades académicas y culturales de la institución;

b) Alterar la paz, la convivencia armónica e irrespetar a la moral y las buenas costumbres;

c) Atentar contra la institucionalidad y la autonomía universitaria;

d) Cometer actos de violencia de hecho o de palabra contra cualquier miembro de la comunidad educativa, autoridades, ciudadanos y colectivos sociales;

e) Deteriorar o destruir en forma voluntaria las instalaciones institucionales y los bienes públicos yprivados;

f) No cumplir con los principios y disposiciones contenidas en la presente Ley y en el ordenamiento jurídico ecuatoriano; y,

g) Cometer fraude o deshonestidad académica.

8

LEY ORGÁNICA DE EDUCACIÓN SUPERIOR

Art. 103.- Examen Nacional de evaluación de carreras y programas académicos.-

Para efectos de evaluación se deberá establecer un examen para los estudiantes de último año, de los programas o carreras. El examen será complementario a otros mecanismos de evaluación y medición de la calidad.

Este examen será diseñado y aplicado por el Consejo de Evaluación, Acreditación y Aseguramiento de la Calidad de la Educación Superior. El Examen estará centrado en los conocimientos establecidos por el programa o carrera respectiva.

En el caso de que un porcentaje mayor al 60% de estudiantes de un programa o carrera no logra aprobar el examen durante dos años consecutivos, el mencionado programa o carrera será automáticamente suprimido por el Consejo de Evaluación, Acreditación y Aseguramiento de la Calidad de la Educación Superior;………………………………..

REGLAMENTO DE RÉGIMEN ACADÉMICO:

CAPÍTULO IX:

Art. 38.- El primer día de clase de la asignatura, el docente entregará y explicará a los estudiantes el plan analítico y el sistema de evaluación a aplicarse durante el período académico, para su seguimiento y evaluación.

ENCUADRE DEL CURSO

1. Horarios de clases2. Control del dictado de clases3. Control de la asistencia4. Programa analítico: Teórico –

Práctico5. Bibliografía6. Presentación del profesor7. Actividades previstas –

evaluación8. Prueba diagnóstica

DOCUMENTOS:

Guía metodológica para escribir informesGuía de PrácticasFolletos de los contenidos teóricosDiapositivas de todos los capítulosBibliografía especializada

HORAS LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES

07h00 – 08h00

08h00 –09h00Bioquímica II Consultas

09h00 – 10h00Bioquímica II Consultas

10h00 – 11h00Bioquímica II

11h00- 12h00Bioquímica II

12h00-13h00Bioquímica II

HORARIOS DE CLASES – BIOQUÍMICA IISemestre: Marzo-Agosto/2013

Nivel: Quinto BAula: FC-503

HORAS LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES

07h00 – 08h00

08h00 –09h00Consultas Bioquímica II

09h00 – 10h00Consultas Bioquímica II

10h00 – 11h00Bioquímica II

11h00- 12h00Bioquímica II

12h00-13h00Bioquímica II

HORARIOS DE CLASES – BIOQUÍMICA IISemestre: Marzo-Agosto/2013

Nivel: Quinto AAula: FC-506

INTRODUCCIÓN A LA

BIOQUÍMICA II

QUINTO NIVEL

BIOQUÍMICA Y FARMACIAESPOCH

La Bioquímica es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y

ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (

metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto

de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la base

química de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la

digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras muchas cosas. Podemos entender la bioquímica como una disciplina científica

integradora que aborda el estudio de las biomoléculas y biosistemas. Integra de esta forma las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un

punto de vista molecular y trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de la Medicina (terapia génica y Biomedicina), la

agroalimentación, la farmacología…

La Bioquímica constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los

grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las reservas de

combustible fósil, la aparición de nuevas formas de alergias, el aumento de cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad…

La Bioquímica es una ciencia experimental y por ello recurrirá al uso de numerosas técnicas instrumentales propias y de otros campos,

pero la base de su desarrollo parte del hecho de que lo que ocurre en vivo a nivel subcelular se mantiene o conserva tras el fraccionamiento

subcelular, y a partir de ahí, podemos estudiarlo y extraer conclusiones

UNA CRONOLOGÍA

DE LA BIOQUÍMICA

NoDESCUBRIMIENTOS AÑO AUTOR(S)

1 Descubrió el oxígeno y demostró que el es consumido por los animales y producido por las plantas.

1770 a 1774 Priestley

2 Se aisló el glicerol y los ácidos cítrico, málico, láctico y úrico, a partir de fuentes naturales.

1770 a 1786 Scheele

3 Se aisló la urea a partir de la orina 1773 Roulle4 Se demostró que la luz es necesaria para la producción de

oxígeno por las plantas. El probó también que las plantas usan el dióxido de carbono.

1779 a 1796 Ingenhouz

5 Se demostró que los animales requieren del oxígeno, reconoció que la respiración consiste en oxidación, midió por

primera vez el consumo de oxígeno por el ser humano, y reconoció que la fermentación alcohólica es

fundamentalmente un proceso químico.

1780 a 1789 Lavoisier

6 Se anunció la teoría atómica. 1804 Dalton7 Se descubre la actividad óptica. 1815 Biot8 Se sintetiza el primer compuesto orgánico a partir de

componentes inorgánicos: la urea a partir de cianato de plomo y amonio

1828 Wohler

9 Se desarrollaron técnicas de análisis cuantitativo y las aplicó a sistemas biológicos.

1830 a 1840 Liebig

10 Enuncian que todos los organismos vivos están compuestos por células (Teoría celular)

1838 Schleiden y Schwann

11 Se enunció la primera ley de la termodinámica y su aplicabilidad a los organismos vivos.

1842 Mayer

12 Se aisló el glucógeno a partir del hígado, mostró que el era convertido en glucosa sanguínea, y se descubrió el proceso de la gluconeogénesis.

1850 a 1855 Bernard

13 Probó que la fermentación era provocada por microorganismos, y demolió la hipótesis de generación

espontánea.

1854 a 1864 Pasteur

14 Se publica la teoría sobre la evolución de las especies. 1859 Charles Darwin15 Por primera vez se cristalizó una proteína, la hemoglobina. 1864 Hoppe - Seyler16 Mendel publicó sus experimentos, que llevaron a los principios de

la segregación y distribución independiente de los genes.1866 Juan Gregorio Mendel

17 Se aísla la nucleína (DNA) en el núcleo de una célula. 1871 Federico Miescher18 Se probó que el oxígeno es consumido por todos los tejidos de los

animales.1872 Pfluger

19 Se identifica los microorganismos intervinientes en la elaboración del pan.

1876

20 Se propone el término de enzima y hace distinción entre enzimas y bacterias.

1877 Kuhne

21 Se probó que las enzimas son catalizadores. 1893 Ostwald22 Se descubre que la fermentación alcohólica podía ocurrir en

extractos de levaduras desprovistos de células.1897 Eduard Buchner

23 Se probó que la beriberi es una enfermedad por carencia alimentar y que el componente hidrosoluble de las películas de

arroz podía curarla.

1897 a 1906 Eijkman

24 Demostraron que las proteínas son polipéptidos. 1902 Emil Fischer y Hofmeister25 Mostraron las necesidades de fosfato en la fermentación

alcohólica y concentraron la primera coenzima, la cozimasa, que, como se mostró más tarde, era el NAD+.

1905 Harden y Young

26 Se deduce la oxidación de los ácidos grasos. 1905 Knoop27 Mostraron que el ácido láctico es formado cuantitativamente a

partir de la glucosa durante la contracción anaeróbica del músculo.

1907 Fletcher y Hopkins

28 Se mostró el efecto del pH sobre la acción enzimática. 1909 Sorensen29 Las unidades fundamentales de la herencia biológica reciben el

nombre de genes.1909

30 Descubrieron las deshidrogenasas. 1912 Batelli y Stern31 Se postuló la existencia de una enzima respiratoria para la activación

del oxígeno, descubrió su inhibición por el cianuro, y mostró la necesidad de hierro para la respiración celular.

1912 Warburg

32 Desarrollaron una teoría cinética de la acción enzimática. 1913 Michaelis y Menten33 Aislaron y estudiaron la clorofila 1913 Wilstatter y Stoll34 Se obtienen acetona, butanol y glicerina empleando microorganismos. 1914

35 Mostró que la xeroftalmia en ratas era causada por la carencia de vitamina A.

1917 McCollum

36 Mostró que la carencia de vitamina D ocasionaba el raquitismo.

1922 McCollum

37 Realizan las primeras medidas de la eficiencia quántica de la fotosíntesis.

1922 Warburg y Negelein

38 Efectuaron importantes aportes en la teoría de la cinética enzimática.

1925 Briggs y Haldane

39 Se descubre que la actividad del gen está relacionada con su posición en el cromosoma.

1925

40 Se determinó la estructura de los mononucleótidos y se demostró que ellos son los bloques constructivos de los

ácidos nucleicos.

1925 a 1930 Levene

41 Se inventó la ultracentrífuga para la determinación de la velocidad de sedimentación de las proteínas.

1925 a 1930 Svedberg

42 Se cristalizó por primera vez una enzima, la ureasa, y probó que ella era una proteína.

1926 Sumner

43 Aislaron la vitamina B1 (Tiamina) de las películas del arroz.

1926 Jansen y Donath

44 Demostraron la mutación de genes por los rayos X. 1927 Muller y Stadler45 Se demostró que el ergosterol era un precursor de la

vitamina D.1927 Windaus

46 Aislaron la vitamina C 1928 a 1932 Szent - Gyorgyi, Waugh y King

47 Se deduce la naturaleza ferro-porfirínica de la enzima respiratoria.

1928 a 1933 Warburg

48 Aislaron el ATP y fosfocreatina de extractos de músculo. 1929 Fiske y Subbarow49 Se descubrió que la fosforilación es acoplada con la

respiración.1931 Engelhardt

50 Descubrieron el ciclo de la urea. 1933 Krebs y Henseleit51 Demostraron la existencia de intermediarios

fundamentales en la glucólisis y fermentación.1933 Embden y Meyerhof

52 Se aisló la pepsina y tripsina y se probó su naturaleza proteica.

1930 a 1933 Northrop

53 Deducen la estructura de la vitamina B1. 1935 Williams y col.54 Usaron por primera vez isótopos como marcadores en el

estudio del metabolismo intermediario de hidratos de carbono y lípidos

1935 Schoenheimer y Rittenberg

55 Cristalizó por primera vez un virus (mosaico del tabaco) 1935 Stanley

56 Mostraron el efecto catalítico de los ácidos dicarboxílicos sobre la respiración.

1935 Szent - Gyorgyi

57 Postuló el ciclo del ácido cítrico (Ciclo de Krebs) 1937 H. Krebs58 Se observó que las suspensiones de cloroplastos desprovistas de

células producían oxígeno, cuando eran iluminadas en presencia de un aceptor de electrones.

