Metabolic biochemistry

- Describir las principales rutas metabólicas y su regulación
- Identificar las interconexiones entre los procesos metabólicos de glúcidos, lípidos y proteínas
- Describir las interrelaciones metabólicas entre los diferentes órganos y tejidos en diferentes situaciones fisiológicas y patológicas
- Utilizar algunas técnicas de laboratorio y familiarizarse con la metodología científica utilizada en el campo de las ciencias de la vida
- Aprender terminología científica relacionada con las ciencias de la vida

CONTENIDOS TEÓRICOS

UNIDAD TEMÁTICA 1. BIOENERGÉTICA E INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

Tema 1. Bioenergética: termodinámica de los procesos biológicos. Energía libre de Gibbs. Procesos irreversibles y en equilibrio. Características de la energía libre: acoplamiento energético.

Tema 2. Introducción al metabolismo. Conceptos generales. Catabolismo y anabolismo. El ATP como unidad biológica de energía. Carga energética. Otras moléculas de alta energía. Principios generales de regulación del metabolismo. Esquema general del metabolismo intermediario.

UNIDAD TEMÁTICA 2. RUTAS CENTRALES DEL METABOLISMO

Tema 3. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Introducción: funciones y localización. Reacciones. Balance. Regulación. Ciclo del glioxilato y su relación con el ciclo de los ácidos tricarboxílicos.

Tema 4. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Introducción: visión general y localización. Moléculas transportadoras de electrones. Complejos proteicos transportadores de electrones. Funcionamiento de la cadena respiratoria. Formación y eliminación de radicales libres. Estructura del complejo enzimático ATP sintasa. Acoplamiento energético entre la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa: mecanismo quimiosmótico. Balance. Agentes desacoplantes. Termogénesis.


UNIDAD TEMÁTICA 3. METABOLISMO DE GLÚCIDOS

Tema 5. Glucolisis. Introducción: localización, y funciones. Fases y reacciones. Balance. Destinos metabólicos del piruvato en los procesos de fermentación y en la respiración celular. Complejo enzimático de la piruvato deshidrogenasa. Sistemas lanzadera de electrones. Incorporación de otros glúcidos a la glucolisis.

Tema 6. Gluconeogénesis. Introducción: localización y funciones. Ruta central de la gluconeogénesis. Balance. Precursores gluconeogénicos. Regulación coordinada de las rutas glucolítica y gluconeogénica.

Tema 7. Metabolismo del glucógeno. Introducción: funciones del glucógeno hepático y muscular. Glicoxenolise: reacciones. Glicoxenoxénese: reacciones. Regulación del metabolismo del glucógeno.

Tema 8. Ruta de las pentosas fosfato. Introducción: localización y funciones. Reacciones: fase oxidativa y no oxidativa. Balance.

UNIDAD TEMÁTICA 4. METABOLISMO DE LÍPIDOS

Tema 9. Tipos de tejido adiposo y funciones. Lipolisis: degradación de triglicéridos en el tejido adiposo. Regulación de la lipolisis en el tejido adiposo blanco.

Tema 10. Degradación de ácidos grasos. Introducción: visión general de la degradación de ácidos grasos. Activación y transporte. Reacciones de la beta-oxidación de ácidos grasos. beta-oxidación de ácidos grasos de cadena impar e insaturados. Balance. Reacciones de síntesis y utilización de cuerpos cetónicos. Cetosis y cetoacidosis.

Tema 11. Biosíntesis de ácidos grasos. Introducción: visión general. Transporte de acetil-CoA al citosol. Síntesis de malonil-CoA. Reacciones de un ciclo de elongación de ácidos grasos. Estructura del complejo enzimático ácido graso sintasa. Balance. Biosíntesis de ácidos grasos insaturados. Regulación del metabolismo de ácidos grasos.

Tema 12. Biosíntesis de lípidos complejos. Biosíntesis de triglicéridos y fosfoglicéridos. Biosíntesis de esfingolípidos. Biosíntesis de colesterol y otros esteroles.

Tema 13. Transporte de lípidos en sangre: metabolismo de lipoproteínas. Sistemas de transporte de lípidos en sangre. Estructura y clasificación de lipoproteínas. Metabolismo de quilomicrones. Metabolismo de VLDL y LDL. Metabolismo de HDL.

UNIDAD TEMÁTICA 5. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Y OTROS COMPUESTOS NITROGENADOS

Tema 14. Degradación de proteínas y aminoácidos. Esquema general del metabolismo proteico. Degradación de proteínas: proteasoma. Degradación de aminoácidos: reacciones de transaminación y desaminación oxidativa. Ciclo de la urea. Destino metabólico de los esqueletos carbonados de los aminoácidos.

Tema 15. Biosíntesis de aminoácidos. Origen e incorporación del grupo amino: ciclo del nitrógeno. Origen del esqueleto carbonado de los aminoácidos. Los aminoácidos como precursores de diferentes moléculas con funciones biológicas.

Tema 16. Metabolismo de nucleótidos. Esquema general del metabolismo de nucleótidos. Degradación y síntesis de nucleótidos de purina. Degradación y síntesis de nucleótidos de pirimidina.

UNIDAD TEMÁTICA 6. INTEGRACIÓN Y COORDINACIÓN DE LOS PROCESO METABÓLICOS EN MAMÍFEROS

Tema 17. Perfiles metabólicos de diferentes órganos y tejidos: hígado, cerebro, músculo y tejido adiposo.

Tema 18. Regulación hormonal del metabolismo. Adaptaciones metabólicas en el ciclo alimentación-ayuno. Alteraciones metabólicas en la diabetes.


