Identificació de l’assignatura
L’assignatura Bioquímica General i Aplicada és una
matèria obligatòria del currículum de la llicenciatura en Biologia
(perfil Biologia Humana). Serà impartida al segon trimestre del
curs i constarà de 8 crèdits (4 de teòrics i 4 de pràctics).
Coordinació i professorat
El coordinador de l’assignatura serà el Dr. Antonio García de
Herreros. En la docència d’aquesta assignatura també participaran
els professors Gabriel Gil i Natàlia Dave. El responsable
de la supervisió de les classes pràctiques, de
laboratori i problemes serà la professora Natàlia
Dave.
Objectius
generals
El projecte docent d’aquesta assignatura pretén:
1. Iniciar l’estudiant en nous mètodes d’estudi, d’aplicació
en tota la llicenciatura, amb una incidència especial en els que
utilitza una ciència experimental, basats en la formulació i la
verificació d’hipòtesis de treball.
2. Informar l’estudiant d’una sèrie de conceptes, idees, mètodes
de treball i conclusions que constitueixen el coneixement actual
d’una part de la bioquímica (la bioquímica estructural).
3. Formar l’estudiant per tal que sigui capaç de contribuir per
ell mateix al desenvolupament de nous conceptes en aquesta àrea
de coneixement, dissenyant nous experiments per validar les seves
hipòtesis, millorant les seves habilitats manuals de treball al
laboratori i interpretant els resultats dels experiments.
Avaluació de l’estudiant
Abans de presentar-se a l’avaluació, l'estudiant haurà
d'haver lliurat les respostes als problemes plantejats a classe.
Amb caràcter eliminatori, l'estudiant haurà d'aprovar
les pràctiques de l'assignatura
La qualificació final dependrà de dos exàmens:
a) una prova composta d’entre 25 i 30 preguntes d’elecció
múltiple (sobre 10 punts).
b) un examen escrit consistent en la resolució de quatre
o cinc problemes, en els quals s’utilitzaran dades proporcionades
pel professor (sobre 10 punts).
La nota final de l’assignatura es calcularà sumant les notes
dels dos exàmens i dividint el resultat entre dos. Es
requerirà una nota mínima de 3 en cadascú
per aprovar.
Qualsevol tipus de còpia en qualsevol dels apartats d'avaluació
implica la no-superació de l'assignatura.
Programa
de l’assignatura
CLASSES TEÒRIQUES
1. Presentació de l’assignatura
La bioquímica com a ciència experimental. Interaccions dèbils
en un medi aquós. Característiques de l'aigua.
2. Energètica de la vida
Potencial químic. Canvi d’energia lliure. Reaccions acoblades.
Els compostos fosfat com a reserves d’energia química. Paper central de l’ATP.
3.
Aminoàcids i pèptids
Nomenclatura. Aminoàcids com a ions dipolars: formes en solució.
Quiralitat. Propietats específiques. Modificacions d’aminoàcids.
Enllaç peptídic. Determinació de la composició d’aminoàcids
d’un pèptid. Mètodes de treball: cromatografia d’intercanvi
iònic. Síntesi de pèptids.
4. Nivells estructurals de les proteïnes
Mètodes per a l’anàlisi de proteïnes: absorció, fluorescència.
Determinació del pes molecular: electroforesi, espectrometria
de masses. Determinació d’estructura primària: degradació d’Edman,
espectrometria de masses. Proteases. Comparació de seqüències
de proteïnes. Estructura secundària. Conformacions possibles
d’un pèptid: diagrama de Ramachandran. Alfa-hèlix, làmina beta.
Cabdell estadístic. Estructura del col·lagen i d’altres proteïnes
fibroses. Mètodes per a l’estudi d’estructura secundària: dicroisme
circular, difracció de RX. Estructures supersecundàries. Estructura
terciària de proteïnes globulars: dominis estructurals i funcionals.
Estructura quaternària de proteïnes oligomèriques. Complexos
multiproteics. Tècniques d’anàlisi: immunoprecipitació, transferència
Western. Aspectes termodinàmics del plegament de proteïnes:
interaccions que les dirigeixen. Desnaturalització. Solubilitat
de proteïnes. Aspectes cinètics del plegament de proteïnes:
paper de les xaperones.
5. Proteïnes transportadores d’oxigen
Hemoglobina i mioglobina. Estructura. Grup hemo. Mecanisme d’unió
d’oxigen. Mioglobina: corba de saturació. Càlcul de la funció
de saturació per a l’hemoglobina: coeficient de Hill. Efecte
Bohr. Paper del 2,3-difosfoglicerat. Regulació al·lostèrica
de la unió d’oxigen a l’hemoglobina. Models de cooperativitat.
6. Enzims
Els enzims com a catalitzadors. Energia d’activació. Centre
actiu. Especificitat. Interacció enzim-substrat. Cofactors:
coenzims, grups prostètics, ions metàl·lics. Mecanismes
de catàlisi: aplicació a les proteases.
7. Cinètica enzimàtica
Velocitat de reacció. Equacions de Michaelis-Menten. Significat
de Km i de Vmax. Constant de recanvi.
Mètodes de representació. Cinètica de les reaccions de més d’un
substrat. Inhibició enzimàtica. Inhibició competitiva i no competitiva:
representació gràfica..
