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Temas de bioquímica I...

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ciencias Químicas

LICENCIATURA EN QUÍMICO FARMACOBIÓLOGO

AREA: CIENCIAS NATURALES (Bioquímica – Alimentos)

ASIGNATURA: BIOQUÍMICA I (MOLECULAR) SEM

CÓDIGO:QFBS022

CRÉDITOS: 7

FECHA: ENERO 2018

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Bioquímica I (Molecular)

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ciencias Químicas NIVEL EDUCATIVO: NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO: MODALIDAD ACADÉMICA: NOMBRE DE LA ASIGNATURA: UBICACIÓN:

Licenciatura Licenciatura en Químico Farmacobiólogo Presencial BIOQUÍMICA I (MOLECULAR) Nivel Básico

CORRELACIÓN: – ASIGNATURAS PRECEDENTES:

Química Analítica Básica, Química Orgánica I (Paralela)

– ASIGNATURAS

Bioquímica II, Bromatología, Biotecnología

–

Química Analítica Básica, Química Orgánica Responsabilidad, puntualidad, trabajo en equipo Tolerancia hacia los compañeros, interés por los compañeros y la asignatura, compromiso con la que será su profesión

CONSECUENTES: CONOCIMIENTOS

– HABILIDADES Y ACTITUDES – VALORES PREVIOS: CARGA HORARIA DEL ESTUDIANTE

CONCEPTO

HORAS TEORIA Y PRÁCTICA. HORAS DE PRÁCTICA PROFESIONAL CRÍTICA. HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE. TOTAL

2

HORAS POR PERIODO (PERIODO = 16 SEMANAS) 96 (4 HT/Semana = 72 2 HP/Semana = 36 0 0 108

NUMERO DE CREDITOS

7 0 0 7

Bioquímica I (Molecular)

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ciencias Químicas 3.- REVISIONES Y ACTUALIZACIONES

Autores:

D. C. Patricia Aguilar Alonso D. C. Raúl Ávila Sosa Sánchez M. C. Rosa Ma. Dávila Márquez M. C. Gonzalo A. Flores Mendoza M.C. Leticia García Albarrán M. C. Francisco González Salomé M. C. Martín Lazcano Hernández M. C. Armando Mena Contla D. C. Laura Morales Lara D. C. Addí Rhode Navarro Cruz D. C. Ivonne Pérez Xochipa M. C. Eustoquia Ramos Ramírez Q.F.B. Obdulia Vera López

Fecha de diseño:

JUNIO 2010

Fecha de la última actualización: Fecha de aprobación por parte de la academia de área Fecha de aprobación por parte de CDESCUA Fecha de revisión del Secretario Académico

ENERO 2018

Revisores

Sinopsis de la revisión y/o actualización:

NOVIEMBRE 2016 NOVIEMBRE 2016 NOVIEMBRE 2016 D. C. Patricia Aguilar Alonso M. C. Raúl Ávila Sosa Sánchez M. C. Rosa Ma. Dávila Márquez M. C. Gonzalo A. Flores Mendoza M.C. Leticia García Albarrán M. C. Francisco González Salomé M. C. Martín Lazcano Hernández M. C. Armando Mena Contla M. C. Laura Morales Lara D. C. Addí Rhode Navarro Cruz M.C. Nohemi Melgoza Palma M. C. Ivonne Pérez Xochipa M. C. Eustoquia Ramos Ramírez D.C. Sandra Luz Cabrera Hilerio Q.F.B. Obdulia Vera López Se adecuó al formato solicitado por la DGES incorporando la aportación de los ejes transversales a esta asignatura.

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Bioquímica I (Molecular)

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ciencias Químicas

PRESENTACIÓN Este Curso introduce al alumno al estudio químico de las moléculas que están presentes en un organismo, formando, a partir de pequeñas estructuras otras más complejas que obedecen leyes fisicoquímicas al igual que cualquier molécula presente en la naturaleza. Se estudian moléculas como los aminoácidos, su comportamiento químico y su función como predecesores de proteínas, estas últimas, importantes por la gran variedad de funciones que desempeñan y en particular como catalizadores biológicos que permiten la realización de reacciones que mantienen vivo a un organismo. Otras moléculas importantes a estudiar serán, las responsables del transporte de energía en los organismos y finalmente se estudiarán a los carbohidratos desde su aspecto químico. Todos estos conocimientos permitirán el estudio funcional de las moléculas y sus interacciones en un organismo, aspectos que se abordarán en la Bioquímica II. El estudio de las moléculas desde el punto de vista bioquímico tiene aplicación en materias como la Inmunología, Microbiología, Bacteriología, Fisiología, y Bromatología por citar algunas. 5. PROPÓSITO: El alumno examina los principales conceptos de Bioquímica molecular mediante el análisis de las características de las biomoléculas que están presentes en los seres vivos para reconocer su importancia en los procesos biológicos. Desarrolla cualidades positivas hacia el trabajo en equipo, y valora la importancia de éste a través de la convivencia con sus compañeros y profesor, para desempeñarse con éxito profesional con una formación integral con sentido ético, sustentabilidad con el medio ambiente y con responsabilidad social, cumpliendo así con su perfil de egreso universitario y de la licenciatura.