1938 Hill

59 Descubrieron las reacciones de Transaminación. 1938 Braunstein y Kritzmann60 Demostraron la acción reversible de la glucógeno fosforilasa. 1939 C. Cori y G.Cori

61 Postuló el papel central del ATP en el ciclo de transferencia de energía.

1939 a 1941 Lipmann

62 Se descubre que cada gen codifica una única proteína. Teoría UN GEN- UNA ENZIMA.

1940 Beadle y Tatum

63 Demostraron que la transformación bacteriana es causada por el DNA.

1943 Avery , MacLeod y McCarthy

64 Aplicó por primera vez métodos espectrofotométricos sensibles a las interacciones enzima -substrato.

1943 Chance

65 Desarrollaron la cromatografía de partición y la aplicaron al análisis de aminoácidos.

1941 a 1944 Martin y Synge

66 Determinó por primera vez la secuencia de aminoácidos en una proteína, la β-lactoglobulina, por métodos químicos y

microbiológicos.

1945 Brand

67 Aíslan y caracterizan la coenzima A 1947 a 1950 Lipmann y Kaplan 68 Refinaron un método de centrifugación diferencial para el

fraccionamiento celular.1948 Hogeboom, Schneider y

Palade

69 Descubrieron que el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, la oxidación de los ácidos grasos y la fosforilación oxidativa, ocurren en la mitocondria.

1948 a 1950 Kennedy y Lehninger

70 Descubrieron las equivalencias de bases del DNA 1950 a 1953 Chargaff y colaboradores

71 Perfeccionaron el método de secciones ultrafinas y métodos de fijación para la microscopía electrónica

de las estructuras intracelulares.

1952 a 1953 Palade, Porter y Sjostrand

72 Anuncian la estructura en doble hélice del DNA 1953 James Watson y Francis Crick

73 Se completa la determinación de la secuencia de aminoácidos de las cadenas A y B de la insulina.

1953 Sanger y Thompson

74 Se identifican 23 pares de cromosomas en las células del cuerpo humano.

1956

75 Se descubrió la DNA-polimerasa 1956 Kornberg76 Se introducen nuevos antibióticos producidos por

organismos.1950 a 1960

77 Se postula el Dogma Central de la Biología 1958 F. Crick78 Se confirma experimentalmente que la replicación

del DNA ocurre de forma semiconservativa.1958 Meselson y Stahl

79 Se describe el analizador automático de aminoácidos. 1958 Stein, Moore y Spackan80 Descubren la RNA polimerasa dirigida por el DNA 1958 a 1959 Weiss, Hurwitz y otros81 Desciframiento de las primeras letras del código gené

tico.1961

82 Propusieron una teoría para la acción y función de las enzimas alostéricas.

1961 Jacob, Monod y Changeux

83 Se aísla 1-ATPasa de las mitocondrias y reconstituyen la fosforilación oxidativa en vesículas

submitocondriales.

1961 a 1968 Racker y colaboradores

84 En este período se elucidó las principales vías metabólicas para la biosíntesis y degradación de los aminoácidos, purinas, pirimidinas, ácidos

grasos, carbohidratos complejos, lípidos y compuestos terpenoides.

1950 a 1965 Varios autores

85 Se descifra el código genético completo del DNA. 1966 Nirenberg, Khorana y Ochoa

86 Se crea la primera molécula de DNA recombinante en el laboratorio: genes de una especie son introducidos de otras especies y funcionan correctamente

.

1972

87 Brasil inicia un programa para sustituir el petróleo por alcohol producido por levaduras.

1973

88 La Conferencia de Asilomar evalúa los riesgos biológicos de las tecnologías de DNA recombinante, y agrupa una moratoria de los experimentos con

estas tecnologías. Se fundó Genentech Incorporated, primera empresa de ingeniería

genética.

1975

89 Se fabricó con éxito una hormona humana en una bacteria. 197790 Se clonó el gen de la insulina humana. 197891 El Tribunal Supremo de los Estados Unidos de América dictamina que se

pueden patentar los microbios obtenidos mediante ingeniería genética.1980

92 Primer diagnóstico prenatal de una enfermedad humana por medio del análisis del DNA.

1981

93 Se crea el primer ratón transgénico, llamado "superratón", insertando el gen de la hormona del crecimiento de la rata en óvulos de ratona

fecundados. Se produce insulina utilizando técnicas de DNA recombinante.

1982

94 Se inventa la técnica PCR (reacción en cadena de la polimerasa), que permite copiar genes específicos con gran rapidez. Es una técnica muy poderosa para producir millones de copias de una región específica de DNA, que permite analizarla tan rápido como se puede purificar una

sustancia química. PCR ha sido el instrumento esencial en el desarrollo de técnicas de diagnóstico, medicina forense y la detección de genes

asociados con errores innatos del metabolismo.

1983

95 Creación de las primeras plantas transgénicas. 198496 Se inicia el empleo de interferones en el tratamiento de enfermedades víricas.

Se utiliza por primera vez la "huella genética" en una investigación judicial en Gran Bretaña.

1985

97 Se autorizan las pruebas clínicas de la vacuna contra la hepatitis B obtenida mediante Ingeniería Genética.

1986

98 Propuesta comercial para establecer la secuencia completa del genoma humano, Proyecto Genoma Humano.

Comercialización del primer anticuerpo monoclonal de uso terapéutico.

1987

99 Se patenta por primera vez un organismo producido mediante ingeniería genética, un ratón.

Se crea la organización HUGO para llevar a cabo el Proyecto Genoma Humano: identificar todos los genes del cuerpo humano.

1988 Universidad de Harvard

100 Comercialización de las primeras máquinas automáticas de secuenciación del DNA.

1989

101 Primer tratamiento con éxito mediante terapia génica en niños con trastornos inmunológicos (niños burbuja).

Se ponen en marcha numerosos protocolos experimentales de terapia génica para intentar curar enfermedades cancerosas y metabólicas.

1990

102 Se comercializa en California el primer vegetal modificado genéticamente, un tomate, y se autoriza en Holanda la reproducción del primer toro transgénico.

1994

103 Se completan las primeras secuencias de genomas de bacterias. 1995

104 Por primera vez se completa la secuencia del genoma de un organismo

eucariótico, la levadura de cerveza

1996

105 Biólogos escoceses clonan al primer mamífero, la oveja Dolly. 1997 Ian Wilmut y colaboradores

106 Se publica el mapa provisional del genoma humano. 2001

107 Se detecta una enzima que tiene relación directa con las auxinas para el crecimiento de las plantas.

2002

1990: Andrew Simon Bell, David Brown y Nicholas Kenneth Terrett patentan un compuesto dilatador de los vasos sanguíneos, el sildenafil citrato, comercializado con el nombre de Viagra, que es empleado para tratar la disfunción eréctil.

1995: Edward Lewis, Christiane Nüsslein-Volhard y Eric Wieschaus reciben el premio Nobel por sus descubrimientos concernientes al control genético de las etapas tempranas del desarrollo embrionario.

1995: J. Craig Venter y sus colegas publican la primera secuencia completa del genoma de un organismo de vida libre: Haemophilus influenzae.

2000: Arvid Carlsson, Paul Greengard y Eric Kandel reciben el premio Nobel por sus descubrimientos sobre la transducción de señales en el sistema nervioso y en especial por la caracterización de la transmisión sináptica lenta y la memoria de corto plazo a través de fosforilación y defosforilación de proteínas.

2000: Thomas A. Steitz, Nenad Ban, Paul Nissen y colegas resuelven mediante cristalografía de rayos X, la estructura tridimensional de la subunidad mayor del ribosoma.

2000: André Rosenthal y Yoshiyuki Sakaki, quienes encabezan el Proyecto del Genoma Humano, mapean la secuencia completa del cromosoma 21, el más pequeño de los cromosomas humanos.

2000: J. Craig Venter y sus colegas publican la secuencia completa del genoma de Drosophila melanogaster.

LEHNINGER, A.L.: 2006. Bioquímica. Las bases moleculares

de la estructura y función celular. Omega. Barcelona.

ESQUEMA BÁSICO DE UN PROTOCOLODE INVESTIGACIÓN EN BIOQUÍMICA

1) TEMA2) ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN3) IMPORTANCIA BIOQUÍMICA DEL TEMA4) OBJETIVOS A LOGRAR5) DESARROLLO DEL TEMA:

a) ESTRUCTURA DEL MATERIAL GENÉTICO (DNA)b) GENOMA, PROTEOMA, CROMOSOMAS Y CROMATINAc) REPLICACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN DEL DNAd) BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS O TRADUCCIÓNe) MUTACIONES PUNTUALESf) INHIBIDORES DE LA BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNASg) CÓDIGO GENÉTICOh) REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICAi) DNA-RECOMBINANTE

6) OBSERVACIONES-DISCUSIÓN7) CONCLUSIONES8) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 9) ANEXOS

Curso de Bioquímica IISexto nivel ARbba, marzo/2013

Fecha de entrega: 2013-04-03

REPLICACIÓN DEL DNA, CONFORME LO

SUGERIDO POR WATSON Y CRICK.