8. Regulació de l’activitat enzimàtica
Mètodes d’estudi: utilització d’isòtops per a la determinació
d’activitats enzimàtiques. Regulació al·lostèrica de l’activitat
enzimàtica. Mètodes d’estudi d’unió de lligands: diàlisi. Determinació
de constants d’afinitat entre una proteïna i el seu lligand.
Regulació de l'activitat enzimàtica per modificació covalent:
fosforilació, proteòlisi (proenzims). Formació i dissociació
de complexos. Compartimentalització cel·lular. Mètodes d’estudi:
sedimentació.
9.
Composició i estructura de les membranes biològiques
Propietats generals dels compostos lipídics. Fosfolípids. Àcids
grassos saturats i insaturats. Triglicèrids. Esfingolípids.
Compostos esteroideus. Glicolípids. Propietats de la bicapa
lipídica. Estructura de la membrana: propietats. Proteïnes de
membrana: proteïnes integrals. Determinació de topologia: marcatge
de membranes. Glicoproteïnes. O-glicosilació i N-glicosilació.
Glúcids incorporats
a proteïnes. Tècniques de treball amb proteïnes de membrana.
10.
Transport a través de membranes
Permeabilitat. Sistema de transport per difusió facilitada.
Transportadors: analogia amb enzims. Canals.
Ionòfors. Sistemes de transport actiu. Transport acoblat.
11.
Nucleòtids
Bases púriques i pirimidíniques. Nucleòsids i nucleòtids. Els
nucleòtids trifosfat. Oligonucleòtids.
Propietats químiques. Síntesi d’oligonucleòtids.
12. Estructura del DNA
Model de Watson i Crick: DNAb. Altres
hèlixs: DNAa i DNAz. Interaccions que estabilitzen la
doble hèlix: apilament de bases. Desnaturalització i renaturalització.
Superenrotllaments. DNA polimerases. Requeriments. Amplificació
del DNA. Mètodes de purificació del DNA: electroforesi, cromatografia.
Anàlisi per transferència Southern.
13. L’RNA
Tipus de RNA. Estructura primària i secundària de l’RNA missatger.
RNA polimerases. RNases. Mètodes d’anàlisi: transferència Northern.
Maduració de l’RNA missatger. RNA de transferència. Estructura
secundària. Processament. Modificació de bases. RNA
ribosòmic: processament. L’RNA com a catalitzador.
CLASSES
PRÀCTIQUES
Classes de problemes
Dins dels crèdits pràctics s’impartiran cinc classes de problemes
de 120 minuts de durada. Per fomentar la participació dels estudiants,
aquestes classes tindran un nombre d’estudiants reduït (15-16)
i s’hi discutiran qüestions d’ordre teòric o sobre els problemes
que prèviament s’hauran plantejat als estudiants.
Pràctiques
de laboratori
1. Mesurament electromètric del pH. Preparació de tampons. Titulació.
Concepte i expressió de la dilució. Preparació de solucions diluïdes
a partir de solucions mare. Preparació de tampons de diferents
pH. Mesura del pH. Titulació d’una solució. Comprovació de la
capacitat de tamponament.
2. Quantificació espectrofotomètrica de proteïnes
Comprensió del concepte d’espectre d’absorció com a base dels
mètodes colorimètrics de quantificació. Comparació i avaluació
de diferents mètodes de quantificació de proteïnes.
3. Cinètica enzimàtica
Quantificació de l’activitat enzimàtica de la fosfatasa: determinació
de la km per al p-nitrofenil-fosfat i de la Ki
per a la inhibició per fosfat.
4. Purificació de proteïnes: cromatografia
de bescanvi iònic, d'afinitat o exclusió
molecular
Purificació d’un enzim a partir d’un extracte proteic mitjançant
aquesta tècnica i anàlisi de l’activitat específica.
5. Electroforesi de proteïnes en condicions
desnaturalitzants. Tinció amb colorants específics
Elaboració de gels desnaturalitzants de poliacrilamida i resolució
de mostres als mateixos gels. Detecció de proteïnes al gel mitjançant
tinció amb Coomassie.
Bibliografia recomanada
Llibre de text
MATHEWS, C. K.; VAN HOLDE, K. E.; AHERN, K. G. Bioquímica.
3a. ed. McGraw-Hill/Interamericana,
2002.
Llibres de consulta
STRYER, L. Bioquímica. 5a. Ed. Reverté, 2003.
VOET. D.; VOET, J. G. Bioquímica. 1a. Ed. Omega,
1992.
McKEE, T.; McKEE, J.R. Bioquímica. 1a. Ed. McGraw-Hill/Interamericana,
2003.
FREIFELDER,
D. Physical Biochemistry. 2a. Ed. Freeman, 1982.
GARRETT, R. H.; GRISHAM, C. M. Biochemistry. 2a. Ed.
Harcourt Brace, 1999.
ALBERTS i d’altres. Molecular Biology of the Cell. 3a.
Ed. Garland, 1994.
Comunicació
amb l’estudiant
L’estudiant es comunicarà amb els professors de l’assignatura
de tres maneres diferents:
a) cada setmana, a la classe complementària, comentarà
amb el seu professor tutor els problemes o els dubtes que hagin
sorgit;
b) quan apareguin problemes d’una rellevància especial,
els podrà comentar amb el coordinador de l’assignatura a través
del Campus Global o amb una entrevista en hores de tutoria;
c) les informacions rellevants per a l’assignatura també
apareixeran al tauler electrònic.