Química Biológica General (LCTA)

Profesor Titular  

Dr. Fernando Dominici

Profesores asociados

Dr. Hugo Adamo

Dra. Mariela Gironacci

Dra. Mariel Marder

Profesores adjuntos

Dra. Patricia Benavides

Dra. Viviana Blank

Dra. Susana Gallego

Dra. Karina Gómez

Dra. Johanna Miquet

Dra. Ana Sotelo

Jefes de trabajos prácticos con dedicación exclusiva

Dra. Maite Duhalde

Dr. Rodolfo González Lebrero

Dr. Santiago Faraj

Dra. Julieta Marino

Jefes de trabajos prácticos con dedicación parcial

Dra. Silvia Longhi

Dra. Luciana Mazzitelli

Dra. Marina Muñoz

Ayudantes de primera con dedicación exclusiva

Dr. José Luis Aparicio

Lic. Belén Berín

Lic. Elio Cianci

Dra. Nicole Cerf

Dra. Agueda Placenti

Bioq. Marina Rademacher

Dr. Álvaro Recoulat Angelini

Ayudantes de primera con dedicación simple

Rentados

Lic. Mariana Bojorge

Lic. Ornella Conte

Dra. Yamila Gándola

Dra. Carolina Marcucci

Dra. Débora Rinaldi

Bioq. Julián Rodríguez

Ayudantes de segunda

Rentados

Bioq. Elizabeth Barrionuevo

Lic. Santiago De La Fuente

Ayudantes Ad-honorem

Julieta Pérez Katherine

Rocío Pin Lourdes

Malena Mihura

Sofía Pontnau

Victoria Suárez

Duración: 14 semanas.

Carga horaria: 98 h totales.

Contenidos mínimos

Estudio de biomoléculas: hidratos de carbono, aminoácidos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.  Estructuras y funciones. Membranas biológicas: transporte. Enzimas:  tipos.  Cinética enzimática.  Regulación. Métodos de separación y caracterización de macromoléculas. Bioenergética. Oxidaciones biológicas. Fotosíntesis. Metabolismo de hidratos de carbono, aminoácidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Regulación e interrelación de las vías metabólicas.  Receptores celulares. Transducción y amplificación de señales. Integración y control de los procesos metabólicos.

Unidades temáticas

Unidad 1: ÁCIDOS NUCLEICOS

Estructura de los ácidos nucleicos. Propiedades químicas de los ácidos nucleicos, métodos de secuenciación. Estructura secundaria: modelos de Watson-Crick. Complementariedad y apareamiento de bases. Formas alternativas de estructura secundaria. Estructura terciaria: superenrollamiento, ADN circular. ADN triple y cuadruplexo. Estabilidad de las estructuras secundaria y terciaria: desnaturalización, temperatura de fusión. Purificación de ADN y ARN. Genes y cromosomas.

Unidad 2: AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS.

Aminoácidos: clasificación y propiedades. Formación del enlace peptídico. Péptidos. Niveles de organización estructural de las proteínas. Estructura primaria o covalente de proteínas. Homología de secuencia. Determinación de la secuencia de aminoácidos. Métodos de purificación de proteínas. Síntesis química de péptidos. Proteínas conjugadas. Estructura secundaria: hélices α, hojas β, giros β y bucles. Representación de Ramachandran. Clasificación estructural de las proteínas: globulares y fibrosas. Estructura terciaria de las proteínas. Dominios. Motivos estructurales. Métodos para determinar la estructura tridimensional de una proteína. Estructura cuaternaria. Plegamiento de proteínas. Plegamiento asistido. Enfermedades priónicas. Proteínas desestructuradas. Función de las proteínas: interacción ligando-proteína. Proteínas de unión a oxígeno: mioglobina y hemoglobina. Unión cooperativa de oxígeno, unión del monóxido de carbono y efectores alostéricos de la hemoglobina. Anemia falciforme como modelo de enfermedad molecular de la hemoglobina.

Unidad 3: GLÚCIDOS Y GLICOBIOLOGÍA

Monosacáridos: aldosas y cetosas. Estructura de monosacáridos. Compuestos estructuralmente relacionados con los glúcidos: ácidos aldónicos, urónicos y aldáricos. Ácido ascórbico, ácidos neuramínico y siálico. Desoxisacáridos y aminosacáridos. Esteres fosfóricos de azúcares. Los monosacáridos como agentes reductores. Mutarrotación. El enlace glucosídico. Polisacáridos: homopolisacáridos y heteropolisacáridos. Estructura y función de polisacáridos de reserva y de polisacáridos estructurales. Glucoconjugados: proteoglucanos, glucoproteínas y glucolípidos. Análisis de glúcidos. Métodos para el estudio de su estructura.