LAS HEBRAS COMPLEMENTARIAS SON

SEPARADAS Y CADA UNA DE ELLAS SIRVEN DE MOLDE PARA

LA SÍNTESIS DE UNA HEBRA HIJA COMPLEMENTARIA.

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS(Iniciación)

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS(Terminación)

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS(Elongación)

El código genético nos indica que cada aminoácido está especificado por su correspondiente triplete o codón

del RNA mensajero.

DNA RECOMBINANTE

PRESENTACIÓN DEL PROFESOR

ESTUDIOS Y TÍTULOS OBTENIDOSo Dr. Carlos Donoso Fernándezo Título de doctor en Bioquímica y Farmaciao Graduado en la Universidad Central del Ecuador – Quitoo Diploma al Mejor Egresado o Becario de la UNESCO (Concurso nacional)o Curso de Postgrado en la UNIVERSIDAD DE SAO PAULO – BRASILo Pasantía en la Escuela Paulista de Medicina, Productos Naturales –

Departamento de Farmacología, Sao Paulo - Brasilo Título académico : Máster en BIOTECNOLOGÍA.

CARGOS OCUPADOS

o Decano de la Facultad de Cienciaso Vicedecano (tres ocasiones)o Vocal Principal Docente del Consejo Directivo de la Facultad de

Cienciaso Director de la ESCUELA DE POSTGRADO DE LA ESPOCHo Director de la Escuela de Bioquímica y Farmaciao Profesor en la Facultad de Ciencias Químicas-Universidad Central del

Ecuador o Profesor de las cátedras de Bioquímica I y II en la Facultad de Ciencias

de la ESPOCH.o Asistente de cátedra (Química Analítica) en la Facultad de Ciencias

Químicas-Universidad Central del Ecuador

OTROSo Algunas publicaciones científicaso Algunos proyectos de investigacióno Participación de algunos cursos nacionales e internacionales

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE:En este módulo el estudiante desarrolla las siguientes capacidades:-Liderazgo, toma de decisiones y trabajo en equipo, realizando los proyectos en base a problemas reales de Bioquímica. -Manejo de instrumentos y equipos que permiten medir dimensiones físicas y elementos bioquímicos.-Tiene una formación de hábitos de puntualidad y responsabilidad en la entrega de los informes escritos como producto de las actividades desarrolladas en los proyectos.-Valores: honestidad, colaboración, responsabilidad, respeto, solidaridad y su capacidad de crítica, reflexiva y tolerante para el desarrollo de un proyecto cuando éste tiene un desarrollo de trabajo colaborativo.-Se fomenta el uso de TIC’s en la búsqueda de información para cada uno de los temas del módulo y para las situaciones que se le presenten en el desarrollo del proyecto y de éstas incentivar una toma de decisiones más acertada.-Participa e integra en el desarrollo organizado de un trabajo en grupo, previendo las tareas y tiempos, así como recursos para conseguir los resultados deseados.-Comunicación oral y escrita: con la lectura de artículos e información relacionada Bioquímica y metabolismo, y con diversos procesos, los cuales son discutidos y analizados en clase. Presentación de proyectos al inicio y final en seminarios finales con otros módulos y con otros equipos dentro del mismo módulo.-Impulsar al estudiante para el uso de técnicas de bioseguridad para el cuidado personal y del trabajo en equipo dentro del laboratorio.

COMPETENCIAS:-El trabajo está relacionado con la capacidad de observación, planeación, solución y resolución de problemas, comunicación oral y escrita.-El estudiante desarrolla la capacidad que le permite distinguir y separar las partes de un todo hasta llegar a conocer sus principios o elementos.-El estudiante desarrolla la capacidad de estructurar una síntesis, analiza problemas y toma decisiones pertinentes.

Unidad I:

INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA

Realizar el encuadre del curso.Planificación del curso. Métodos de evaluación de los créditos teóricos y prácticos. Bibliografía recomendada.La lógica molecular de los organismos vivos.- Características de los seres vivos. Métodos y objetivos de la Bioquímica. Desarrollo histórico de la Bioquímica. Relación con otras ciencias y panorámica actual.

Unidad II: INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Y BIOENERGÉTICA

Conocer como los organismos vivos producen y transfieren la energía química dentro de la célula.-

Anabolismo y catabolismo.- Características y regulación de las vías metabólicas.-Bioenergética.- Energía libre de Gibbs: significado termodinámico y aplicación a los sistemas biológicos.- Cuantificación y características de la energía libre.- Función del ATP en el metabolismo.- Estructura y función del ATP como moneda de cambio energético.-Reacciones de hidrólisis del ATP.- Función del ATP en el metabolismo.- Reacciones acopladas.- Reacciones de transferencia de fosfatos. Concepto de carga energética.- Procesos de óxido-reducción en el metabolismo.- Transformaciones redox en el metabolismo.- Estructura y características de los transportadores electrónicos.

Unidad III:

LA RESPIRACIÓN CELULAR

Fundamentos moleculares de la función respiratoria.- La respiración y los procesos oxidativos.- Esquema general de las oxidaciones biológicas.- Cambios energéticos en las reacciones redox.- La respiración celular como proceso metabólico.- Terminología.- Representación.- Procesos que integran la respiración celular.- Ubicación subcelular.

Unidad IV: METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO

GlicólisisIntroducción.- Etapas de la vía glicolítica.- Fermentación y respiración.- Formación de acetil-CoA.- Balance energético para la glicólisis.- Regulación de la glicólisis.- Alimentación de la secuencia glicolítica a través de otros hidratos de carbono.- Conversión del piruvato a acetil-CoA.

El Ciclo de KrebsConcepto e importancia.- Características generales.- Descubrimiento del ciclo del ácido Tricarboxílico.- Reacciones principales.- Destino de los cofactores reducidos.- Balance energético del ciclo.- Localización intracelular de las enzimas del ácido tricarboxílico.- Secuencia del ciclo de Krebs y su naturaleza anfibólica.- Balance energético.- Regulación del ciclo.- Relaciones metabólicas.- Ciclo del ácido Glioxílico.

El Transporte de electronesConcepto e importancia.- Localización.- Complejos respiratorios.- Componentes fundamentales de cada complejo.- Balance energético.- Secuencia del transporte electrónico.- Balance energético.- Vinculación con los otros procesos.- Utilización inmediata de la energía.- Formación del gradiente de protones.- Inhibidores del transporte de electrones.

La Fosforilación oxidativaConcepto e importancia.- Localización subcelular.- Dependencia del transporte de electrones.- Mecanismo de la fosforilación.- Regulación de la fosforilación.- Inhibidores y desacopladores.

Integralidad de la respiración celularEl proceso respiratorio en su conjunto.- Acoplamiento de los tres procesos.- Regulación de la respiración.- Papel del ADP en la respiración.- Importancia metabólica de la respiración celular.- Efectos provocados por las substancias que alteran la respiración celular.

La glicemia como señal metabólicaLa glicemia como indicador del estado energético del organismo.- Concepto e importancia.- Valores normales.- Homeostasis de la glicemia.- Procesos que aportan glucosa a la sangre.- Procesos que sustraen glucosa de la sangre.

Aporte endógeno de glucosaPrincipales glúcidos de la dieta.- Importancia dietética de los glúcidos.- Digestión y absorción de los glúcidos.- Distribución de los glúcidos por la sangre.- Aporte endógeno de glucosa.

Aporte exógeno de glucosaLa glucogénesis.- Concepto e importancia.- Principales reacciones.- Regulación de la glucogénesis.- La glucogénesis hepática y muscular.- Balance entre la síntesis y la degradación del glucógeno.

Consumo de glucosa:La Glucogenólisis.- Concepto e importancia.- Principales reacciones.- Regulación de la glucogenólisis.- Balance entre la síntesis de degradación del glucógeno.

Control de la glicemiaControl hormonal de la glicemia.- Ciclo hormonal.- Hormonas hipoglicemiantes.- Estructura y función de la insulina.- Efecto de la insulina sobre los procesos relacionados con la glicemia.- Hormonas hiperglicemiantes.- Estructura y función del glucagón y de la adrenalina.- Efectos de las hormonas sobre los procesos relacionados con la glicemia.

Alteraciones de la glicemiaHiperglicemia.- Causas y consecuencias.- Hipoglicemia.- Causas y consecuencias.

GluconeogénesisIntroducción.- Secuencia.- Regulación.- Precursores gluconeogénicos.

Metabolismo del glucógenoPrecursores.- Secuencia.- Su regulación en hígado y músculo esquelético de acuerdo con su funcionalidad.

Vía de las pentosas fosfatos y generación de la energía poder reductora:. Introducción.- Secuencia.- Regulación.- Precursores.Biosíntesis de aminoazúcares.- Biosíntesis de glucoconjugados. Precursores.- Secuencia.- Reacciones.- Regulación.

Unidad V:

METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS LIPÍDICOS

Concepto e importancia.- Digestión y absorción de grasas.- Oxidación de los ácidos grasos.- Balance energético global.- Oxidación de los ácidos grasos insaturados.- Cuerpos cetónicos.- Biosíntesis de los ácidos grasos.- Biosíntesis de triacilgliceroles.- Biosíntesis de fosfoglicéridos.- Biosíntesis del colesterol.- Biosíntesis de lipoproteínas y su función transportadora de grasas entre distintos tejidos.- Relación con el metabolismo de carbohidratos en distintas situaciones fisiológicas. Disturbios genéticos en el metabolismo de los lípidos complejos.

Unidad VI:

METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS Y COMPUESTOS RELACIONADOSConcepto e importancia.- Digestión de proteínas. Degradación oxidativa de los aminoácidos.- Ligación con el ciclo de Krebs.- Síntesis de aminas biológicamente activas. Transporte y eliminación del ión amonio.- Ciclo de la urea.- Formación de ácido úrico.- Destino de los esqueletos carbonados de los aminoácidos.- Biosíntesis de los aminoácidos esenciales y no esenciales.- Regulación de la biosíntesis de los aminoácidos.- Metabolismo del glutatión y su función.- Metabolismo del grupo hemo.

