CURSO : BIOQUIMICA TRADUCCION : BIOCHEMISTRY SIGLA : QIM117 CRÉDITOS : 10 MODULOS : 4 MÓDULOS DE CATEDRA 3 MÓDULOS DE LABORATORIO POR 7 SEMANAS CARACTER : MINIMO TIPO : Catedra/laboratorio CALIFICACION : Estandar (1.0 a 7.0) DISCIPLINA : QUIMICA Y QUIMICA Y FARMACIA PALABRAS CLAVE : BIOMOLECULAS, BIOENERGETICA, CINETICA ENZIMATICA, METABOLISMO, BIOLOGIA MOLECULAR I. DESCRIPCIÓN DEL CURSO La Bioquimica se puede entender como la Quimica de la vida y en este curso se abordaran aspectos muy interesantes de ella, desde actividades de la vida cotidiana como la alimentacion y el ejercicio, hasta procesos moleculares complejos como la transmision de la informacion genetica. El curso entregara las bases sobre los procesos bioquimicos fundamentales que ocurren en organismos vivos para que los alumnos de Quimica y Quimica y Farmacia puedan entender y profundizar en procesos relacionados a sus distintos quehaceres. Los contenidos teoricos se complementaran con actividades practicas con un enfoque en las tecnicas experimentales mas utilizadas en Bioquimica. A lo largo del curso se abordaran aspectos de bioquimica estructural, seguido de metabolismo de carbohidratos, acidos grasos y aminoacidos en animales, finalizando con aspectos generales de biologia molecular. II. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Objetivos Generales - Reconocer y comprender desde una dimension molecular, los procesos metabolicos que se llevan a cabo en organismos vivos. - Analizar la relacion existente entre las diferentes rutas metabolicas en organismos vivos. - Reconocer los conceptos fundamentales de biologia molecular. - Aplicar los conceptos bioquimicos fundamentales a la practica de laboratorio. Objetivos Especificos - Describir la organizacion de los constituyentes moleculares en un organismo vivo. - Describir la importancia de las proteinas en el metabolismo destacando sus funciones dinamicas. - Diferenciar rutas metabolicas catabolicas y anabolicas presentes en las celulas animales. - Describir la relacion entre las rutas metabolicas y el concepto de gasto o ganancia de energia. - Explicar la regulacion de los procesos metabolicos en la celula. - Describir los procesos de almacenamiento y transmision de la informacion genetica en celulas procariontes y eucariontes. CONTENIDOS TEORICOS Introduccion 1.1. Logica molecular de los organismos vivos 1.2. Analisis de las caracteristicas de la materia viva y de los componentes macromoleculares que la forman 1.3. Vision general de los metabolismos tanto desde un punto de vista anabolico como catabolico Bioenergetica 2.1. ATP y clasificacion de los compuestos biologicos fosforilados segun sus energias libres estandar de hidrolisis 2.2. Reacciones de Oxido-Reduccion, Cofactores Redox, Potenciales Redox, Calculos de energia libre estandar Proteinas 3.1. Peptidos: El enlace peptidico 3.2. Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteinas 3.3. Relacion Estructura-Actividad 3.4. Hemoglobina como modelo de efecto cooperativo 3.5. Purificacion y Separacion de Proteinas Enzimologia 4.1. Naturaleza quimica de las enzimas. Enzimas simples y conjugadas. Coenzimas y grupos prosteticos 4.2. Concepto de sitio activo. Ejemplo de mecanismo para una enzima simple y una conjugada 4.3. Cinetica enzimatica michaeliana: efecto de la concentracion de sustrato, temperatura, pH y concentracion de enzima 4.4. Ecuacion de Michaelis-Menten, Conversion de Lineweaver-Burk 4.5. Inhibidores competitivos, acompetitivos y mixtos (no competitivo) 4.6. Mecanismo de accion enzimatica bi-sustrato: reacciones de desplazamiento simple y doble (ping-pong) 4.7. Regulacion enzimatica: Enzimas alostericas o reguladas no covalentemente y enzimas reguladas covalentemente (fosforilacion) Metabolismo Carbohidratos 5.1. Sintesis, degradacion y regulacion del Glucogeno, accion hormonal 5.2. Glucolisis, gluconeogenesis, ciclo de Cori, via de las fosfato pentosas 5.3. Destinos del Piruvato: Aerobico y anaerobico (fermentacion lactica y etanolica) 5.4. Complejo Piruvato Deshidrogenasa: Cofactores Estequiometricos y Cataliticos 5.5. Ciclo del acido citrico (Krebs) 5.6. Cadena