Unidad 4: LÍPIDOS

Estructura química de los lípidos complejos. Ácidos grasos: características estructurales. Relación entre temperatura de fusión y longitud de cadena, número de dobles enlaces y presencia de insaturaciones.  Ácidos grasos esenciales. Lípidos de almacenamiento: triacilglicéridos. Ceras. Propiedades fisicoquímicas. Fosfolípidos: glicerofosfolípidos. Esfingolípidos: esfingomielina y glucoesfingolípidos. Galactolípidos. Eicosanoides. Esteroles. Terpenos. Métodos de purificación e identificación de lípidos. Lipidómica. Composición y arquitectura de las membranas biológicas. Dinámica de las membranas. Transporte de solutos a través de las membranas.

Unidad 5: ENZIMAS

Mecanismos generales de la catálisis. Catálisis biológica. Enzimas, diversidad de la función. Nomenclatura. Efecto de la catálisis sobre la velocidad de la reacción: estado de transición. Medición de la velocidad de la reacción. Interacción enzima-sustrato, modelos. Cinética de la catálisis enzimática: análisis de Michaelis-Menten (estado de equilibrio), análisis de Briggs-Haldane (estado estacionario), Km y kcat, número de recambio. Transformaciones lineales de la ecuación de Michaelis-Menten. Mecanismos de reacciones con más de un sustrato. Enzimas alostéricas. Regulación de la actividad enzimática por modificación covalente y por control de la síntesis y degradación. Activadores. Inhibidores reversibles e irreversibles. Biocatálisis no proteica: ribozimas.

Unidad 6: COENZIMAS Y VITAMINAS

Vitaminas liposolubles e hidrosolubles. Vitaminas como componentes de enzimas y coenzimas. Sinonimia y estructura química. Fuentes naturales y requerimientos. Absorción, transporte y metabolismo. Bases moleculares del mecanismo de acción y papel funcional. Vitaminas A, D, E, K, C, complejo B (tiamina, riboflavina, niacina, nicotinamida, ácido pantoténico), B6 (piridoxina-piridoxal-piridoxamina), biotina, B12 (cobalamina) y ácido fólico.

Unidad 7: BIOENERGÉTICA

Termodinámica. Bioenergética y tipos de reacciones bioquímicas. Compuestos con alta energía de hidrólisis, bases estructurales. Ejemplos de reacciones acopladas en sistemas biológicos. Transferencia de grupos fosforilo y ATP. Reacciones biológicas de óxido-reducción. La cadena respiratoria: mitocondrias, descripción y estructura. Transportadores de electrones. Estructura de los complejos multienzimáticos que forman la cadena respiratoria. Flujo de electrones y protones a través de la cadena respiratoria. Fuerza protón-motriz. Teoría quimiosmótica del acoplamiento. ATPasa mitocondrial F0F1. Inhibidores de la respiración y la fosforilación. Desacoplantes. Catálisis rotacional: síntesis de ATP. Transportadores mitocondriales. Sistemas de lanzaderas de equivalentes de reducción. Razón P/O: rendimiento energético del proceso. Control respiratorio y balance energético. Captación de la energía luminosa. Características generales de la fotosíntesis. Absorción de la luz. El acontecimiento fotoquímico central: el flujo electrónico impulsado por la luz. Síntesis de ATP. Fotorrespiración. Rutas C4 y CAM de fijación de CO2.

Unidad 8: METABOLISMO INTERMEDIO DE LOS GLÚCIDOS.