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Bioquímica I (Molecular)

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ciencias Químicas 6. COMPETENCIAS PROFESIONALES: 1. Examina la importancia de la Bioquímica a través del análisis de las ciencias con las cuales se relaciona para comprender diversas áreas de las ciencias químico biológicas y su aplicación en química clínica, farmacia, alimentos entre otras. 2. Analiza el comportamiento de los aminoácidos mediante la identificación de las características anfotéricas, reacciones y los métodos con los que pueden ser separados e identificados, para explicar la función de péptidos y proteínas. 3. Integra los conceptos fisicoquímicos que afectan a las proteínas y enzimas, mediante el conocimiento de los diferentes factores que influyen en su estabilidad, para aplicar las técnicas adecuadas en su purificación, y explicar el papel de las enzimas en el metabolismo celular. 4. Valora el papel de los carbohidratos en los organismos, mediante el análisis de sus características químicas y reacciones, para describir sus funciones como fuente de energía celular. 5. Estima la relevancia de los lípidos y ácidos nucleicos a través del análisis de sus características estructurales, para describir sus funciones en los organismos.

METODOLOGÍA Este curso se fundamenta en el enfoque participativo, propositivo y autoevaluativo requerido en cualquier proceso de enseñanza - aprendizaje donde los involucrados de este evento (facilitador y alumnos) tienen la misma responsabilidad para alcanzar el éxito en la tarea. Se contará con el apoyo de lectura de artículos y discusión de los mismos, tareas e investigaciones de temas relacionados. Para el óptimo aprovechamiento de los participantes y una mejor dinámica de trabajo se espera de los asistentes: Puntualidad, atención, participación y aportación, todo en un marco de respeto.

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Bioquímica I (Molecular)

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BIBLIOGRAFÍA • BOHINSKY, R.C. Bioquímica. 5ª Edición. E.U.A. Addison - Wesley Iberoamericana, S. A. • LEHNINGER, A. L. Bioquímica 2ª Edición España (Barcelona) Ediciones Omega S.A. • RAWN, J.D. Bioquímica Tomos I y II 1ª Edición Mc. Graw Hill Interamericana de España • STRYER L. Bioquímica 3ª Edición España Editorial Reverté, S .A. • HERRERA, E. Bioquímica 1ª Edición España Interamericana, S. A. • HORTON, MORAN, OCHS, RAWN, SCRIMGEOUR. Bioquímica 1ª Edición México Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. • MATHEWS, VAN HOLDE. Bioquímica Mc. Graw Hill Interamericana

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Bioquímica I (Molecular)

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ciencias Químicas CRITERIOS DE EVALUACIÓN PORCENTAJE

CRITERIOS

Realizará y aprobará las prácticas de LABORATORIO con una calificación mínima de 7.0 (cada práctica contiene un objetivo específico que implica la aplicación de la teoría y/o actividad a realizar) TEORÍA Exámenes

La calificación obtenida en el laboratorio representa 20% de su calificación final además de conferir el derecho a ser evaluado globalmente en la asignatura, el 80% restante se conforma con actividades realizadas en la teoría.

