GUIA DOCENTE DE LA ASIGNATURA DESCRIPTION OF …



|GUIA DOCENTE DE LA ASIGNATURA |

|DESCRIPTION OF INDIVIDUAL COURSE UNIT |

|English version [pic] |

|Nombre de la asignatura/módulo/unidad y código |Enzimología / 1611113 |

|Course title and code | |

|Nivel (Grado/Postgrado) |Grado |

|Level of course (Undergraduate/ Postgraduate) | |

|Plan de estudios en que se integra |Licenciatura en Bioquímica |

|Programme in which is integrated | |

|Tipo (Troncal/Obligatoria/Optativa) |Troncal |

|Type of course (Compulsory/Elective) | |

|Año en que se programa |1 |

|year of study | |

|Calendario (Semestre) | |

|Calendar (Semester) |1º Cuatrimestre (1 octubre 2007 – 25 enero 2008). Exámenes: 8 Febrero.2008 |

|Créditos teóricos y prácticos | |

|Credits (theory and practics) |3 teóricos + 2 prácticos |

|Créditos expresados como volumen total de trabajo| |

|del estudiante (ECTS) |5 ECTS (125 horas) |

|Number of credits expressed as student workload | |

|(ECTS) |*1 ECTS= 25 horas de trabajo. |

| |Ver más abajo actividades y horas de trabajo estimadas |

|Descriptores BOE | |

|Descriptors (main course contents) |Mecanismos de reacciones enzimáticas. Cinética enzimática. Activación e inhibición enzimática: efectos |

| |alostéricos y cooperativos. Métodos experimentales y tecnología de enzimas. Análisis enzimático. |

|Contenidos/descriptores/palabras clave | |

|Course contents/descriptors/key words |CONTENIDOS TEÓRICOS |

| | |

| |Descripción matemática del cambio químico: modelos termodinámicos y modelos cinéticos. Reacciones |

| |unidireccionales mono- y bimoleculares. Reacciones reversibles. Estimación de parámetros cinéticos. |

| |Cinética enzimática y modelos formales de catálisis. Modelo de Michaelis-Menten de aproximación al equilibrio. |

| |Modelo de briggs-Haldane de aproximación al estado estacionario. Linearización. Efecto del pH y de la |

| |temperatura. Extensión del modelo. |

| |Inhibición enzimática en el modelo de Michaelis-Menten. Inhibición competitiva. Inhibición acompetitiva. |

| |Inhibición no competitiva. Inhibición irreversible. |

| |Reacciones de múltiples sustratos. Mecanismo secuencial aleatorio. Mecanismo secuencial ordenado. Mecanismo de |

| |Theorell-Chance. Mecanismo ping-pong. Estimación de parámetros cinéticos en reacciones bisustrato. |

| |Enzimas alostéricas y modelos alostéricos. Indice de cooperatividad de Hill. Teoría de unión de ligandos. Modelos|

| |matemáticos. Modelo de Adair. Modelo alostérico concertado (MWC). Formalismo del modelo. Modelo alostérico |

| |secuencial (KNF). |

| |Análisis cinético de rutas metabólicas. Métodos de análisis. Linearización. Descripciones analíticas de sistemas |

| |lineales. Criterios de estabilidad. Soluciones numéricas y computacionales a los modelos lineales. Modelos no |

| |lineales de estado estacionario. Teoría de Control Metabólico. Formalismo general del modelo. |

| |Determinación experimental de parámetros cinéticos: Métodos espectrofotométricos, espectrofluorimétricos, |

| |radioquímicos. Medida de constantes de velocidad. Métodos de cinética rápida. Métodos de relajación. |

| |Caracterización de intermediarios catalíticos y etapas limitantes del proceso. Medida de constantes de |

| |asociación-disociación con ligandos. |

| |Principios de catálisis química y catálisis enzimática. El complejo enzima-sustrato. Cambios conformacionales, |

| |especificidad y naturaleza estereoquímica de la catálisis enzimática. Acoplamiento energético. |

| |Mecanismos moleculares de catálisis enzimática. Catálisis general ácido-base. Catálisis intramolecular. Efectos |

| |electrostáticos. Iones metálicos. Catálisis covalente. Catálisis electrofólica. Catálisis nucleofólica. Métodos |

| |experimentales. |

| |Tecnología de enzimas. Aislamiento purificación y caracterización de enzimas. Aplicaciones industriales |

| | |

| |CONTENIDOS PRÁCTICOS Y SEMIANRIOS |

| |Actividad enzimática. Determinación cuantitativa de la calidad catalítica de las enzimas. Métodos analíticos para|

| |la estimación de parámetros cinéticos. |

| |Naturaleza estadística e interpretación de los resultados experimentales. Resolución práctica de problemas |