Glucólisis: anaeróbica y aeróbica. Localización celular de las enzimas intervinientes. Fases de la glucólisis. Estequiometría y balance energético. Alternativas para la reoxidación del nucléotido de nicotinamida citosólico. Fermentación. Incorporación de otros monosacáridos. Gluconeogénesis: Reacciones enzimáticas y su relación con la glucólisis. Estequiometría y balance energético. Precursores gluconeogénicos. Regulación de la glucólisis. Puntos clave: hexoquinasa, fosfofructoquinasa y piruvato quinasa. Regulación del catabolismo de la glucosa en el músculo y el hígado. Regulación coordinada de la glucólisis y de la gluconeogénesis. Ruta de las pentosas-fosfato. Reacciones, funciones, balance de la oxidación completa de glucosa-6-fosfato. Glucogenólisis. Glucogenogénesis. Regulación de la glucógeno-sintasa y glucógeno-fosforilasa. Control alostérico y hormonal de la glucógeno fosforilasa de músculo e hígado. Coordinación del control de la glucogenólisis y la glucogenogénesis. Oxidación del piruvato a acetil-CoA. Complejo de la piruvato deshidrogenasa. Ciclo del ácido cítrico: reacciones, características, regulación.

Unidad 9: METABOLISMO INTERMEDIO DE LOS AMINOÁCIDOS.

Digestión y absorción de las proteínas de la dieta. Recambio proteico. Mecanismos generales de su degradación: transaminación, desaminación oxidativa, deshidratación, decarboxilación. Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos. Degradación de aminoácidos de cadena ramificada. Cofactores importantes en el catabolismo de los aminoácidos. Excreción de productos nitrogenados: amoníaco, ácido úrico, urea. Transporte de amoníaco al hígado, síntesis de glutamina, ciclo de la glucosa-alanina. Ciclo de formación de la urea, balance energético. Relaciones entre los ciclos del ácido cítrico y de la urea. 

Unidad 10: METABOLISMO INTERMEDIO DE LOS LÍPIDOS.

Oxidación de los ácidos grasos. Formación y oxidación de cuerpos cetónicos. Características del catabolismo de los ácidos grasos en los distintos tejidos. Rendimiento energético. Metabolismo de los ácidos grasos ramificados e insaturados. Biosíntesis de ácidos grasos, monoenoicos y polienoicos. Regulación. Síntesis de triacilgliceroles y fosfolìpidos. Biosíntesis de colesterol. Regulación. Lipoproteínas. Lipoproteínas de baja densidad (LDL). Receptor de LDL.

Unidad 11: RECEPCIÓN DE LA INFORMACIÓN Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES.

Características generales de la transducción de señales. Receptores. Análisis de la interacción ligando-receptor: características, tipos de ligando, modulación alostérica, señalización sesgada, dimerización de receptores. Comunicación intra e intercelular, segundos mensajeros y hormonas. Regulación metabólica por modificación covalente de proteínas. Fosforilación y defosforilación de proteínas como mecanismo central del control celular. Cascadas de amplificación de la señal. Clases de receptores. Receptores acoplados a proteína G. Receptores tirosina quinasa. Receptores que utilizan la vía JAK-STAT. Receptores con actividad guanilato ciclasa. Receptores canales iónicos. Receptores de hormonas esteroides. Señalización mediada por integrinas.

Unidad 12: METABOLISMO DEL ADN, ARN Y BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS.

Replicación del ADN. ADN polimerasas características. Replicación en eucariotas. ADN polimerasa III.  Orígenes de replicación. Importancia de las telomerasas en el mecanismo de replicación.   Mecanismos de reparación de ADN. Metabolismo del ARN. Regulación de la expresión génica.  Principios de regulación génica en procariotas y eucariotas. Promotores. Operones. Regulación transcripcional. Regulación del operon Lac. Regulación por atenuación. Respuesta SOS. Regulación por interruptores de ARN. Expresión génica y epigénica en eucariotas. Biosíntesis proteica. Características del código genético. Hipótesis de balanceo. Estructura del ribosoma. ARN de transferencia. Etapas de la síntesis proteica: características de las aminoacil-ARNt sintetasas; segundo código genético. Inhibición de la síntesis proteica. Destino subcelular de las proteínas sintetizadas. Sistemas de degradación de las proteínas.

Unidad 13: INTEGRACIÓN DEL METABOLISMO.

Hormonas: estructura química, mecanismos generales de acción hormonal, métodos de detección y purificación de hormonas. Modulación de la liberación hormonal por señales neuronales. Principales sistemas endocrinos y tejidos blanco. Cascadas de liberación hormonal, regulación. Metabolismo específico de los tejidos: división del trabajo. Cooperación metabólica. Funciones metabólicas de los tejidos. Regulación hormonal del metabolismo energético: acciones de la insulina y glucagon. Compensaciones metabólicas en respuesta al ayuno y la inanición.  Efectos fisiológicos de la adrenalina y el cortisol. Regulación de la masa corporal: papel de leptina, insulina, adiponectina, grelina e incretinas. Receptores hipotalámicos: vías neuronales involucradas.  Obesidad, síndrome metabólico y diabetes tipo 2: consecuencias, alternativas terapéuticas.