80% Realizar y aprobar exámenes parciales referentes a la teoría, con una calificación mínima de 7.0; El promedio de sus calificaciones representa el 50% de su evaluación Realizar trabajos de investigación complementarios a los Trabajos de investigación temas tratados en clase, representa el 10% de su evaluación Seminarios Presentar y discutir en forma grupal en clase permitirá contrastar la información obtenida por cada equipo, representa el 10% de su evaluación Participación activa Participar en clase mediante preguntas y/o respuestas relacionadas con el tema expuesto, representa el 10% de su evaluación Elaboración de modelos Elaborar y presentar en una exposición modelos relacionados con la unidad estudiada, representa el 10% de su evaluación. Realizar ejercicios relacionados con la unidad estudiada, Tareas representa el 10% de su evaluación Búsqueda de datos en Presentar información obtenida y seleccionada de la web, Internet representa 10% de su evaluación Discusión de artículos Leer y discutir artículos referentes a los temas del curso (proporcionados por el profesor o propuestos por los alumnos), representa el 10% de su evaluación Autoevaluación Reflexionar de forma crítica sobre su desempeño, representa 10% de su evaluación Los porcentajes de las actividades realizadas desde el punto 2 son acordadas por el facilitador y los alumnos al inicio del curso haciendo que la suma sea 100% que después se considera como el 80% de la teoría

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Bioquímica I (Molecular)

BUAP: Facultad de Ciencias Químicas Departamento: Bioquímica – Alimentos Licenciatura en Químico Farmacobiólogo

CONTENIDO TEMÁTICO UNIDAD UNIDAD I ESTUDIO Y RELACIONES DE LA BIOQUÍMICA

(4 HORAS)

OBJETIVO ESPECÍFICO • Los alumnos definirán Bioquímica y relacionarán a esta con los diferentes campos científicos en que se aplica, ejemplificando cada relación establecida. • Los alumnos relacionarán a los bioelementos con las diferentes biomoléculas que forman; asociando a los diferentes componentes celulares con su función de manera inequívoca. • Los alumnos explicarán basándose en las propiedades fisicoquímicas del agua, la importancia de esta en los organismos vivos con precisión

CONTENIDO TEMÁTICO A)

Definición

de

Bioquímica B)

Aplicación

de

la

Bioquímica C)

Estructura y función

celular D)

El agua y su función

biológica

INTRODUCCIÓN La Bioquímica es una ciencia relativamente joven que se inicia como tal a fines del siglo XIX, etimológicamente significa "Química de la vida", término que a primera vista no proporciona una visión clara de su campo de estudio, en los siguientes párrafos se presenta un panorama general de este, su importancia y relación con otras áreas del conocimiento humano. En la definición etimológica señalamos que la ciencia que nos ocupa estudia la Química de la Vida, esto nos conduce a una pregunta ¿Qué es la vida? La vida ha sido definida siempre en términos de algunas propiedades que presentan los organismos vivos, como son: el crecimiento, el desplazamiento, la irritabilidad, la reproducción, etc. Sin embargo hay materia no viva que presenta alguna de estas propiedades, por ejemplo, los cristales crecen. Es pues fácil observar la dificultad de definir a la vida y sin embargo, todos diferenciamos a un ser vivo de uno no vivo, aún más sabemos que el término "vivo" involucra una serie de fenómenos complejos asociados a todos los organismos que existen. El tratar de estudiar los fenómenos que presenta cada organismo en particular significa un reto enorme y a veces infructuoso, el problema se simplifica al observar que existen características fundamentales que comparten los organismos más sencillos con aquellos más complejos la

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Bioquímica I (Molecular)

BUAP: Facultad de Ciencias Químicas Departamento: Bioquímica – Alimentos Licenciatura en Químico Farmacobiólogo

primera; el hecho de estar formados por células (estructuras independientes que poseen todas las propiedades de la vida), segundo que en las células existen un grupo reducido de moléculas que desempeñan en conjunto las funciones propias de la célula. Por lo tanto, si queremos

comprender que es la vida debemos comprender las bases moleculares de las actividades celulares. CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVA Los seres vivos están formados por moléculas inanimadas que cumplen las mismas leyes físicas y químicas que cualquier otra molécula, sin embargo presentan atributos especiales que les permiten mantener el estado de vida y que se presentan a continuación.

