Enzymology

-Describir e identificar las características generales de las enzimas.
-Identificar los factores que afectan a la actividad enzimática.
-Definir y aplicar los métodos de ensayo de la actividad enzimática.
-Examinar los métodos de aislamiento y purificación de enzimas.

Teoría:

Tema 1: Las enzimas como catalizadores biológicos. Nomenclatura y clasificación.
Concepto de enzima, perspectiva histórica; conceptos y términos relacionados. Características de la catálisis enzimática: especificidad; eficiencia catalítica; regulación. Mecanismos de acción enzimática. Diseño de nuevas enzimas. Isoenzimas. Sistemas multienzimáticos.

Tema 2: Coenzimas.
Características generales de coenzimas, cofactores y grupos prostéticos. Relación con las vitaminas.
Coenzimas de oxidorreducción. Coenzimas de transferencia de grupos funcionales.

Tema 3: Cinética de las reacciones enzimáticas.
Cinética de las reacciones monosustrato. Modelos cinéticos de Michaelis-Menten y de Briggs-Haldane. Determinaciones gráficas de Km y Vmax. Unidades de actividad enzimática. Factores que afectan la velocidad de una reacción catalizada por enzimas. Significado de los parámetros cinéticos Km, Vmax y Kcat. Poder catalítico de una enzima..

Tema 4: Modificación de la actividad enzimática: efecto del entorno físico.
Efecto del pH: pH y estabilidad enzimática; ionización de residuos esenciales; influencia del pH sobre los parámetros cinéticos. Efectos de la temperatura, polaridad del disolvente y fuerza iónica. Estabilidad térmica de las enzimas. Inactivación por calor.
Inhibición de la catálisis enzimática. Tipos e importancia de los inhibidores enzimáticos. Inhibición por exceso de sustrato. Inhibición por producto. Inhibición irreversible: tipos, sustratos suicidas.
Activación enzimática.

Tema 5: Regulación de la actividad enzimática: alosterismo.
Cooperatividad y alosterismo. Efectos homo y heterotrópicos.
Modelos moleculares que explican la cooperatividad. Modelo de simetría o concertado de Monod-Wyman y Changeux (MWC). Modelo secuencial de Kosland, Nemethy y Filmer (KNF).
Modelos matemáticos que explican la cooperatividad. Detección y medida de la cooperatividad. Ecuaciones de Hill y de Adair. Representaciones gráficas.

Tema 6: Regulación de la actividad enzimática: modificaciones covalentes de las enzimas.
Importancia biológica. Conceptos de modificación covalente, segundo mensajero y activación en cascada. Tipos de modificación covalente. Fosforilación de proteínas: quinasas. Proteín fosfatasas. Interrelaciones entre sistemas quinasa-fosfatasa. ADP-ribosilación. Adenililación. Activación proteolítica de enzimas; ejemplos representativos: enzimas digestivas, caspasas y apoptosis.

Tema 7: Cinética de las reacciones bisustrato.
Clasificación de los mecanismos de reacción. Tratamientos matemáticos y análisis gráficos: mecanismo secuencial ordenado; mecanismo secuencial al azar; mecanismo de Theorell-Chance; mecanismo de doble desplazamiento (ping-pong). Métodos para determinar los mecanismos de las reacciones bisustrato.

Tema 8: Estrategias de expresión de la actividad enzimática.
Regulación de la síntesis y degradación de la enzima. Sistemas enzimáticos organizados e Isoenzimas. Complejos multienzimáticos.

Tema 9: La mezcla de reacción en la determinación de la actividad enzimática.
Métodos de medida de la velocidad de reacción y de las constantes de velocidad. Técnicas de medida de la actividad enzimática: espectrofotometría, fluorescencia, métodos radioactivos. Reacciones acopladas.

Tema 10: Métodos de aislamiento y purificación de enzimas.
Extracción y purificación. Concepto de purificación enzimática. Rotura de células y tejidos. Naturaleza del medio de extracción y protección de la actividad. Concentración y purificación de las enzimas. Aplicaciones de técnicas cromatográficas y electroforéticas (desnaturalizante, capilar, isoelectroenfoque) a la purificación de enzimas, reconocimiento mediante western-blotting.

Prácticas:

1.- Extracción de enzimas libre de células mediante homogeneización, centrifugación, separación cromatográfica.
2.- Electroforesis desnaturalizante y western-blotting.
3.- Determinación de la actividad enzimática. Estudio del efecto del pH.
4.- Determinación de los parámetros cinéticos de una enzima en presencia y en ausencia de un inhibidor.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