Unidad VII:

METABOLISMO DE NUCLEÓTIDOSIntroducción.- Acción de endonucleasas y fosfodiesterasas.- Visión

global de la síntesis de novo y las rutas de salvamento de la síntesis de nucleótidos. Degradación de los nucleótidos.- Nucleotidasas, nucleosidasas y nucleótido fosforilasas.-

Degradación de las bases púricas.- Reacciones y características de las enzimas implicadas.- Productos de la vía: urato y ácido

alantóico.- Degradación de las bases pirimidìnicas.- Rutas de salvamento para la síntesis de nucleótidos.- PRPP: estructura, reacción de síntesis y su regulación.- Fosforribosiltransferasas:

reacción que catalizan; síndrome de Lesch-Nyhan.Síntesis de novo de bases púricas y pirimidínicas.- Obtención de

NTPs: adenilato quinasa, NMP quinasas, NDP quinasas.- Metabolismo de desoxirribonucleótidos.- Rutas de rescate de

desoxirribonucleótidos.- Reducción de los ribonucleótidos por la ribonucleótido reductasa.- Biosíntesis de los

desoxirribonucleótidos de timina.- Aplicaciones médicas del metabolismo de nucleótidos.

Unidad VIII:

INTEGRACIÓN DEL METABOLISMO Introducción.- Sentido de la integración del metabolismo.- Niveles de regulación.- Perfiles metabólicos de órganos y tejidos.- Regulación del metabolismo energético según la ingesta.- Acciones de las principales hormonas.- Respuestas al estrés metabólico.- Mecanismos de regulación de la masa corporal: la leptina.

Fotosíntesis.-

1. Introducción. Importancia de los procesos fotosintéticos; organismos autótrofos y heterótrofos; aspectos termodinámicos de la fotosíntesis.- Procesos primarios de la fotosíntesis.- Pigmentos y transportadores electrónicos.

2. Organización estructural y funcional de los fotosistemas.

3. Esquema de las reacciones luminosas; fotólisis del agua.

4. Procesos secundarios de la fotosíntesis. Fijación del carbono en plantas. Ciclo de Calvin.

Champe, P.; Harvey, R.; Ferrier, D. 2006. Bioquímica. Tercera edición. Mc Graw Hill. México. 603p.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASCursos de Bioquímica I y II

1) Berg, J.M., Tymoczko, J.L. & Stryer, l. 2008. Bioquímica. (6ª edición). Editorial Reverté. Barcelona.

2) Champe, P.; Harvey, R.; Ferrier, D. 2006. Bioquímica. Tercera edición. Mc Graw Hill. México. 603p.

3) Devlin, T.M. 2004. Bioquímica (4ª edición). Editorial Reverté4) Lehninger, A.; Nelson, D. L. & Cox M. M. 2006. Principios de Bioquímica, 4ª edición.

Editorial Omega. México.5) Murray, R.; Mayes, P.; Granner, D.; Rodwell, V. Bioquímica de Harper. Manual

Moderno. México. 2001. 740 p.6) Lozano Terruel, J.A.; Tudela Serrano, J. Prácticas de Bioquímica: Experimentación y

Simulación. Colección Ciencias de la Vida. Síntesis. Madrid (1988).7) Mathews, C.K.; Van Holde, K.E & Ahern, K.G. 2002. Bioquímica. 3ª edición. Addison

Wesley.8) McKee & McKee. Bioquímica. 2006. La base molecular de la vida. 3ª Edición.

McGraw-Hill Interamericana. 9) Plummer, D. 1981. "Bioquímica Práctica" Ed. Mc Graw Hill Latinoamericana. México.

ACTIVIDADES A

EVALUARPRIMERPARCIAL

SEGUNDO PARCIAL

TERCER PARCIAL

EVALUACIÓN PRINCIPAL

SUSPENSIÓN

Exámenes 4 4 4 12 20Lecciones 1 1Tareas IndividualesInformes de prácticas

2

Fichas de ObservaciónTrabajo en equipo 2 2

Trabajo de Investigación

3 2 2

Portafolios 1Aula VirtualOtros

TOTAL 8 PUNTOS 10 PUNTOS 10 PUNTOS 12 PUNTOS 20 PUNTOS

EVALUACIÓN CURSO DE BIOQUÍMICA IIPeríodo: Marzo -Agosto/2013

ACTIVIDADES Y TAREAS PREVISTAS DEL CURSO DE BIOQUÍMICA II

ACTIVIDADESFORMAS

TAREAS DEL PROFESOR

TAREAS DEL ALUMNO

EVALUACIÓN

HORAS PRESENCIALES

Desarrollode lateoría

Clases Magistrales, conferencias

Explica los fundamentos

teóricos

Asimila y toma apuntes.

Plantea dudas y cuestiones

complementarias.Retiene los mensajes

PRUEBAS ESCRITAS

60

Resolución de problemas

Explicación de los métodos

cuantitativos para resolver

problemas bioquímicos

Explica los fundamentos

teóricos y resuelve problemas tipos y

dudas

Asimila, toma apuntes y plantea

dudas.Explica y comprende los procedimientos

PRUEBAS ESCRITAS

10

Prácticas de laboratorio

Trabajos en grupos, discusión e interpretación de los resultados experimentales

Presenta los objetivos y la metodología,

orienta el trabajo y realiza el

seguimiento

Realiza los experimentos,

plantea dudas y elabora los informes

ÍNFORMES DE LAS

PRÁCTICAS,PRUEBA ESCRITA

30

Seminarios, talleres, ensayos grupales

Seminarios sobre temas específicos,

Exposiciones de notas científicas

Presenta los objetivos, orienta el trabajo y realiza

el seguimiento

Trabaja en grupo, presenta oralmente

el trabajo. Contesta a las preguntas de compañeros y

profesor

TRABAJOS DE CURSO,

EXPOSICIONES,

SEMINARIOS

12

Consultas, deberes

Tutorías personalizadas

Orienta y resuelve dudas

Recibe orientación personalizada -

Búsquedas en la red y biblioteca

Orienta la búsqueda e indica las necesidades

Busca elementos para completar la teoría

-

Moléculas BiológicasIntroducción:Muchas veces nos resulta difícil aceptar que los seres vivos

son sistemas químicos. Su diversidad de formas, su habilidad para reproducirse, de reaccionar ante los estímulos y; en el caso de nuestra especie, de experimentar emociones, sentimientos, nos induce a ubicarnos lejos del mundo de los sólidos, líquidos y gases que la química describe. Pero en realidad todo lo que ocurre en los seres vivos obedece a las leyes de la química y de la física.

La estructuración y regulación de la química de la vida, descansa en gran medida en grandes polímeros o macromoléculas que en general, consisten en largas cadenas de subunidades unidas por enlaces covalentes. La variada interacción entre estas macromoléculas permite a células y organismos crecer, reproducirse y realizar todas sus actividades.

Las propiedades de los compuestos orgánicos, así como sus funciones biológicas, están determinadas por su estructura. Cuando pensamos en las sustancias que nos rodean o que utilizamos habitualmente o que forman parte de los organismos vivos, visualizamos que muchos son compuestos orgánicos, que tienen diferentes propiedades y aplicaciones, que solo pueden entenderse en base a la diversidad de sus estructuras.

Surgen entonces preguntas: ¿Por qué el azúcar de mesa se disuelve en agua y el aceite no? ¿Por qué los jabones ejercen su acción limpiadora? ¿Por qué los ácidos nucleicos forman dobles hélices? ¿Por qué una proteína debe ordenarse espacialmente de una determinada manera para cumplir su función? ¿Por qué los fosfolípidos están presentes en las membranas? ¿Por qué la celulosa es un polisacárido estructural y el almidón es un polisacárido de reserva?

Para contestar estas preguntas debemos comprender los conceptos básicos de la química orgánica: cómo se unen el carbono con los distintos elementos, la polaridad de los enlaces, la polaridad de las moléculas, las fuerzas intra e intermoleculares, la isomería, la capacidad de oxidarse o reducirse de las diferentes moléculas, sus propiedades ácido-base, la disposición espacial de los átomos en una molécula.

Estos conocimientos nos permitirán explicar mecanismos biológicos complejos, como el transporte de oxígeno en sangre,

el transporte a través de la membrana y la capacidad de reconocimiento de una enzima.

OBJETIVO GENERAL:

La asignatura busca en su contexto dotar al estudiante de conocimientos y aptitudes para un desarrollo profesional de actitud

crítica, emotiva, reflexiva, en las distintas facetas de ejecución profesional relacionada al ámbito metabólico en las áreas de

Bioquímica Clínica, Alimentos o Farmacia. Adicionalmente debe alcanzar una aptitud humana y social para desarrollarlo en circunstancias a las que tenga que enfrentar y que guarden

relación con el campo en estudio, puesto que no debe descuidar su entorno social.

1. OBJETIVOS DE CARÁCTER GENERAL DE LOS CURSOS DE BIOQUÍMICA I y II

1)Utilizar apropiadamente el lenguaje de la Bioquímica;

2)Comprender las estructuras y propiedades de los componentes de la materia viva, así como la forma de interactuar para dar origen a estructuras supramoleculares organizadas;

3)Relacionar las estructuras de las mismas con la función biológica que desempeñan;

4)Comprender el contexto físico, químico y biológico en el que opera cada biomolécula, reacción o ruta;

5)Conocer de qué manera almacena, transmite y expresa un organismo la información que necesita para crecer y reproducirse;

6)Analizar los principales procesos que permiten a los seres vivos adquirir y utilizar energía para mantener su existencia;

7)Entender los principios generales de regulación e integración de las principales rutas metabólicas;

8)Desarrollar el estilo de pensamiento científico.

2. OBJETIVOS DE CARÁCTER METODOLÓGICO

1)Llevar a la práctica protocolos experimentales diversos;

2)Habituarse al uso de los materiales, equipos e instrumental básico del laboratorio bioquímico;

3)Analizar los datos experimentales y elaborar el informe con los datos obtenidos de las prácticas;

4)Aplicar técnicas espectrofotométricas a la determinación de enzimas, proteínas y azúcares;

5)Conocer y aplicar técnicas cromatográficas de separación de sustancias;

6)Utilizar aplicaciones informáticas para el estudio de biomoléculas;

7)Emplear métodos cuantitativos para resolver problemas bioquímicos;

8)Conocer riesgos y precauciones en el manejo del material de laboratorio.

