Llicenciatura en Biologia (3361)

Bioquímica (12298) 

Identificació de l'assignatura

L’assignatura Bioquímica és una matèria troncal del currículum de la llicenciatura en Biologia (perfil Biologia Humana). S'impartirà al segon trimestre del segon curs i constarà de 12 crèdits: 6 de teòrics i 6 de pràctics.

Coordinació i professorat

Els professors de l’assignatura són Elena Hidalgo i Francesc Posas. En les pràctiques, seminaris i problemes d’aquesta assignatura també hi intervindran Eulàlia de Nadal, José Ayté i Antonio Rodríguez Campos.

Objectius

El projecte docent de l’assignatura Bioquímica pretén:

1. Que l'estudiant entengui el concepte de processos complexos necessaris per a la supervivència cel·lular.

2. Facilitar a l’estudiant la informació bàsica per poder fer una integració global del metabolisme cel·lular.

3. Afavorir la comprensió de diferents estats fisiològics i la seva relació amb la informació obtinguda en altres assignatures.

4. Possibilitar la interpretació de resultats provinents d’anàlisis bioquímiques i de tècniques de biologia molecular bàsiques, així com la millora de les seves habilitats manuals en el treball de laboratori.  

Avaluació dels aprenentatges

L’avaluació final de l’assignatura es comptabilitzarà de la manera següent (sobre un total de 10 punts): contingut teòric, 7 punts, i contingut pràctic, 3 punts.

Per a l’avaluació del contingut teòric es tindran en compte les respostes de l'estudiant a les proves següents:

a) una prova d’elecció múltiple 70%

b) preguntes curtes 30%

Per a l’avaluació del contingut pràctic es tindran en compte les respostes al següent:

a) una prova de problemes i preguntes breus 60%

b) el guió de pràctiques 40%

TEMARI TEÒRIC

A) EL METABOLISME CEL·LULAR I LA SEVA REGULACIÓ (Francesc Posas)

Tema 1. Introducció al metabolisme

Concepte. Classificació dels organismes en funció del seu metabolisme. Catabolisme i anabolisme. Característiques de l’ATP/ NADP. Regulació del metabolisme.

Tema 2. Catabolisme dels hidrats de carboni (I): Processos anaeròbics en la generació d’energia

Estructura i funció dels carbohidrats. Monosacàrids i polisacàrids. 2. Glucòlisi: visió global, etapes i regulació. Utilització d’altres sucres: monosacàrids, disacàrids i polisacàrids; glicerol. Rendiment energètic de la glucòlisi.

Tema 3. Catabolisme dels carbohidrats (II): Processos oxidatius

Transformació del piruvat a acetil-CoA. El cicle de Krebs. 3. Via de les pentoses-fosfat.

Tema 4. Catabolisme dels carbohidrats (III): Transport d’electrons i fosforilació oxidativa

La cadena de transport electrònic. La fosforilació oxidativa. Sistemes de transport de membrana. Balanç energètic.

Tema 5. Processos anabòlics dels hidrats de carboni: Gluconeogènesi i metabolisme del glicogen

Gluconeogènesi. Metabolisme del glicogen. Integració del metabolisme dels carbohidrats.

Tema 6. Diversitat metabòlica; fotosíntesi

Fotosíntesi; reaccions obscures i lluminoses. Quimiolitotrofía. Respiració anaeròbica. Fermentacions: fosforilació al nivell del substrato versus fosforilación oxidativa. Evolució a la terra; estratègies metabòliques de les primeres formes de vida

Tema 7. Metabolisme lipídic (I): Àcids grassos i triglicèrids

Característiques estructurals i absorció de lípids de la dieta. Biosíntesi dels àcids grassos i triglicèrids. Degradació d'àcids grassos i triglicèrids. Síntesi i degradació dels cossos cetònics. Visió global del metabolisme lipídic. Alteracions en el metabolisme lipídic.

Tema 8. Metabolisme lipídic (II): Lípids especials

Metabolisme del colesterol i derivats. Isoprenoides. Prostaglandines (eicosanoides). Glicerofosfolípids / esfingolípids (lípids de membrana i de senyalització intracel·lular).

Tema 9. Metabolisme dels compostos nitrogenats (I)

Utilització del nitrogen inorgànic: cicle del nitrogen. Utilització de l’amoníac: biogènesi del nitrogen orgànic. Biosíntesi dels aminoàcids.

Tema 10. Metabolisme dels compostos nitrogenats (II)

Degradació de proteïnes i aminoàcids. Compostos derivats dels aminoàcids (porfirines, neurotransmissors…).

Tema 11. Metabolisme dels compostos nitrogenats (III): Síntesi i degradació de nucleòtids

Estructura dels nucleòtids. Biosíntesi dels nucleòtids de purina. Biosíntesi dels nucleòtids de pirimidina. Conversió de ribonucleòtids a desoxiribonucleòtids. Degradació de nucleòtids.

Tema 12. Integració del metabolisme

Visió global del metabolisme. Control integrat del metabolisme mitjançant hormones. Missatgers secundaris involucrats en el control del metabolisme. Paper dels òrgans clau en diferents situacions metabòliques.