- NÚÑEZ DE CASTRO, IGNACIO. Enzimología. Ediciones Pirámide. Madrid 2012.
- PRICE, NICHOLAS C. y STEVENS, LEWIS. Fundamentals of Enzymology: The Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. 3rd Ed. Oxford University Press. New York 2000.
- CORNISH-BOWDEN, ATHEL. Fundamentals of Enzyme Kinetics. 4th Ed. Wiley-Blackwell, Weinheim 2012.
- FERSHT, ALAN. Structure and Mechanism in Protein Science: A Guide to Enzyme Catalysis and Protein Folding.W.H. Freeman and Company. New York 1999.
- SEGEL, IRWIN H. Enzyme kinetics: behaviour and analysis of rapid equilibrium and steady state enzyme systems. John Wiley & Sons, New York 1993.
- NELSON, D.L. & COX, M.M., Lehninger Principios de Bioquímica, 7ª ed., Ed. Omega, Barcelona, 2018.
- TYMOCZKO, J.L., BERG, J.M. & STRYER, L., Bioquímica, 7ª ed., Ed. Reverté; Barcelona, 2012 (versión electrónica).
- VOET, D., VOET, J. & PRAT, C.W., Fundamentos de bioquímica: la vida a nivel molecular. 4ª ed., Ed. Panamericana, Buenos Aires, 2016 (versión electrónica).
- MCKEE, T. & MCKEE, J.R. Bioquímica: las bases moleculares de la vida. 7ª ed., Ed. McGRawHill Interamericana, México, 2020 (versión electrónica).
- HERRERA, E., RAMOS, M.P., VIANA, M., Bioquímica básica. Ed. Elsevier, Barcelona, 2014

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

- GE Healthcare, Principles & Methodology Handbooks (acceso libre)
https://www.cytivalifesciences.com/en/es/support/handbooks
- SEBBM: Videos y experimentos on-line
https://www.sebbm.es/web/es/divulgacion/rincon-profesor-ciencias/recurs…

Con06: Comprender en profundidad los principales procesos fisiológicos y metabólicos de los organismos multicelulares, así como identificar y explicar las bases moleculares y la regulación de dichos procesos.
Con10: Adquirir conocimientos y distinguir las distintas aplicaciones de los principales métodos experimentales y de instrumentación.
H/D03: Utilizar los principios químicos y termodinámicos de la biocatálisis y el papel de las enzimas en el funcionamiento de las células y organismos.
Comp04: Actuar con profesionalidad rigiéndose por principios éticos, de rigor científico y de desarrollo sostenible.
Comp07: Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y de la comunicación.

- Las clases expositivas o magistrales (30 horas) serán impartidas por los profesores encargados de la materia, empleando presentaciones audiovisuales por ordenador con proyector de vídeo, con la ayuda de anotaciones en el encerado.
- Las clases prácticas de laboratorio (15 horas) incluirán una introducción teórica y guiones que detallen los procedimientos a desarrollar.
- En los seminarios interactivos (3 horas) los alumnos presentarán oralmente trabajos realizados en grupo relacionados con los temas de la materia.
- La orientación de todas las actividades y tareas realizadas por los estudiantes será realizada por los profesores en las sesiones de tutoría en grupo (3 horas). También realizarán un trabajo individual consistente en la resolución de problemas.
- Se utilizará de forma continuada como apoyo a la docencia el Campus Virtual de la USC.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la "Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de las calificaciones".

Para la evaluación de la asignatura se tendrán en cuenta 4 apartados: examen teórico, prácticas de laboratorio, presentación de trabajos y participación activa en clases y debates.
El examen final (60% de la calificación final, complementaria a la evaluación continua) será un examen único, cuya fecha de realización es asignada por el Centro y es conocida antes del inicio del Curso Académico. Se trata de un examen tipo test, que consta de 100 preguntas con 4 respuestas de las cuales sólo una será correcta. Además, el examen se completará con varias preguntas cortas. El tiempo de realización del examen será de 2 horas.
Competencias evaluadas: : Con06, H/D03.
Prácticas de laboratorio (15% de la valoración final) los conocimientos adquiridos se evaluarán mediante un examen escrito (10% de la nota final) que se efectuará a la conclusión de las prácticas. La valoración de la libreta de prácticas y de la actitud en el trabajo de laboratorio supondrá el 5% restante de la nota final.
Competencias evaluadas: Con10, Comp04.
Presentación de trabajos (15% de la calificación final) se valorarán aspectos como la estructura del trabajo, la calidad de la información y la presentación oral.
Competencias evaluadas: Con06, Comp04, Comp07.
Evaluación continua (10% de la calificación final) se valorará la participación activa en clase y la resolución de problemas (también en las tutorías en grupo).
Competencias evaluadas: Con06, H/D03, Comp04, Comp07.

La materia consta de 6 créditos ECTS. El número total de horas de trabajo del estudiante es de 150 horas, de las que el 34% son presenciales y el 66% son horas de trabajo autónomo del alumno. La distribución detallada del tiempo de trabajo del alumno es la siguiente:
- Clases magistrales: 30 h presenciales / 69 h trabajo autónomo
- Seminarios: 3 h presenciales / 9 h trabajo autónomo
- Prácticas: 15 h presenciales / 15 h trabajo autónomo
- Tutorías en grupo: 3 h presenciales / 9 h trabajo autónomo
- Realización de exámenes y revisión: 4 h presenciales

Se recomienda la asistencia a clases teóricas y la resolución de dudas en las tutorías.
Prestar atención en las clases teóricas, seminarios y prácticas.
Llevar la materia al día y profundizar en los contenidos presentados en las clases de teoría utilizando la bibliografía recomendada.

Los idiomas de docencia son castellano y gallego.
La calificación de la 2ª oportunidad se realizará en base a los resultados obtenidos en un examen final similar al hecho en la 1ª oportunidad de la convocatoria correspondiente y a las valoraciones obtenidas en los demás apartados objeto de calificación (prácticas, trabajos, evaluación continua; que en ningún caso tienen carácter obligatorio) que se conservarán en las dos oportunidades de cada convocatoria.
Solamente los alumnos que no hayan realizado ninguna actividad durante el curso serán calificados con “No Presentado”.