3.2. Objetivos instructivos:

3.2.1. Objetivos teóricos

1) Identificar las rutas catabólicas, anabólicas y anfibólicas de los diferentes componentes moleculares de la célula.

2) Conocer el intercambio de materia y energía. 3) Identificar la energía química en los procesos catabólicos y el consumo

de la misma en los procesos anabólicos4) Constatar que los hidratos de carbono son fuente de energía 5) Identificar y clasificar las formas de regulación metabólica.6) Constatar que los lípidos son fuente de energía. 7) Verificar que los productos de degradación pueden seguir caminos

anabólicos, identificando la interrelación de los caminos metabólicos.8) Explicar que los aminoácidos y por ende proteínas, en determinadas

circunstancias pueden usarse como fuente de energía.9) Identificar la utilidad de los aminoácidos en el ambiente metabólico

celular.10)Comprender la diversidad metabólica de los seres vivos e identificar los

procesos comunes en todos ellos.11)Comprender que todo el metabolismo es desarrollado por complejos

enzimáticos biosintetizados por las células.

3.2.2. Objetivos prácticos

1) Realizar balances energéticos de las distintas biomoléculas.2) Localizar las interrelaciones entre los caminos metabólicos.3) Concientizarse y localizar que las alteraciones fisiológicas

están en relación o interactúan con procesos metabólicos alterados.

4) Interpretar procesos metabólicos en el ámbito clínico, de la industria de procesamiento de alimentos y el campo farmacéutico.

5) Familiarizarse con el lenguaje y terminología para la comprensión de la Bioquímica y otras asignaturas afines.

6) Relacionar los conocimientos metabólicos, con conocimientos previos a esta asignatura y otras asignaturas afines.

7) Relacionar los conocimientos metabólicos con métodos de análisis, que pueden ser útiles en un momento dado, de nivel crítico, curiosidad e imaginación del estudiante.

8) Realizar proyecciones sociales en relación a modificar, transformar o crear ciencia y tecnología en el perfil de la bioquímica clínica, alimentos y farmacia.

“UNA INTERRELACIÓN RECÍPROCA ENTRE LA BIOQUÍMICA Y MEDICINA HA ESTIMULADO LOS

AVANCES MUTUOS”.

LOS PROCESOS BIOQUÍMICOS NORMALES CONSTITUYEN LA BASE DE LA SALUD.

LA INVESTIGACIÓN BIOQUÍMICA HA MODIFICADO LA NUTRICIÓN Y LA MEDICINA PREVENTIVA.

TODAS LAS ENFERMEDADES TIENEN UNA BASE BIOQUÍMICA.

LOS ESTUDIOS BIOQUÍMICOS CONTRIBUYEN AL DIAGNÓSTICO, PRONÓSTICO Y TRATAMIENTO DE LAS

ENFERMEDADES.

INTERROGANTES???:

1)¿Por qué ocurren los fenómenos?2)¿De dónde surgen los seres vivos?3)¿De qué están hechos los organismos

vivos?4)¿Cómo se transforman unas en otras?5)¿Cómo producir cambios en la

naturaleza, en los objetos, en las cosas?

EN CADA CULTURA DIERON RESPUESTAS, SUS RESPUESTAS PROPIAS, DE ACUERDO CON EL ESTADO DE DESARROLLO SOCIAL, MATERIAL, INTELECTUAL, EXISTENCIAL DE CADA ÉPOCA.

LA BIOQUÍMICA ACTUAL PUEDE RESPONDER CADA UNA DE ESTAS INTERROGANTES.

OBJETO DE ESTUDIO DE LA BIOQUÍMICA

1) ¿Cuáles son las estructuras de los componentes de la materia viva?

2) ¿En qué concentración se encuentran?

3) ¿Cuáles son sus propiedades?

4) ¿Cómo interaccionan y porqué se transforman?

5) ¿Por qué los seres vivos son estructuras muy ordenadas?

6) ¿Cómo los seres vivos obtienen la energía y la utilizan?

7) ¿Cómo se transmite la información genética?

LA LÓGICA MOLECULAR DE LOS

ORGANISMOS VIVOS

Los seres vivos están constituidos de moléculas

desprovistas de vida.

Los organismos vivos presentan atributos, los cuales no son

encontrados en los aglomerados de la materia inanimada.

• Característica3• Característica4

• Característica2• Característica1

LOS ORGANISMOS VIVOS SON COMPLEJOS Y ALTAMENTE ORGANIZADOSLAS CÉLULAS PRESENTAN ESTRUCTURAS INTERNAS CONSTITUIDAS DE MUCHOS TIPOS DE MOLÉCULAS COMPLEJAS.

CADA COMPONENTE DE UN ORGANISMO

VIVO, PARECE TENER UNA FUNCIÓN

ESPECÍFICAEj. ALAS, OJOS, HOJAS, MEMBRANA, NÚCLEO,

MITOCONDRIAPROTEÍNAS, ÁCIDOS

NUCLEICOS

LOS ORGANISMOS VIVOS TIENEN LA

CAPACIDAD DE EXTRAER Y TRANSFORMAR LA

ENERGÍA DE SU MEDIO CIRCUNDANTE.

EL ATRIBUTO MAS SOBRESALIENTE DE LOS O.V. ES SU CAPACIDAD DE EFECTUAR AUTO-REPLICACIÓN PRECISA.

CARACTERÍSTICAS IDENTIFICADORAS DE LOS ORGANISMOS VIVOS

LA BIOQUÍMICA Y LA CONDICIÓN VITAL

SÍ LOS ORGANISMOS VIVOS SON CONSTITUIDOS DE MOLÉCULAS INTRÍNSECAMENTE INANIMADAS,POR QUÉ LA MATERIA VIVA DIFIERE TAN RADICALMENTE DE LA MATERIA NO VIVA, QUE TAMBIÉN CONSISTE INTRÍNSECAMENTE DE MOLÉCULAS INANIMADAS?

EL OBJETIVO PRIMORDIAL DE LA BIOQUÍMICA ES:

“DETERMINAR CÓMO LOS AGREGADOS DE MOLÉCULAS INANIMADAS QUE CONSTITUYEN

LOS SERES VIVOS INTERACTÚAN ENTRE SÍ, PARA MANTENER Y PERPETUAR LA CONDICIÓN

VITAL”

BIOQUÍ

MICA

QUÍMICA ORGÁNICA

MEDICINA-

FISIOLO

GÍA

GENEALOGÍA DE LA BIOQUÍMICA

Medicina – Fisiología:Investigaciones iniciales de la composición química de la sangre,

orina, tejidos, de sus variaciones normales y patológicas.

Química Orgánica: Estudios iniciales de las estructuras de los compuestos orgánicos

naturales.

La Bioquímica surgió como una ciencia autónoma y poderosa, poseedora de métodos

experimentales para predecir los procesos biológicos.

Dos hechos fueron los responsables:

1. Reconocimiento de los sistemas multienzimáticos como unidades catalíticas.

2. La hereditariedad, uno de los aspectos más fundamentales de la biología, tiene

una base molecular.

ORIGEN DE LA BIOQUÍMICA

CAMPOS DE INVESTIGACIÓN DE LA BIOQUÍMICA

1. La diferenciación celular y de los organismos.2. El origen de la vida y la evolución.3. Comportamiento y memoria.4. Enfermedades humanas.5. DNA-Recombinante6. Genoma Humano

LA LÓGICA MOLECULAR DE LA CONDICIÓN VITAL

“LA BIOLOGÍA ES QUÍMICA”

FILOSOFÍA DE TRABAJO

“TODOS LOS FENÓMENOS BIOLÓGICOS SON EN ÚLTIMO ANÁLISIS, DE NATURALEZA

MOLECULAR”

LAS MOLÉCULAS CONSTITUYENTES DE LOS SERES VIVOS, NO SOLAMENTE SE AJUSTAN A TODOS LOS PRINCIPIOS FAMILIARES DE FÍSICA Y QUÍMICA QUE GOBIERNAN EL

COMPORTAMIENTO DE TODAS LAS MOLÉCULAS, SINO QUE TAMBIÉN SE RIGEN POR OTRO CONJUNTO DE PRINCIPIOS

QUE, COLECTIVAMENTE, SON LLAMADOS DE LÓGICA MOLECULAR DE LA CONDICIÓN VITAL.

ESOS PRINCIPIOS DEBEN SER ENCARADOS COMO UN CONJUNTO DE “REGLAS BÁSICAS” QUE GOBIERNAN LA NATURALEZA, FUNCIÓN E

INTERACCIONES DE LOS TIPOS ESPECÍFICOS DE MOLÉCULAS ENCONTRADAS EN LOS

ORGANISMOS VIVOS, Y QUE LES ATRIBUYE LA CAPACIDAD DE AUTO-ORGANIZACIÓN Y DE

AUTO-REPLICACIÓN.

NO TODOS ESOS PRINCIPIOS HAN SIDO IDENTIFICADOS, Y ALGUNOS DE ELLOS FUERON COMPRENDIDOS

PARCIALMENTE. POR ESTAS RAZONES ES MÁS APROPIADO HABLAR DE ESOS PRINCIPIOS COMO AXIOMAS.

AXIOMAS DE LA LÓGICA MOLECULAR DE LA CONDICIÓN VITAL

1 EXISTE UNA SIMPLICIDAD BÁSICA EN LA ORGANIZACIÓN MOLECULAR DE LA CÉLULA.

2 EL CONJUNTO DE ORGANISMOS VIVOS POSEEN UN SÓLO ANCESTRO COMÚN.

3 LA IDENTIDAD DE CADA ESPECIE DE ORGANISMO ES MANTENIDA GRACIAS A QUE POSEE UN CONJUNTO DISTINTO DE ÁCIDOS NUCLEICOS Y PROTEÍNAS.