respiratoria. Mecanismo de transporte de protones y electrones, ciclo Q 5.7. Fosforilacion oxidativa: mecanismo, efecto de desacopladores e inhibidores 5.8. Balance energetico Metabolismo de Lipidos 6.1. Estructura y propiedades de acidos grasos, fosfolipidos y trigliceridos 6.2. Transporte de lipidos dietarios y movilizacion desde el tejido adiposo (lipoproteinas, albumina) 6.3. Degradacion de acidos grasos 6.3.1. Activacion citosolica 6.3.2. Transporte a la mitocondria 6.3.3. Beta-oxidacion de acidos grasos saturados e insaturados 6.4. Formacion de cuerpos cetonicos 6.5. Biosintesis de lipidos 6.5.2. Sintesis de Acidos Grasos 6.5.3. Elongacion, Desaturacion (R. Endoplasmico) 6.5.4. Sintesis de colesterol (Etapas iniciales) Metabolismo de Aminoacidos 7.1. Concepto de recambio proteico (higado, musculos y tejido extrahepatico), reaccion de Transaminacion 7.2. Transporte de los grupos aminos al higado 7.3. Sintesis de Carbamoil-fosfato 7.4. Ciclo de la Urea 7.5. Aminoacidos gluconeogenicos y cetogenicos Biologia Molecular 8.1. Acidos nucleicos: Clasificacion, estructura y funcion 8.2. Estructura de cromosomas y genes en eucariontes y procariontes 8.3. Electroforesis de Acidos Nucleicos 8.4. Replicacion (Duplicacion) en eucariontes y procariontes 8.4.1. Inicio, formacion de la horquilla de replicacion 8.4.2. Elongacion: Actividad DNA Polimerasa en hebra Lider y Retardada 8.4.3. Procesamiento de fragmentos de Okazaki 8.4.4. Termino 8.5. Reparacion del DNA 8.5.1. Correccion de errores 8.5.2. Bases mal apareadas 8.5.3. Remocion de bases 8.5.4. Remocion de dimeros de Timina (excinucleasas y fotoliasa) 8.6. Transcripcion en eucariontes y procariontes 8.6.1. Inicio, formacion del complejo promotor cerrado y abierto, factores de transcripcion en eucariontes 8.6.2. Elongacion: Actividad RNA Polimerasa 8.6.3. Termino de la transcripcion 8.7. Procesos Post-transcripcionales (Ribosomales, tRNA y mRNA en eucariontes) 8.8. Virus-RNA: Transcriptasa reversa (Retrovirus) 8.9. Traduccion en eucariontes y procariontes 8.9.1. Codigo Genetico 8.9.2. Activacion de los aminoacidos: Aminoacil-tRNA sintetasa 8.9.3. Inicio, formacion complejo Ribosomal 8.9.4. Elongacion de la cadena polipeptidica 8.9.5. Termino de la traduccion 8.9.6. Procesos Post-traduccionales (Ubiquitina, proteosoma) 8.9.7. Antibioticos, inhibidores de la sintesis proteica 8.10. Control de la expresion genica en eucariontes y procariontes 8.10.1. Interaccion Proteina-DNA 8.10.2. Operon Lac 8.10.3. Remodelacion de la Cromatina 8.10.4. Mediadores y factores transcripcionales 8.10.5. Mecanismo de accion de hormonas esteroidales PRACTICOS/LABORATORIO - Introduccion al Laboratorio. - Practico 1: Espectrofotometria: Ley de Lambert-Beer para la determinacion de concentraciones en disolucion. - Practico 2: Purificacion y cuantificacion de ?-lactoalbumina. - Practico 3: Cinetica enzimatica de una fosfatasa. - Practico 4: Electroforesis de proteinas y Western Blot. - Practico 5: Metabolismo del Glicogeno: Glicogenolisis en cortes de higado. - Practico 6: Transformacion de Aminoacidos: Reacciones de Transaminacion. - Practico 7: Separacion y caracterizacion de ADN. III. METODOLOGIA PARA EL APRENDIZAJE - Clases expositivas - Talleres de resolucion de guias de ejercicios - Resolucion de dudas antes de las interrogaciones - Practicos de laboratorio - Lecturas complementarias (paper) IV. EVALUACION DE APRENDIZAJES - Interrogaciones escritas 56% - Controles de laboratorio 10% - Informes de analisis de resultados 10% - Examen final escrito 24%. V. BIBLIOGRAFIA - Horton, H.R., Principios de Bioquimica, Pearson Education, Mexico, 2008. - Mathews, C.K., van Holde, K.E., Ahern, K.G., Bioquimica, 3? Ed.. Addison Wesley, Madrid, 2002. - Nelson, D.L., Cox, M.M., Lehninger Principles of Biochemistry, 6? Ed., W.H. Freeman and Company, New York, 2013. - Nelson, D.L., Cox, M.M., Lehninger Principles of Biochemistry, 5? Ed., W.H. Freeman and Company, New York, 2012. - Apuntes de clases y material complementario subidos al sitio web del curso. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE FACULTAD DE QUIMICA / Septiembre de 2017