Unidad 14: TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE.

Clonación del ADN: fundamentos. Obtención de ADN recombinante. Vectores de clonación y de expresión. Expresión estable de proteínas. Vectores de procariotas, levaduras, eucariotas y de insectos. Transformación y transfección. Sistemas de expresión de proteínas. Genotecas. Reacción en cadena de la polimerasa. Secuenciación de genomas. Proteínas de fusión. Métodos para detectar interacciones proteína-proteína. Mutagénesis. Manipulación de los genomas: animales transgénicos y “knockout”.

Descripción de las actividades Teóricas y Prácticas

Teóricos

-Aminoácidos, péptidos y proteínas. Niveles de organización estructural.            

-Estructura tridimensional de Proteínas.             

-Función de las proteínas.          

-Bioenergética y tipos de reacciones bioquímicas            

-Enzimas. Cinética enzimática. 

-Membranas biológicas y transporte

-Receptores

-Bioseñalización

-Vitaminas y coenzimas

-Metabolismo de glúcidos I. Glucólisis y fermentación

-Metabolismo de glúcidos II. Gluconeogénesis. Ruta de las pentosas fosfato      

-Principios de regulación metabólica     

-El ciclo del ácido cítrico

-Catabolismo de lípidos

-Fosforilación oxidativa

-Fotofosforilación          

-Oxidación de aminoácidos y producción de urea

-Biosíntesis de lípidos   

-Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y moléculas relacionadas         

-Regulación hormonal del metabolismo de los mamíferos           

-Integración del metabolismo de los mamíferos

-Metabolismo del ADN: biosíntesis         

-Metabolismo del ADN: mecanismos de reparación        

-Metabolismo del ARN 

-Metabolismo de las proteínas 

-Regulación de la expresión génica         

-Tecnologías de la información basadas en el ADN          

Seminarios, talleres y trabajos prácticos

Proteínas:

Seminario I: Estructura y secuenciación de proteínas.

Trabajo práctico I: SDS-PAGE.

Seminario II: Determinación de la concentración de proteínas.

Trabajo práctico II: Determinación de la concentración de proteínas

Seminario III: Técnicas de separación de proteínas.

Trabajo práctico III: Técnicas cromatográficas.

Ácidos nucleicos:

Seminario: Estructura de ácidos nucleicos.

Cinética enzimática:

Seminario: Características de las enzimas, teoría del análisis de cinética enzimática.

Trabajo práctico: Estimación del intervalo de tiempo para la medida de velocidad inicial.

Lípidos:

Seminario: estructura de lípidos

Hidratos de Carbono:

Seminario: Estructura de glúcidos. Cuantificación de glúcidos

Trabajo práctico: Determinación de la composición cuali-cuantitativa de una muestra de hidratos de carbono

Trabajo práctico. Glucólisis.

Taller de integración del metabolismo: Seminario-Clase de trabajo grupal.

Metodología de Enseñanza

Distribución de horas de clases teóricas y clases prácticas semanales:

– Total de horas semanales: 7.5 h.

– 3 h de teoría, dictadas en dos clases de 90 min cada una en el mismo día y separadas por un   intervalo de 30 min, y 4.5 h de clases prácticas como seminario o laboratorio.

– Cantidad de trabajos prácticos de laboratorio: 6 TPs de 4.5 h cada uno.

– Cantidad de seminarios: 6 de 4.5 h cada uno

– Taller integrador: 1 de 4.5 h

Bibliografía

• Nelson DL, y Cox MM. “Lehninger, Principios de Bioquímica”; Ed. Omega SA Barcelona 7º edición (2018).
• Stryer L, Berg JM y Tymoczko JL. “Bioquímica”. Ed. Reverté, 7 ª edición (2013).
• Mathews CK, van Holde KE, Appling DR y Anthony-Cahill SJ. Bioquímica. Ed. Pearson, 4º edición (2013).

• Nelson DL y Cox MM. “Lehninger, Principios de Bioquímica”; Ed. Omega SA Barcelona 7º edición (2019).
• Stryer L, Berg JM y Tymoczko JL. “Bioquímica. Con Aplicaciones Clínicas,”. Ed. Reverté, 7 ª edición (2013).
• Mathews CK, van Holde KE, Appling DR y Anthony-Cahill SJ. Bioquímica. Ed. Pearson, 4º edición (2013).