4 EXISTE UN PRINCIPIO BÁSICO DE ECONOMÍA MOLECULAR EN LOS SERES VIVOS.

5 LOS ORGANISMOS VIVOS CREAN Y MANTIENEN SU ORDENACION ESENCIAL A EXPENSAS DE SU ENTORNO, EL CUAL SE TORNA, POR ESO, MAS DESORDENADO.

6 LAS CÉLULAS VIVAS FUNCIONAN COMO MÁQUINAS ISOTERMAS.

7 LA ESPECIFICIDAD DE LAS INTERACCIONES MOLECULARES EN LAS CÉLULAS RESULTA DE LA COMPLEMENTARIEDAD ESTRUCTURAL DE LAS MOLÉCULAS QUE INTERACCIONAN.

8 SECUENCIAS DE REACCIONES CATALIZADAS POR ENZIMAS, PROPICIAN LOS MEDIOS PARA LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA QUÍMICA EN LOS PROCESOS PRODUCTORES PARA LOS CONSUMIDORES DE ENERGÍA.

9 LAS CÉLULAS SON CAPACES DE REGULAR SUS REACCIONES METABÓLICAS Y LA BIOSÍNTESIS DE SUS ENZIMAS, PARA ALCANZAR MÁXIMA EFICIENCIA Y ECONOMÍA.

10 LOS SÍMBOLOS EN QUE LA INFORMACIÓN GENÉTICA ES CODIFICADA EN EL DNA SON DE DIMENSIONES SUBMOLECULARES.

11 LA INFORMACIÓN UNIDIMENSIONAL DEL DNA ES TRADUCIDA EN COMPONENTES TRIDIMENSIONALES DE LOS ORGANISMOS VIVOS A TRAVÉS DE LA TRADUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL DNA EN ESTRUCTURA PROTEICA.

RESUMEN DE LA LÓGICA MOLECULAR DE LOS ORGANISMOS VIVOS

UNA CÉLULA VIVA ES UN SISTEMA ABIERTO, ISOTÉRMICO, DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS, QUE SE AUTO-ESTRUCTURA, SE AUTO-AJUSTA Y SE AUTO-

REPLICA, OPERANDO DE ACUERDO CON EL PRINCIPIO DE LA ECONOMÍA MÁXIMA DE PARTES Y PROCESOS; EL

PROMUEVE MUCHAS REACCIONES ORGÁNICAS CONSECUTIVAS INTERLIGADAS PARA LA

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA Y PARA LA SÍNTESIS DE SUS PROPIOS COMPONENTES, POR MEDIO DE CATALIZADORES ORGÁNICOS QUE EL PROPIO

PRODUCE.

• INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA

• LA BIOQUÍMICA PERMITE FUNDAMENTAR Y CONOCER

ASPECTOS RELACIONADOS CON LA ETIOLOGÍA Y PATOGENIA DE LAS

ENFERMEDADES, ASÍ COMO CON EL DIGNÓSTICO Y TRATAMIENTO.

LA BIOQUÍMICA ES UNA CIENCIA QUE NACIÓ EN EL SIGLO XX, Y DURANTE

TODO ESTE TIEMPO SÓLO HA PODIDO IR ACUMULANDO UNA GRAN CANTIDAD DE

CONOCIMIENTOS FACTUALES, FUNDAMENTALMENTE A TRAVÉS DE LOS

EXPERIMENTOS.

EL PROPÓSITO DE LA BIOQUÍMICA CONSISTE EN DESCRIBIR Y EXPLICAR EN TÉRMINOS

MOLECULARES, TODOS LOS PROCESOS QUÍMICOS DE LAS

CÉLULAS VIVAS.

LAS ENFERMEDADES SON MANIFESTACIONES DE

ANOMALÍAS DE MOLÉCULAS, REACCIONES QUÍMICAS O

PROCESOS.

SALUD

OMS“SALUD ES UN ESTADO DE BIENESTAR FÍSICO, MENTAL Y SOCIAL COMPLETO Y NO

ÚNICAMENTE LA AUSENCIA DE ENFERMEDAD O DOLENCIA”.

ENFOQUE BIOQUÍMICO DE SALUD: “SITUACIÓN EN DONDE LAS MILES DE REACCIONES INTRA Y

EXTRACELULARES QUE OCURREN EN EL CUERPO, PROCEDEN A VELOCIDAD ACORDES CON SUPERVIVENCIA MÁXIMA EN EL ESTADO

FISIOLÓGICO”

BIO-QUÍMICA

GENÉTICA: BIOQUÍMICA

DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

PATOLOGÍA: ESTUDIO DE LAS

ENFERMEDADES` CON CRITERIOS

BIOQUÍMICOS.

FISIOLOGÍA: ESTUDIO DE LAS

FUNCIONES CORPORALES.

TOXICOLOGÍA: LOS VENENOS ACTÚAN SOBRE REACCIONES O

PROCESOS BIOQUÍMICOS.

FARMACOLOGÍA Y FARMACIA: REQUIEREN DE SÓLIDOS CONOCIMIENTOS DE

BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA.

INTERRELACIÓN DE LA BIOQUÍMICA CON LAS OTRAS CIENCIAS

El conocimiento de la Bioquímica es fundamental para todas las ciencias de la vida.

PRINCIPALES CAUSAS DE ENFERMEDADES

1 AGENTES FÍSICOS: Traumatismo mecánico, temperaturas extremas, cambios repentinos de la presión, radiación, choques eléctricos.

2 AGENTES QUÍMICOS Y FÁRMACOS: Ciertos compuestos tóxicos, agentes terapéuticos, etc.

3 AGENTES BIOLÓGICOS: Virus, Rickettsias, bacterias, hongos, formas superiores de parásitos.

4 AUSENCIA DE OXÍGENO: Falta de suministro sanguíneo, deficiencia de la capacidad sanguínea para transportar oxígeno, envenenamiento de las enzimas oxidativas.

5 GENÉTICA: Alteraciones congénita o moleculares.

6 REACCIONES INMUNOLÓGICAS: Anafilaxis, enfermedades autoinmunológicas.

7 DESEQUILIBRIO NUTRICIONAL: Deficiencias de nutrientes, exceso de alimentos.

8 DESEQUILIBRIO ENDÓCRINO: Deficiencias o excesos de hormonas

1 DETERMINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE MUCHAS BIOMOLÉCULAS

2ELUCIDACIÓN, AL MENOS PARCIAL, LAS FUNCIONES DE MUCHAS BIOMOLÉCULAS.

3 DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA DEL DNA RECOMBINANTE.

4 AISLAMIENTO Y ESTABLECIMIENTO DE LA FUNCIÓN DE LOS PRINCIPALES ORGANELOS CELULARES.

5 ANÁLISIS DE LAS ESTRUCTURAS Y FUNCIÓNES DE ENZIMAS Y RIBOZIMAS.

6 DELINEAMIENTO DE LAS VÍAS METABÓLICAS Y SUS FUNCIONES.

7DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPIOS MÁS IMPORTANTES DE LA REGULACIÓN

METABÓLICA.

8 DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPIOS MÁS IMPORTANTES DE LA BIOENERGÉTICA.

9 APROXIMACIONES DETALLADAS DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA MEMBRANA.

10ELUCIDACIÓN DE LOS MECANISMOS GENERALES DE LA ACCIÓN HORMONAL.

11APROXIMACIONES DETALLADAS DE LAS BASES MOLECULARES DE MUCHAS

ENFERMEDADES.

RESUMEN DE LOS AVANCES MÁS IMPORTANTES EN BIOQUÍMICA

QUEDA POR RESOLVER:

1ESTABLECIMIENTO DE LAS BASES BIOQUÍMICAS DEL DESARROLLO Y DIFERENCIACIÓN DEL ENCÉFALO, ASÍ COMO LA FUNCIÓN DE ÉSTE.

2AUNQUE SE CONOCE MUY POCO DEL MATERIAL GENÉTICO, CASI NADA SE SABE

DE LOS MECANISMOS QUE ACTIVAN O DESACTIVAN LOS GENES EUCARIOTAS DURANTE EL DESARROLLO.

3ENTENDER COMO SE DIFERENCIAN LAS CÉLULAS Y COMO SE TRANSFORMAN EN

CANCEROSAS.

4EL CONOCIMIENTO DE EL CRECIMIENTO CELULAR – NORMAL Y MALIGNO- ASÍ

COMO DE SUS REGULACIÓNES TODAVÍA ES MUY LIMITADO.

5VIRTUALMENTE NADA SE SABE DE LAS BASES BIOQUÍMICAS DE LOS

FENÓMENOS NEURALES COMPLEJOS, COMO EL ESTADO DE CONCIENCIA Y LA MEMORIA.

6SE DISPONE DE MUY POCA INFORMACIÓN SOBRE LOS MECANISMOS DE

LA SECRECIÓN CELULAR.

7A PESAR DE ALGÚN PROGRESO SE DESCONOCEN LAS BASES MOLECULARES DE

CASI TODAS LAS ENFERMEDADES GENÉTICAS

8LA SECUENCIA DEL GENOMA HUMANO TENDRÁ UN IMPACTO ENORME SOBRE LA

BIOLOGÍA HUMANA Y MEDICINA.

GENERALIDADES DEL METABOLISMO

Contenido:

1) Metabolismo y nutrientes2) Ciclos de materia y energía3) Bioenergética y metabolismo4) Catabolismo y anabolismo.5) Vías y rutas metabólicas.6) Catabolismo aspectos generales7) Reacciones energéticas acopladas8) Regulación celular de rutas

metabólicas9) Aproximación experimental en el

estudio de una vía metabólica.