1. Es compleja pero con un alto grado de organización El atributo más sobresaliente de los seres vivos es, quizá, su complejidad y su alto grado de organización. Poseen estructuras internas intrincadas, que contienen muchas clases de moléculas complejas. Se presentan, además, en una variedad asombrosa de especies diferentes. Por contraste, la materia inanimada de su entorno, representada por el suelo, el agua y las rocas, está constituida, habitualmente, por mezclas casuales de compuestos químicos sencillos, y su organización estructural es más bien escasa 2. Cada componente tiene una función específica En segundo lugar, cada una de las partes componentes de un organismo vivo cumple un propósito o función específicos. Ello es cierto, no solamente en lo referente a estructuras intracelulares, tales como el núcleo y la membrana celular, sino también para los compuestos químicos individuales de la célula, como son los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. En los organismos vivos, es completamente legítimo preguntarse, cual es la función de una molécula determinada. En cambio, carece de sentido plantear dicha pregunta en relación a la materia inerte. 3. Extrae y transforma la energía del entorno para realizar sus funciones vitales En tercer lugar, los organismos vivos poseen la capacidad de extraer y transformar la energía de su entorno, que utilizan, juntamente con materia primas sencillas, para construir y mantener sus propias e intrincadas estructuras. Pueden realizar, además, otras formas de trabajo útil, como por ejemplo, el esfuerzo mecánico de la locomoción. La materia inanimada no posee esta capacidad de emplear la energía externa para mantener su propia organización estructural. De

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hecho, habitualmente, se degrada a un estado más desordenado cuando absorbe energía externa, ya sea en forma de calor o de luz. 4. Forma réplicas exactas de sí misma

El atributo más extraordinario de los organismos vivos, es su capacidad de producir una réplica exacta de sí mismos, propiedad que puede considerarse como la quinta esencia de la vida. El conjunto de la materia inanimada que nos es familiar, no muestra la capacidad de reproducirse, de generación en generación, en formas idénticas en masa, forma y estructura interna. ¿Cómo es que la materia viva se diferencia, de un modo tan radical, de la inerte, que también está constituida por la misma clase de moléculas inanimadas? ¿Por qué los organismos vivos son algo más que la suma de sus partes inanimadas? La Bioquímica tiene como finalidad determinar de qué manera el conjunto de moléculas que integran a una célula interactúan para mantener el estado de vida. Las moléculas que forman a los seres vivos además de obedecer los principios químicos y físicos conocidos, se rigen por una serie de principios a los que colectivamente se les denomina lógica molecular de la vida: 1.- En la organización molecular de la célula, existe una simplicidad fundamental Al revisar la tabla periódica de los elementos, es notorio que no todos forman parte de los organismos ¿por qué? Si consideramos la propuesta del origen de la vida presentada por Oparin, los elementos que forman a los organismos debieron cumplir algunas características para formar parte de los mismos; a saber: a) Ser los más abundantes, b) Tener estabilidad nuclear y c) Al reaccionar formar moléculas muy estables e hidrófilas. Sólo los elementos que cumplieron estas cualidades forman hoy día parte de los organismos y son los siguientes.

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CLASIFICACIÓN DE LOS BIOELEMENTOS POR SU PRESENCIA Y CANTIDAD EN LOS ORGANISMOS

Presentes en todos los organismos Bioelementos

Iones Na+

O2 C

K+

Principales 2 - 60 %

H2

Trazas 0.02 -0.1 %

Mg+2 Ca+2

N2 P

Cl-

Trazas

S Mn+2 Fe+2 Ultratraza Menos del 0.001 %

Co+2 Cu+2 Zn+2

Presentes en algunos organismos B

Al

Si

V

Mo

I

Ni

Cr

F

Se

Sn

As

Ultratraza

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CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRINCIPALES (C, N2, H2, O2) 1. Forman enlaces covalentes 2. Originan una gran variedad de moléculas estables dado que son elementos muy ligeros y esto hace que los enlaces sean muy fuertes 3. Los átomos de carbono unidos covalentemente forman el esqueleto de gran variedad de moléculas orgánicas 4. Los compuestos de carbono de los organismos vivos están relativamente reducidos 5. Las moléculas orgánicas de la materia viva son ricas en energía 6. La combinación de S, C, N2, O2, H2, origina diferentes grupos funcionales.

GRUPOS FUNCIONALES PRESENTES EN LAS BIOMOLÉCULAS H R

H H

C

R

H

C

C

C

OH

ó

R

OH

O ó

H

Alquenos

O C

R

H

H

Alcanos

R

H

R

CHO

H

Aldehido (Carbonilo)

R

C

Alcohol

ó

R

COOH

R

NH2

Amina

OH

R

SH

Tiol

Ácido (Carboxilo )

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BUAP: Facultad de Ciencias Químicas Departamento: Bioquímica – Alimentos Licenciatura en Químico Farmacobiólogo O R

COOH + R

Ácido

OH

C

R

O

R + H2O

Éster

Alcohol

O R

COOH + R

Ácido

NH2

R

Amina

C

NH

R + H2O

Amida O

R

COOH + R

Ácido

R

SH

C

S

R + H2O

Tioéster

Tiol

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