| |cuantitativos en enzimología. Tratamiento analítico, gráfico y estadístico de datos de laboratorio. Diseño de |

| |experimentos en enzimología. |

| |Métodos numéricos en enzimología. Resolución numérica de ecuaciones diferenciales e integrales. Método de Euler. |

| |Métodos de Runge-Kutta. Modelos aproximados de sistemas enzimáticos. Simulación de procesos metabólicos. Empleo |

| |de recursos informáticos para la obtención de modelos en enzimología. |

| |Discusión de supuestos prácticos.- A lo largo del curso se propondrán y resolverán, de manera sistemática, |

| |problemas numéricos y casos prácticos de aplicación, relativos a los distintos contenidos incluidos en el |

| |temario. |

| |Discusiones temáticas sobre lecturas preceptivas.- A lo largo del curso se propondrán dos lecturas preceptivas de|

| |textos científicos que deberán ser analizados y debatidos en grupo en seminarios específicos. Finalmente se |

| |invitará al alumno a realizar un breve informe sobre cada uno de ellos, puntuables de cara a la evaluación final |

| |de la asignatura. |

|Objetivos (expresados como resultados de |El alumno sabrá/comprenderá: |

|aprendizaje y competencias) |Los conceptos fundamentales y métodos asociados al estudio formal de los procesos catalizados por enzimas, con |

|Objectives of the course (expressed in terms of |especial énfasis en los aspectos funcionales y cinéticos. |

|learning outcomes and competences) |Analizar y caracterizar cualitativa y cuantitativamente los mecanismos subyacentes a este tipo de procesos y los |

| |diferentes factores que inciden en la calidad catalítica de las enzimas. |

| |Analizar y caracterizar cualitativa y cuantitativamente los mecanismos inhibición y regulación enzimática, con |

| |especial énfasis en el fenómeno de alosterismo. |

| |Las estrategias más relevantes de análisis de rutas metabólicas |

| |Los mecanismos moleculares asociados al fenómeno catalítico y la naturaleza de las interacciones entre proteína y|

| |ligando en su doble vertiente estructural y dinámica. |

| |Los fundamentos básicos de la tecnología de enzimas y sus principales aplicaciones biomédicas e industriales. |

| |Los métodos básicos de cálculo, analíticos y numéricos, necesarios para la comprensión de textos y científicos y |

| |protocolos de laboratorio, la formulación y contraste de hipótesis, el diseño de experimentos y la interpretación|

| |de resultados experimentales en el campo de la enzimología. |

| | |

| | |

| |El alumno será capaz de: |

| |Construir modelos formales de procesos enzimáticos y deducir sus ecuaciones de velocidad mediante métodos |

| |analíticos. |

| |Diseñar estrategias experimentales para deducir los posibles mecanismos subyacentes y estimar cuantitativamente |

| |los parámetros característicos de un sistema enzimático mono o bisustrato. |

| |Emplear diferentes recursos conceptuales e informáticos para implementar modelos de simulación numérica |

| |aproximada de enzimas individuales o fragmentos de rutas metabólicas. |

| |Resolver problemas numéricos relativos a cinética enzimática, inhibición y alosterismo. |

| |Entender literatura especializada sobre aspectos cinéticos o termodinámicos de procesos catalizados por enzimas. |

| | |

|Prerrequisitos y recomendaciones (E, esencial; R,| |

|recomendado; H, ayuda) |E: Conocimientos de química general y análisis matemático básico |

|Prerequisites and advises (E, essential; R, |R: Traducción de textos científicos en inglés y empleo de hojas de cálculo |

|recommended; H, helpful) |H: Entornos de programación de ordenadores |

|Bibliografía recomendada | |

|Recommended reading |NUÑEZ DE CASTRO I. Enzimología. Ediciones Pirámide, Madrid, 2001. |

| |CORNISH-BOWDEN A. Analysis of Enzyme Kinetic Data. Oxford University Press, 1995. |

| |BOMMARIUS A.S., RIEBEL B.R. (eds.) Biocatalysis: Fundamentals and Applications. Wiley-VCH, New York, 2004. |

| |COPELAND RA. Enzymes. Wiley-VCH, New York, 2000. |

| |FERSHT A. Structure and Mechanism in Protein Science. W.H. Freeman and Co., New York, 1999. |

| |GERHARTZ W. Enzymes in Industry. Production and Applications. VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1990. |

| |MARANGONI A. Enzyme Kinetics: A Modern Approach. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2003. |

| |MIKKELSEN S.R., CORTÓN E. Bioanalytical Chemistry. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2004. |

| |CÁRDENAS J., FERNÁNDEZ E., GALVÁN F., MÁRQUEZ A.J., VEGA J.M. Problemas de Bioquímica. Ed. Alhambra, Madrid, |