VÍAS METABÓLICAS Y TRANSFERENCIA ENERGÉTICA

Objetivos

El estudiante será capaz de:

1) Dar el concepto de metabolismo.2) Nombrar tres funciones básicas del metabolismo.3) Dar el concepto de catabolismo y anabolismo, así como su

acoplamiento energético.4) Diferenciar entre catabolismo y anabolismo.5) Explicar la necesidad de distintas rutas para anabolismo y

catabolismo.6) Establecer un esquema general del metabolismo, indicando

las distintas etapas del mismo.7) Describir los distintos tipos de reacciones que se dan en una

vía metabólica. 8) Nombrar tres ventajas inherentes a la organización de una

ruta metabólica en múltiples etapas. 9) Explicar con un ejemplo el concepto de reacciones acopladas

energéticamente. 10)Hacer un esquema global del catabolismo indicando las

principales etapas distintivas. 11) Nombrar los distintos niveles de regulación que se pueden

dar en una ruta metabólica. 12) Nombrar cuatro factores que puedan controlar la velocidad

de cada etapa en un ruta metabólica.

ORIGEN DE LOS METABOLITOS PRIMARIOSY SECUNDARIOS

VÍAS METABÓLICAS Y TRANSFERENCIA ENERGÉTICA

• ETIMOLÓGICAMENTE LA PALABRA METABOLISMO PROCEDE DEL GRIEGO METABOLÉ

(μεταβολισμος) QUE SIGNIFICA CAMBIO, TRANSFORMACIÓN.

SIGNIFICADO ETIMOLÓGICO

• “EL METABOLISMO INTERMEDIARIO SE LO DEFINE COMO LA SUMA TOTAL DE TODAS

LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS QUE OCURREN EN LA CÉLULA”

DEFINICIÓN

“EL METABOLISMO ES UNA INTEGRACIÓN ALTAMENTE COORDINADA, EN EL CUAL MUCHOS MECANISMOS DE SISTEMAS MULTIENZIMÁTICOS INTERRELACIONADOS PARTICIPAN, INTERCAMBIANDO MATERIA Y ENERGÍA

ENTRE LA CÉLULA Y SU MEDIO CIRCUNDANTE”.

METABOLISMO

FUNCIONES DEL METABOLISMO

1) PRODUCIR ENERGÍA QUÍMICA A PARTIR DE LAS MOLÉCULAS COMBUSTIBLES O DE LA LUZ SOLAR ABSORBIDA.

2) CONVERTIR NUTRIENTES EXÓGENOS EN BLOQUES CONSTRUCTIVOS (MONÓMEROS PRIMARIOS), PRECURSORES DE COMPONENTES MACROMOLECULARES DE LAS CÉLULAS.

3) REUNIR TALES MONÓMEROS PRIMARIOS EN PROTEÍNAS, ÁCIDOS NUCLEICOS, LÍPIDOS Y OTROS COMPUESTOS CELULARES.

4) FORMAR Y DEGRADAR LAS BIOMOLÉCULAS REQUERIDAS EN LAS FUNCIONES ESPECIALIZADAS DE LAS CÉLULAS.

METABOLISMOObjetivos

1) IDENTIFICAR LOS ORÍGENES DE LOS NUTRIENTES Y DE LA ENERGÌA DE LAS CÉLULAS VIVAS.

2) CONOCER LAS PRINCIPALES ESTRATEGIAS METABÓLICAS QUE LOS SERES VIVOS UTILIZAN PARA LA OBTENCIÓN Y USO DE LA ENERGÌA.

3) CONOCER LAS PRINCIPALES VÍAS POR LAS CUALES LOS COMPONENTES CELULARES SON SINTETIZADOS Y DEGRADADOS.

4) LAS VÍAS DE TRANSFERENCIA DE LA ENERGÍA CELULAR.

TIPOS DE METABOLISMO:

1. METABOLISMO AUTÓTROFO FOTOSINTÉTICO: LA FUENTE DE CARBONO

PROCEDE DEL ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2) Y LA ENERGÍA DE LA LUZ SOLAR.

2. METABOLISMO AUTOTROFO QUIMIOLITOTRÓFICO:

LA FUENTE DE CARBONO TAMBIÉN PROCEDE DEL CO2 , PERO LA ENERGÍA PROCEDE DE

REACCIONES QUÍMICAS EXOTÉRMICAS INORGÁNICAS.

3. METABOLISMO HETERÓTROFO: LA FUENTE DE CARBONO PROCEDE DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS Y LA ENERGÍA PROCEDE DE LA OXIDACIÓN DE ESTÁS

MOLÉCULAS ORGÁNICAS ABSORBIDAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

FUENTES DE CARBONO Y ENERGÍA

PARA LA VIDA CELULAR

De acuerdo a las fuentes de carbono las células se pueden dividir en dos grupos:

Células autotróficas(Que se alimentan por sí mismas).Utilizan el dióxido de carbono como la única fuente de carbono y a través de este construyen los esqueletos carbónicos de todas las biomoléculas orgánicasEj. Células fotosintéticas y algunas bacterias

Células heterotróficas:(Que reciben alimentos de otros).No pueden utilizar el dióxido de carbono, y requieren obtener el carbono a partir de su ambiente, en forma reducida y relativamente compleja como la glucosa.

Ej. Células de los animales superiores y la mayoría de microorganismos

FUENTES DE ENERGÍA Y CARBONO PARA EL METABOLISMO

CÉLULAS HETEROTRÓFICASPueden ser divididas en dos clases principales:

AERÓBICOS:Usan el oxígeno molecular como el último aceptor de electrones provenientes de sus donadores orgánicos

de electrones.

ANAERÓBICOS:En vez del oxígeno, usan otras moléculas

como aceptores de electrones.

Ciertos organismos llamados facultativos pueden vivir tanto

aeróbica, como anaeróbicamente

Los organismos incapaces de utilizar el oxígeno se denominan

anaeróbicos restrictos.

CICLOS DEL CARBONO Y OXÍGENO

CICLO DEL CARBONO ES ENORME.SE ESTIMA QUE SE RECICLA 3,5 x 1011 TONELADAS

DE CO2 ANUALMENTE

EJEMPLOS DE CÉLULAS CON MAYOR GRADO DE AUTO-SUFICIENCIA

(Algas verdes –azules)

1 Fuentes de carbono CO2

2 Fuentes de nitrógeno Nitrógeno atmosférico

3 Fuentes de energía Luz solar

4 Fuentes de electrones Agua

1

•ENERGÍA SOLAR

2

•FOTOSÍNTESIS

3

•ENERGÍA QUÍMICA

•(ATP, NADPH, GLUCOSA)

Energía disipada(calor, entropia)

LA ENERGÍA SOLAR ES EL ORIGEN DE TODAS LAS FORMAS DE ENERGÍAS ENCONTRADAS EN LAS

CÉLULAS

EL FLUJO DE ENERGÍA EN LA BIOSFERA

• CONTRACCIÓN • TRANSPORTE

• BIOSÍNTESIS

METABOLISMOEstá dividido en dos fases

CATABOLISMOFase degradativa del

metabolismo

ANABOLISMOFase biosintética del

metabolismo

• Conjunto de las reacciones de biosíntesis necesarias para el crecimiento de nuevas células y el mantenimiento de todos los

tejidos. • Las reacciones anabólicas incluyen la biosíntesis enzimática de los ácidos

nucleicos, los lípidos, los polisacáridos y las proteínas; todos estos procesos necesitan la energía química suministrada por el ATP.

ANABOLISMO O FASE BIOSINTÉTICA

• El catabolismo implica la degradación de las moléculas químicas complejas (glúcidos, lípidos y proteínas) en sustancias más sencillas

(ácido acético, amoníaco, ácido láctico, dióxido de carbono o urea), que constituyen los productos de desecho expulsados del cuerpo a través

de los riñones, el intestino, los pulmones y la piel. • En dicha degradación se libera energía química que es almacenada en forma de ATP hasta que

es requerida por los diferentes procesos anabólicos.

CATABOLISMO O FASE

DEGRADATIVA

FASES DEL METABOLISMO:

METABOLISMO INTERMEDIARIOSe utiliza este término para designar los precursos químicos del

metabolismo.Los intermediarios del metabolismo son llamados metabolitos.

CATABOLISMO Y ANABOLISMO

A     →     B     →    C     →     D     →    E

En bioquímica, una ruta metabólica o vía metabólica es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un substrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios. Por ejemplo, en la ruta metabólica que incluye la secuencia de reacciones:

A es el sustrato inicial, E es el producto final, y B, C, D son los metabolitos intermediarios de la ruta metabólica.

Normalmente se distinguen tres tipos de rutas metabólicas:

Rutas catabólicas. Son rutas oxidativas en las que se libera energía y poder reductor y a la vez se sintetiza ATP. Por ejemplo, la glucólisis y la β-oxidación. En conjunto forman el catabolismo.

Rutas anabólicas. Son rutas reductoras en las que se consume energía (ATP) y poder reductor. Por ejemplo, gluconeogénesis y el ciclo de Calvin. En conjunto forman el anabolismo.

Rutas anfibólicas. Son rutas mixtas, catabólicas y anabólicas, como el ciclo de Krebs, que genera energía y poder reductor, y precursores para la biosíntesis.

Tipos de rutas metabólicas

PRIMERA ETAPA: LOS CARBONOS DE ESTAS MACROMOLÉCULAS DAN LUGAR A MOLÉCULAS DE ACETIL-COA DE DOS CARBONOS, E INCLUYE LAS

VÍAS CATABÓLICAS DE AMINOÁCIDOS (P. ej. DESAMINACIÓN OXIDATIVA, β-OXIDACIÓN DE

ÁCIDOS GRASOS Y GLUCÓLISIS).

SEGUNDA ETAPA: La ACETIL-CoA INGRESA ENTONCES A LAS MITOCONDRIAS PARA

PARTICIPAR EN UNA SERIE DE REACCIONES BIOQUÍMICAS DE OXIDACIÓN QUE ES EL CICLO

DE KREBS O CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO, CONSIDERADO EL EMBUDO DEL

METABOLISMO, CONSISTEN OCHO REACCIONES ENZIMÁTICAS TODAS LAS

REACCIONES CATABÓLICAS DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA.

