Curs 2010-11
Bioquímica I (20397)
Titulació/estudi: grau en Medicina
Curs: 1r
Trimestre: 2n
Nombre de crèdits ECTS: 6 crèdits
Hores dedicació estudiant: 150 hores
Llengua o llengües de la docència: català
Professorat: Antonio García de Herreros
1. Presentació de l'assignatura
El coordinador de l'assignatura és el Dr. Antonio García de Herreros. En la docència d'aquesta assignatura també participaran els professors Francesc Posas, Eulàlia de Nadal, Víctor Diaz (responsable de les pràctiques de laboratori), Josep Antoni Pascual, Rosa Ventura, Carme Solé, Montserrat Porta i Javier Jiménez, Urko Martínez i Elena Carnero.
2. Competències a assolir
3. Continguts
CLASSES TEÒRIQUES (30 sessions d'1 hora)
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 xaperonines.
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 i cinètica enzimàtica
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. 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. Inhibició irreversible.
7. 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. Regulació de l'activitat enzimàtica per modificació covalent: fosforilació, proteòlisi (proenzims). Formació i dissociació de complexos. Compartimentalització cel·lular. Mètodes d'estudi: immunofluorescència.
8. Glúcids i polisacàrids
Monosacàrids: classificació. Configuracions i conformacions. Derivats. Disacàrids. Polisacàrids estructurals. Polisacàrids d'emmagatzemament. Glucosaminoglicans.
9. Composició i estructura de les membranes biològiques
Propietats generals dels compostos lipídics. Fosfolípids. Àcids grassos saturats i insaturats. Triglicèrids. Esfingolípids. Compostos esteroideus. Glucolípids. Propietats de la bicapa lipídica. Estructura de la membrana: propietats. Proteïnes de membrana: proteïnes integrals. Determinació de topologia: marcatge de membranes. Glucoproteïnes. O-glucosilació i N-glucosilació. 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. Estructura dels àcids nucleics
Nucleòtids: composició. Bases púriques i pirimidíniques. Nucleòsids i nucleòtids. Els nucleòtids trifosfat. Oligonucleòtids. Propietats químiques. Síntesi d'oligonucleòtids. 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. Anàlisi per transferència Southern. L'RNA: tipus. 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 ACCESSÒRIES
Es faran quatre tipus diferents d'aquestes classes:
2 sessions (2 hores) de consolidació de conceptes de química (A1 i A2)
4 sessions (4 hores) de reforç de conceptes teòrics (A4, A7, A9 i A12)
5 sessions (10 hores) de resolució de problemes (A3, A5, A8, A10 i A13)
2 sessions (2 hores) de pràctiques a l'aula d'informàtica (A6 i A11)
CLASSES PRÀCTIQUES AL LABORATORI
(6 sessions de 4 hores)
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.
4-5. Purificació de proteïnes: cromatografia de bescanvi iònic, d'afinitat o d'exclusió molecular. Purificació d'un enzim a partir d'un extracte proteic mitjançant aquestes tècniques i anàlisi de l'activitat específica.
6. 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.
4. Avaluació
Abans de presentar-se a l'avaluació, l'estudiant ha d'haver entregat les respostes als problemes plantejats a classe. Aquestes respostes tenen un valor màxim de 0,5 punts sobre la nota final. Amb caràcter eliminatori, l'estudiant ha d'aprovar les pràctiques de l'assignatura. Aquestes pràctiques també tenen un pes de 0,5 punts a la nota final.
La qualificació final dependrà de dos exàmens:
a) Una prova composta d'entre 25 i 30 preguntes d'elecció múltiple (sobre 5 punts). Es necessita una nota mínima d'1,4 per aprovar l'assignatura.
b) Un examen escrit consistent en la resolució de quatre o cinc problemes, en els quals s'utilitzaran dades proporcionades pel professor (sobre 4 punts). Es necessita una nota mínima d'1,3 per aprovar l'assignatura.
5. Bibliografia i recursos didàctics
5.1. Bibliografia bàsica
Llibres de text
MATHEWS, C. K.; VAN HOLDE, K. E.; AHERN, K.G Bioquímica. 3a. edició. McGraw-Hill/Interamericana, 2002.
BERG, J. M.; TYMOCZKO, J. L.; STRYER, L. Bioquímica. 6a. edició. Reverté, 2007.
Llibres de consulta
VOET. D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W. Fundamentos de bioquímica. 2a. edició. Ed. Médica Panamericana, 2007.
McKEE, T.; McKEE, J. R. Bioquímica. 1a. edició. McGraw-Hill/Interamericana, 2003.
CAMPBELL, M. K.; FARRELL, S. O. Bioquímica. 4a. edició. Thomson, 2004.
GARRETT, R. H.; GRISHAM, C. M. Biochemistry. 2a. edició. Harcourt Brace, 1999.
6. Metodologia
7. Programació d'activitats