B) TRANSMISSIÓ MOLECULAR DE LA INFORMACIÓ GENÈTICA

Tema 1. DNA: base de la informació genètica

Herència DNA. Transferència de la informació genètica en bactèrias. Estructura del DNA (repàs de Bioquímica de primer curs). Tipus d'elements genètics. Informació genètica i evolució; el món de l''RNA?

Tema 2. Replicació del DNA (I)

La replicació del DNA és semiconservativa. Aspectes generals de la replicació. Replicació del cromosoma d' Escherichia coli. Replicació de plàsmids. Replicació de DNA mitocondrial. Segona classe especial II. Replicació del cromosoma eucariota; telòmers i telomerases. Replicació de genomes d’ RNA; ús de la transcriptasa reversa. Fidelitat de la replicació.

Tema 3. Replicació del DNA (II): Control del cicle cel·lular en eucariotes

Control de la replicació per cicle cel·lular en eucariotes. Fases i control del cicle cel·lular. Apoptosi. Bases moleculars del càncer.

Tema 4. Reestructuració de la informació genètica

Bases moleculars de la variabilitat genètica: recombinació i mutació. Reparació del DNA. Metilació del DNA. Restricció i modificació. Amplificació gènica en eucariotes. Tercera classe especial.

Tema 5. Transcripció en procariotes (I)

El DNA com a motlle per a la síntesi d'RNA; el bacteriòfag T2 i la predicció de l'existència de l'mRNA. Mecanismes bàsics de transcripció en procariotes. Regulació de la transcripció en procariotes: inducció versus repressió.

Tema 6. Transcripció (II): Regulació de la transcripció en eucariotes

El genoma eucariota: grandària, seqüències repetitives, nucleosoma. Mecanismes bàsics de transcripció. Regulació de la transcripció en eucariotes. Processament de l' RNAm: capping, splicing, hRNPs.

Tema 7. Descodificació de la informació: Traducció

Elucidació del codi genètic. Components del procés de traducció: mRNA, tRNA, ribosomes. Passos del procés de traducció: iniciació, elongació i acabament; energètica. Traducció en eucariotes.

Tema 8. Processament, translocació i degradació de proteïnes

Fases finals de la síntesi proteica: plegament i modificació covalent. Transport de proteïnes en procariotes. Transport de proteïnes en eucariotes. Endocitosi o captació de proteïnes extracel·lulars. Degradació de proteïnes en eucariotes.

Tema 9. Enginyeria genètica

Tècniques bàsiques d'enginyeria genètica. DNA recombinant; tècniques de clonatge. Altres tècniques de manipulació genètica. Tècniques d'estudi d'interaccions DNA-proteïna.

TEMARI PRÀCTIC

Les pràctiques al laboratori es realitzaran durant vuit dies (dues setmanes) i seran de cinc hores cada sessió (20 hores per setmana, amb un total de 40 hores). Es faran 6 hores en forma de seminaris sobre tècniques de laboratori, previs a les pràctiques, amb la posterior discussió dels resultats obtinguts en les pràctiques, així com dels problemes que hi estan relacionats. Una o dues sessions es realitzaran a la sala d’ordinadors, amb programes de simulació.

Les dues setmanes al laboratori es dividiran en dos mòduls, que coincidiran amb cada setmana. El primer mòdul (mòdul I) correspondrà a les pràctiques relacionades amb estudis metabòlics. El segon mòdul (mòdul II) correspondrà a les pràctiques sobre tècniques de biologia molecular.

Mòdul I. Tècniques Bioquímiques

Pràctica 1. Anàlisi dels paràmetres bioquímics d’animals en diferents estats fisiològics

L’objectiu d’aquesta pràctica és familiaritzar l’estudiant amb el mesurament de paràmetres bioquímics i amb la seva interpretació, així com facilitar-li una comprensió més gran dels diferents desordres biològics deguts a diferències en l’alimentació o bé a una malaltia com ara la diabetis.

Pràctica 2. Purificació d'un enzim

La purificació d’un enzim i el seu seguiment mitjançant l’anàlisi de la seva activitat pretén fer entendre millor en què consisteix una anàlisi enzimàtica i la seva aplicació per a la comprensió de la complexitat del metabolisme cel·lular.

Mòdul II. Tècniques de Biologia Molecular

Pràctica 1. Tècniques bàsiques en la clonació de gens

Amb aquesta pràctica es pretén que l’estudiant vagi coneixent quines són les tècniques bàsiques emprades en la biologia molecular, com ara la transformació cel·lular, l’obtenció de DNA i la seva anàlisi per restricció.

Pràctica 2. Identificació de mutacions específiques en el genoma

La utilització de tècniques d’hibridació, així com de tècniques d’amplificació gènica (PCR) permetrà l’anàlisi de genomes complexos en recerca de possibles alteracions. També s’explicaran altres aplicacions d’aquestes mateixes tècniques.

Bibliografia

MATHEWS & VAN HOLDE. Bioquímica. 2ª edició. Mc Graw-Hill, 1998

Llibres de consulta

FRAYN, K. N. Regulación del metabolismo. 1a edició. Barcelona: Omega, 1998.

MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; i PARKER, J. Brock Biology of Microorganisms. 1997

STRYER, L. Bioquímica. 4a edició. Barcelona: Reverté, 1995.

VOET, D.; VOET, J. G. Bioquímica. 1a edició. Barcelona: Omega, 1992.