Los exámenes de Química Biológica General se rinden siguiendo el cronograma establecido por la Facultad, los lunes a las 12:00 h en el Departamento de Química Biológica (6º piso, Facultad de Medicina).

En caso de que el día lunes sea feriado, el examen se toma en el siguiente día hábil (martes o miércoles, según el tipo de feriado), en el mismo horario.

Para poder rendir examen final deben inscribirse previamente a través de la página web de la Facultad (sistema Guaraní) con al menos 72 h hábiles de anticipación (cierra la inscripción el miércoles a la noche de la semana anterior a la fecha del examen final).

El día del examen, deberán presentarse con un documento que acredite identidad (libreta universitaria o DNI).

Además, deberán traer, para entregar, un cuadernillo de cuatro hojas rayadas tamaño A4 o equivalente.

El examen libre consta de tres instancias:

1. Examen escrito sobre los temas dictados en seminarios y trabajos prácticos, con formato y contenido equivalente a los exámenes regulatorios.
2. Realización de un trabajo práctico y confección del informe correspondiente.
3. Examen final escrito que incluye, además, los temas dictados en las clases teóricas.

Se tomará examen libre tres veces al año durante los periodos de exámenes finales de julio, diciembre y febrero, de acuerdo con el Calendario Académico, según la siguiente modalidad:

• Semana previa a la primera fecha de examen final:

Lunes: examen escrito de contenidos de regulatorios (primera instancia). Debe ser aprobado para pasar a las siguientes instancias.

Jueves: trabajo práctico de laboratorio y entrega de informe (segunda instancia). En caso de no aprobarlo, podrá ser rendido nuevamente la siguiente semana.

• Semana de primera fecha de examen final: segunda oportunidad de rendir el trabajo práctico en caso de necesitarlo (jueves).
• Semana de segunda fecha de examen final: examen final escrito (tercera instancia, primera oportunidad).
• Semana de tercera fecha de examen final: examen final escrito (tercera instancia, segunda y última oportunidad).

El alumno que esté interesado en rendir Química Biológica en calidad de libre en las fechas de julio o diciembre deberá, sin excepción, ponerse en contacto con la cátedra TRES SEMANAS ANTES de la primera fecha de final del Calendario Académico, para inscribirse y recibir las indicaciones correspondientes. Para rendir el examen libre en febrero, deberá realizar una preinscripción en diciembre y confirmar la inscripción o cancelarla durante la última semana de enero.

Si aprobara las dos primeras instancias, deberá luego inscribirse al Final a través del SIU en calidad de libre.

Contactos:

Profesora Adjunta: Dra. Johanna Miquet: jmiquet@qb.ffyb.uba.ar

Profesora Adjunta: Dra. Ana Sotelo: aisotelo@qb.ffyb.uba.ar

Enviar correo electrónico a ambas direcciones.

Si habiéndose inscripto desistiera de presentarse debe avisarlo, ya que se prepara el material especialmente para la ocasión.  

A modo informativo, se transcribe el Artículo 8 de la resolución del Consejo Directivo acerca de las Normas de Regularización y Promoción de Asignaturas:

El examen en calidad de libre consta de:

1. a) Una prueba escrita eliminatoria sobre los temas de trabajos prácticos, la cual se aprueba con una nota mínima de 4 (cuatro) puntos. Esta prueba quedará archivada en la Secretaría de la respectiva Cátedra por un plazo mínimo de un año calendario.
2. b) Aprobada la prueba mencionada en el ítem a, y en un período no mayor a 15 días, el alumno realizará un trabajo práctico que deberá ser aprobado con una calificación mínima de 4 (cuatro) puntos. El alumno que desapruebe el trabajo práctico, tendrá la opción a rendirlo una vez más en un período de 15 a 30 días.
3. c) Los alumnos que aprobaron las instancias anteriores estarán en condiciones de rendir un examen final, escrito u oral, sobre los temas del programa de la asignatura. Este examen será rendido en la fecha de exámenes siguiente del calendario académico. En caso de resultar desaprobado podrá repetirse en una oportunidad más en la fecha de exámenes siguiente.
4. d) En ningún caso la aprobación de las exigencias de apartados a y b podrá equipararse a la condición de alumno regular.