| |1988. |

|Métodos docentes | |

|Teaching methods |La impartición de esta asignatura se llevará a cabo mediante clases magistrales y sesiones de discusión y |

| |análisis de supuestos experimentales*, resolución de problemas numéricos, lecturas preceptivas y casos prácticos.|

| | |

| |Adicionalmente, se invitará al alumno a llevar a cabo una serie de actividades de carácter opcional, todas ellas |

| |evaluables, que se incardinan en una de las siguientes categorías: |

| |Revisión bibliográfica y exposición oral de un tema monográfico. A criterio del profesor, se podrán proponer para|

| |este propósito alguno de los temas de la segunda parte del temario de la asignatura (epígrafes 6 al 10 de los |

| |contenidos teóricos). |

| |Desarrollo de un modelo de simulación por ordenador mediante empleo de hojas de cálculo o entornos de |

| |programación adecuados |

| |Elaboración de guías o manuales detallados de uso sobre recursos informáticos, bases de datos o portales de |

| |Internet en el ámbito de la enzimología en cualquiera de sus vertientes (investigación, docencia, laboratorio o |

| |aplicaciones biomédicas o industriales) |

| |Informes sobre las lecturas preceptivas propuestas a lo largo del curso |

| |Colecciones de problemas resueltos y explicados (sobre los que se llevará a cabo un examen opcional a final de |

| |curso) |

| | |

| |El alumno deberá llevar a cabo, además, una serie de lecturas preceptivas de artículos originales asignados por |

| |el profesor, sobre los que deberá elaborar un informe o trabajo bibliográfico y sobre los que efectuará una |

| |presentación oral hacia el final del curso |

| |(*) - Al comienzo del curso, el alumno recibirá una colección de supuestos experimentales y casos reales tomados |

| |de la bibliografía, que tendrá que analizar, evaluar o resolver, en ocasiones bajo la tutela del profesor y en |

| |otras de manera autodidacta o en grupo. El sentido de esta actividad central de la asignatura es estimular y |

| |desarrollar en el alumno la capacidad de diseñar y evaluar estrategias experimentales en el campo de la |

| |Enzimología. |

|Actividades y horas de trabajo estimadas |Actividad |h.presenciales |h.presenciales fuera|Factor de trabajo |h. trabajo |h. totales |

|Activities and estimated workload (hours) | |aula |del aula |del alumno |del alumno | |

| | | | | | | |

| |Lecciones magistrales |20 | |1 |20 |40 |

| | | | | | | |

| |Prácticas |18 | |0,5 |9 |27 |

| |(laboratorio, seminarios, | | | | | |

| |etc.) | | | | | |

| | | | | | | |

| |Exposición trabajos |2,5 | |15 |37,5 |40 |

| | | | | | | |

| |Exámenes |3 | |5 |15 |18 |

| | | | | | | |

| |Total |43,5 | | |81,5 |125 |

|Tipo de evaluación y criterios de calificación |Examen final teoría sobre supuestos prácticos (con posibilidad de consultar documentación) 45 - 100% * |

|Assessment methods and criteria |Elaboración y exposición de trabajos 0 - 30 % * |

| |Lecturas preceptivas y grupos discusión 0 - 10% * |

| |Resolución problemas numéricos 0 - 15% * |

| | |

| |(*) La evaluación se llevará a cabo a partir de un examen final preceptivo que debe superarse con una puntuación |

| |mínima de 5,0 y que estará integrado por preguntas cortas de razonamiento, demostración formal de proposiciones, |

| |discusión de supuestos prácticos y resolución de problemas numéricos. Los tres criterios restantes son de |

| |carácter optativo y sus pesos respectivos se computarán de manera independiente y positiva sobre la nota base |

| |obtenida en el examen final de teoría. |

|Idioma usado en clase y exámenes |Español |

|Language of instruction | |

|Enlaces a más información |Acceso identificado del alumno a la Web de la Universidad de Granada (ugr.es) |

|Links to more information | |

|Nombre del profesor(es) y dirección de contacto |Hilario Ramírez Rodrigo |

|para tutorías |Correo electrónico: hilario@ugr.es |

|Name of lecturer(s) and address for tutoring |Oficina: Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Ciencias., Campus Fuentenueva, 18071 |

| |Granada |

| | |

| | |

| | |

|Mecanismos para la garantía de la calidad |Encuestas de opinión/satisfacción |

|(Quality assurance mechanisms) | |

|PLANIFICACIÓN ACTIVIDADES |

|Planning |

|Semana |Horas clase |Actividades |Contenidos |

|1 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Introducción a los sistemas bioquímicos. Descripción |

| | |Seminario (1 hora) |matemática del cambio químico: modelos termodinámicos y modelos |