TERCERA ETAPA: ES LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA, CUYO PRODUCTO FINAL SON

LAS COENZIMAS NADH+ Y FADH2 REDUCIDAS AL SER CARGADAS DE

ELECTRONES, EN LA CUAL EL PODER REDUCTOR GENERADO, SE EMPLEA PARA LA SÍNTESIS DE ATP, SEGÚN LA TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO,

COMO SE PUEDE APRECIAR EN EL ESQUEMA ANTERIOR.

LAS TRES ETAPAS DEL METABOLISMO OXIDATIVO DE GLÚCIDOS, GRASAS Y

PROTEÍNAS:

BIOENERGÉTICACICLO DEL ATP

BIOENERGÉTICA: Campo de la Bioquímica relacionado con la transformación y empleo de la

energía por la célula.

Esas formas de energías son transformadas por las

células en energía química en forma de ATP

(Adenosina-trifosfato), que funciona como transportar

de energía para los procesos celulares que

dependen de un suplemento energético.

Los organismos vivos obtienen su energía a partir del medio

circundante.

CÉLULAS HETEROTRÓFICAS: Obtienen energía de los nutrientes.

CÉLULAS FOTOSINTÉTICAS: Obtienen su energía a partir de los rayos

provenientes del sol.

MULTITUD DE TRANSFORMACIONES QUÍMICAS OCURREN DURANTE LA VIDA DE

LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS, LAS CUALES PROVEEN DE LA ENERGÍA NECESARIA PARA

MANTENER LA ESTRUCTURA DE LA CÉLULA Y COORDINAR SUS ACTIVIDADES.

BIOENERGÉTICA:

ATPLa adenosina trifosfato (abreviado ATP, y también llamada adenosín-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas. También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como el NAD+ o la coenzima A. El ATP es uno de los cuatro monómeros utilizados en la síntesis de ARN celular. Además, es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato).El ATP es un nucleótido trifosfato que se compone de adenosina (adenina y ribosa, como β-D-ribofuranosa) y tres grupos fosfato. Su fórmula molecular es C10H16N5O13P3. La estructura de la molécula consiste en una base purina (adenina) enlazada al átomo de carbono 1' de un azúcar pentosa. Los tres grupos fosfato se enlazan al átomo de carbono 5' de la pentosa. Los grupos fosforilo, comenzando con el grupo más cercano a la ribosa, se conocen como fosfatos alfa (α), beta (β) y gamma (γ). El ATP es la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares. Esto incluye la síntesis de macromoléculas como el ADN, el ARN y las proteínas. También desempeña un papel fundamental en el transporte de macromoléculas a través de las membranas celulares, es decir, en la exocitosis y endocitosis.Debido a la presencia de enlaces ricos en energía (entre los grupos fosfato son los enlaces anhídrido del ácido), esta molécula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energía que se consume en las reacciones químicas. De hecho, la reacción de hidrólisis de la adenosina trifosfato en adenosina difosfato y fosfato es una reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -30,5 kJ/mol.Por el contrario, la reacción de síntesis de la adenosina trifosfato a partir de adenosina difosfato y fosfato es una reacción endergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a +30,5 kJ/mol.La reacción de hidrólisis del ATP en adenosín monofosfato (y pirofosfato) es una reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -42 kJ/moL.La energía se almacena en los enlaces entre los grupos fosfato.

Hidrólisis del ATP

Se puede representar así: A-P~P~PDonde °¬°°~° son los enlaces anhídrido de ácido, que son de alta energía. En la hidrólisis del ATP se está hidrolizando uno de esos enlaces anhídrido de ácido. Esto libera gran energía, concretamente 7,7 kcal/mol. Es decir:ΔG = -7,7 kcal/mol o lo que es lo mismo, aproximadamente - 31 KJ/molEs una reacción muy exergónica.

Su es 11.Así se comprende que el ATP tiene tendencia a hidrolizarse de forma natural y liberar energía.

Donde se necesita energía, el ATP es el principal encargado de donarla, rompiéndose el enlace fosfato. Pero será preciso resintetizar otra vez el ATP, en otros procesos, generándose

un ciclo sin fin en los seres vivos.

En los procesos OXIDATIVOS se libera energía, parte de la cual es utilizada para la síntesis de ATP:

ADP + Pi --------------------------> ATP ( G0' = +7.3 kcal/mol)

Otros procesos, por contra, precisan un aporte de energía, suministrada por el ATP, con lo que existe un ciclo del ATP en muchos procesos biológicos.

Su estructura es responsable de su capacidad como intermediario energético en las reacciones biológicas, ya que le confiere un

G0' muy negativo para su hidrólisis.Por ello, el ATP posee una elevada capacidad de transferencia de restos fosfato

CICLO DEL ATP

• EL ATP ES UN INTERMEDIARIO QUÍMICO QUE CONECTA LOS PROCESOS QUE LIBERAN

ENERGÍA CON AQUELLOS QUE REQUIEREN APORTE DE ENERGÍA.

• SU PAPEL EN LAS CÉLULAS ES ANÁLOGO AL DEL DINERO EN LAS RELACIONES COMERCIALES:

SE PRODUCE: REAC. EXERGÓNICAS SE CONSUME: REAC. ENDERGÓNICAS

CICLO DEL ATP

Trabajoquímico

Trabajoquímico

Trabajoosmótico

Trabajomecánico

- Cuáles son las características estructurales que hacen del ATP un compuesto rico en energía?- ¿Por qué es necesaria en la célula un molécula como el ATP?

¿Cuál es la intensidad del ciclo del ATP?, ¿Qué tan rápido ocurre?

•El ciclo del ATP ocurre continuamente en todas las células.

•Este ciclo se completa tan rápidamente, que 10 millones de nuevas moléculas de ATP son producidas en cada célula cada segundo!!!

¿En qué tipos de trabajos las células usan el ATP?

La energía química liberada al romperse los enlaces de los grupos fosfato, se usa para tres tipos de trabajos celulares:

1.El ATP provee energía para las funciones mecánicas de la células. Por ejemplo energía para mover cilios o flagelos. Una célula muscular necesita energía para contraerse durante los movimientos.

2.El ATP provee energía para el transporte de iones y moléculas (transporte activo) a través de la membrana celular.

3.El ATP provee energía durante los procesos de biosíntesis de moléculas orgánicas.

ATP• ATP, ADP, AMP: presentes en

todas las formas de vida, desempeñan las mismas funciones universalmente en el citosol, mitocondria y núcleo.

• pH 7: ATP y ADP forman aniones con carga múltiple, pues sus grupos fosfatos están ionizados completamente.

• Fluido celular: ATP y ADP se unen al magnesio presente formando complejos.

• Durante el metabolismo en las células, la concentración de ATP permanece relativamente constante en el estado estacionario; su velocidad de formación se iguala con la de escisión.

• El grupo fosfato terminal del ATP experimenta un proceso continuo de separación y sustitución a partir del conjunto de fosfato inorgánico.

Conversión de energía en células biológicas

Acople de reacciones exergónicas (G 0) y endergónicas (G > 0)

La energía liberada de la oxidación de los alimentos se almacena en la molécula de ATP, la cual tiene capacidad de hidrolizarse, perder un grupo fosfato terminal y formar ADP:

ATP (aq) + H2O ADP (aq) + Pi- (aq) + H3O+(aq)

Pi- : fosfato inorgánico

(por ej. H2PO4-)

A 37oC (310 K):

Go = - 30.5 kJ/molHo = - 20 kJ/molSo = + 34 J/K mol

TERMODINÁMICA Y SERES VIVOS

• Los organismo vivos NO experimentan incremento en su desorden interno o entropía, cuando metabolizan sus elementos nutritivos, sino el ENTORNO durante el PROCESO VITAL.

• Los organismo vivos CONSERVAN su ordenación interna consumiendo energía libre de los elementos nutritivos de su entorno o

de la luz solar, al que devuelven en cantidad igual pero degradada, la mayor parte en

forma de calor, que se disipa en el resto del universo.

BIOENERGÉTICA: Campo de la Bioquímica relacionado con la transformación y

empleo de la energía por la célula.

EN UNA REACCIÓN QUÍMICA PUEDE CALCULARSE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR

• Cada reacción la posee.• Es una constante para cada reacción que puede calcularse

a partir de la constante de equilibrio de la reacción en condiciones estándar.

CÁLCULO DE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA

LIBRE ESTÁNDAR DE UNA REACCIÓN .

Keq y variación de energía libre estándar

Cuando Keq es

ΔG Dirección

Mayor a 1 NEGATIVA DERECHA

1 CERO EQUILIBRIO

Menor a 1 POSITIVA IZQUIERDA

ATP COMO RESERVORIO DE ENERGÍA

Las células acostumbran a guardar la energía necesaria para sus reacciones en ciertas moléculas, la principal es el ATP.

1. ATP + H2O —> ADP + Pi ΔGo' = -7,3 Kcal/mol (exergónica)

2. ADP + H2O —> AMP + Pi ΔGo' = -7,3Kcal/mol (exergónica)

3. Para sintetizar ATP (adenosín-trifosfato) a partir de ADP (adenosín-difosfato) se debe suministrar por lo menos una energía superior a 7,3 Kcal. Las

reacciones que, típicamente suministran dicha energía son las reacciones de oxidación.

4. El ATP es usado como donante de energía en muchas reacciones anabólicas (de síntesis) acoplándose a las mismas en manera tal que el ΔG sea negativo

y la reacción se produzca espontáneamente.

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

• 1. Ley en cualquier transformación química o física la cantidad total de energía del universo permanece constante

• 2. Ley todos los cambios físicos o químicos tienden a evolucionar en el sentido que la energía útil experimente una degradación irreversible hacia una forma al azar, desordenada llamada entropía.

EL INCREMENTO DE ENTROPIA DEL UNIVERSO DURANTE LOS PROCESOS

BIOLÓGICOS, COMO ES IRREVERSIBLE, PROPORCIONA LA FUERZA

IMPULSORA Y LA DIRECCIÓN A TODAS LAS ACTIVIDADES BIOLÓGICAS.

Los organismos vivos producen ENTROPIA constantemente en sus

alrededores como contribución para mantener su propio orden

interno.