| | |Trabajo alumno (4 horas) |cinéticos. |

| | | |Seminario: Determinación cuantitativa de la calidad catalítica de |

| | | |las enzimas. Introducción. Orientación sobre la realización de |

| | | |trabajos opcionales en la asignatura y reparto de temas y lecturas |

| | | |preceptivas. |

|2 |1 |Lección magistral (1 horas) |Lección: Repaso de cinética química. Deducción e integración |

| | |Trabajo alumno (2,5 horas) |analítica de las ecuaciones de velocidad de sistemas químico |

| | | |elementales. |

|3 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Cinética enzimática y modelos formales de catálisis. Modelo|

| | |Seminario (1 hora) |de Michaelis-Menten de aproximación al equilibrio. Modelo de |

| | |Trabajo alumno (4 horas) |briggs-Haldane de aproximación al estado estacionario. |

| | | |Seminario: Determinación cuantitativa de la calidad catalítica de |

| | | |las enzimas. Métodos analíticos y análisis gráfico de resultados. |

|4 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Linearización. Efecto del pH y de la temperatura. Extensión|

| | |Seminario (1 hora) |del modelo de Michaelis-Menten. |

| | |Trabajo alumno (4 horas) |Seminario: Naturaleza estadística e interpretación de resultados |

| | | |experimentales. |

|5 |4 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Inhibición enzimática en el modelo de Michaelis-Menten. |

| | |Seminario (1 hora) |Inhibición competitiva. Inhibición acompetitiva. Inhibición no |

| | |Discusión lectura preceptiva (1 hora) |competitiva. Inhibición irreversible. |

| | |Trabajo alumno (4,5 horas) |Discusión en grupo sobre la primera lectura preceptiva. |

|6 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Reacciones de múltiples sustratos. Mecanismo secuencial |

| | |Seminario (1 hora) |aleatorio. Mecanismo secuencial ordenado. Mecanismo ping-pong. |

| | |Trabajo alumno (5,5 horas) |Estimación de parámetros cinéticos en reacciones bisustrato. |

| | | |Seminario: Recursos informáticos y empleo de métodos numéricos en |

| | | |enzimología. Introducción. |

|7 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Alosterismo. Enzimas alostéricas y modelos alostéricos. |

| | |Seminario (1 hora) |Indice de cooperatividad de Hill. Teoría de unión de ligandos. |

| | |Trabajo alumno (5,5 horas) |Modelos matemáticos. Modelo de Adair. Modelo alostérico concertado |

| | | |(MWC). |

| | | |Seminario: Recursos informáticos y empleo de métodos numéricos en |

| | | |enzimología. Métodos numéricos de integración y diferenciación. |

|8 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Análisis cinético de rutas metabólicas. Descripciones |

| | |Seminario (1 hora) |analíticas de sistemas lineales. Soluciones Teoría de Control |

| | |Trabajo alumno (5,5 horas) |Metabólico. numéricas y computacionales. |

| | | |Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución de |

| | | |problemas. |

|9 |4 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Determinación experimental de parámetros cinéticos. |

| | |Seminario (2 horas) |Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución de |

| | |Discusión lecturas preceptivas (1 hora) |problemas. |

| | |Trabajo alumno (6 horas) |Discusión en grupo sobre la segunda lectura preceptiva. |

|10 | |Trabajo alumno (3 horas) | |

|11 |3 |Lección magistral (2 horas) |Lección: Principios de catálisis química y catálisis enzimática. El |

| | |Seminario (1 hora) |complejo enzima-sustrato. Cambios conformacionales, especificidad y |

| | |Trabajo alumnos (8,5 horas) |naturaleza estereoquímica de la catálisis enzimática. Acoplamiento |

| | | |energético. Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución|

| | | |de problemas. |

|12 |2 |Lección magistral (1 horas) |Lección: Mecanismos moleculares de catálisis enzimática. |

| | |Seminario (1 hora) |Preparación de examen asistida por el profesor |

| | |Presentación trabajos alumnos |Presentación trabajos alumnos |

| | |Trabajo alumnos (7,5 horas) |Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución de |

| | | |problemas. |

|13 |2 |Seminario (2 horas) |Preparación de examen asistida por el profesor |

| | |Presentación trabajos alumnos |Presentación trabajos alumnos. |

| | |Trabajo alumnos (7 horas) |Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución de |

| | | |problemas. |

|14 |2 |Seminario (2 horas) |Preparación de examen asistida por el profesor |

| | |Presentación trabajos alumnos |Presentación trabajos alumnos |

| | |Trabajo alumnos (7 horas) |Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución de |

| | | |problemas. |

|15 |2 |Seminario (2 horas) |Preparación de examen asistida por el profesor |

| | |Presentación trabajos alumnos |Presentación trabajos alumnos |

| | |Trabajo alumnos (7 horas) |Seminario: Discusión de supuestos prácticos y resolución de |

| | | |problemas. |

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