SEMINARIOS (ASPECTOS APLICADOS DEL METABOLISMO):

1. Estudios metabolómicos: estrategias en metabolómica.
2. Ejemplos de enfermedades metabólicas por deficiencias enzimáticas del metabolismo de glúcidos
3. Ejemplos de enfermedades metabólicas por deficiencias enzimáticas del metabolismo de lípidos y aminoácidos

CONTENIDOS PRÁCTICOS (PRÁCTICAS DE LABORATORIO)

Valoración de metabolitos (nucleótidos y moléculas relacionadas) por HPLC.
1. Preparación de reactivos: fase móvil y soluciones patrón.
2. Preparación de muestras biológicas.
3. Manejo del equipo de HPLC. Inyección de muestras.
4. Identificación de picos mediante sobrecarga y análisis del espectro de absorción ultravioleta.
5. Cuantificación. Análisis de los resultados y aplicación al ensayo de una función glucolítica (PFK-1) y gluconeogénica (FBPasa-1).

IBLIOGRAFÍA BÁSICA

- NELSON, D.L. & COX, M.M., Lehninger Principios de Bioquímica, 7ª ed., Ed. Omega, Barcelona, 2018.
- MCKEE, T. & MCKEE, J.R. Bioquímica: las bases moleculares de la vida. 7ª ed., Ed. McGRawHill Interamericana, México, 2020 (versión electrónica)
- FEDUCHI, E., ROMERO,C.S., YÁÑEZ, E. & GARCÍA HOZ,J., Bioquímica: Conceptos esenciales, 3ª ed. Ed. Médica Panamericana. Madrid, 2021 (versión electrónica)
- TYMOCZKO, J.L., BERG, J.M. & STRYER, L., Bioquímica: curso básico. Ed. Reverté; Barcelona, 2014.
- STRYER,L; BERG, J.M. & TYMOCZCO, J.L., Bioquímica con aplicaciones clínicas, 7ª ed., Ed. Reverté, Barcelona, 2013.
- VOET, D., VOET, J. & PRAT, C.W., Fundamentos de bioquímica: la vida a nivel molecular. 4ª ed., Ed. Panamericana, Buenos Aires, 2016 (versión electrónica).
- RODWELL, V.W., BENDER, D.A., BOTHAM, K.M., KENNELLY, P.J. & WEIL, P.A. Harper - Bioquímica ilustrada, 31. ed., Ed. McGraw Hill Interamericana, México, 2018 (versión electrónica)
- KOOLMAN, J. & RÖHM, K.H., Bioquímica: texto y atlas, 4ª ed., Ed. Médica Panamericana, Madrid, 2012.
- FERRIER, D.R., Bioquímica LIR, 7ª ed., Ed. Wolters Kluver; Barcelona, 2017.
- TEIJÓN RIVERA, J.M. & BLANCO GAITÁM, M.D., Fundamentos de Bioquímica metabólica, 4ª ed., Editorial Tébar Flores, Madrid, 2017 (versión electrónica)

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

- NEWSHOLME, E. and LEECH, A. Functional Biochemistry in Health and Disease. Wiley – Blackwell Ed. 2010.
- LIEBERMANS, M. & PEET, A., Bioquímica Médica Básica: un enfoque clínico., 5th. ed., Ed. Lippincott, 2018
- BERG, J.M., TYMOCZKO,J.L. & STRYER, L., Bioquímica: aplicaciones clínicas, 7ª ed., . Reverté, Barcelona, 2015 (versión electrónica)
- RODWELL, V.W., Harper, Bioquímica ilustrada, 32ª ed., McGraw-Hill Interamericana, México, 2022
- BAYNES, J.W. & DOMINICZAK, M.H., Bioquímica médica, 6ª ed., Ed. Elsevier, Barcelona, 2024 (versión electrónica)

H/D08 - Planificar y utilizar los principales métodos experimentales dirigidos al análisis de la actividad biológica, técnicas de aislamiento, caracterización de moléculas biológicas, desarrollo de sistemas terapéuticos y evaluación de sustancias activas.
Comp01 - Desarrollar la capacidad de organizar y planificar adecuadamente el trabajo, partiendo de una síntesis y análisis que permitan tomar decisiones.
Comp08 - Ser capaz de comunicar unas conclusiones y conocimientos de forma argumentada a públicos especializados y no especializados con claridad y precisión, también en lenguas extranjeras, principalmente en lengua inglesa.
Con05 - Conocer e interpretar la diversidad del mundo microbiano, el metabolismo, la fisiología y la genética que regula sus funciones.
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.
H/D01 - Aplicar adecuadamente las herramientas físicas, químicas, matemáticas y estadísticas al estudio de los procesos biológicos.
Con10 - Adquirir conocimientos y distinguir las distintas aplicaciones de los principales métodos experimentales y de instrumentación.
H/D04 - Integrar e interpretar las bases de la regulación endocrina y de los distintos sistemas de comunicación intercelular y de señalización intracelular

- Clases expositivas (30 h) en las que se impartirán los contenidos teóricos. La exposición de los contenidos se apoyará en presentaciones elaboradas específicamente para cada tema.

- Seminarios interactivos (3 h). Se tratarán temas relacionados con una aplicación práctica de conceptos metabólicos.

- Tutorías en grupo (3 h). Estas sesiones interactivas servirán para orientar al alumnado en la elaboración de un “mapa metabólico” (trabajo individual) que servirá como herramienta de trabajo para obtener una visión global de la interconexión de las diferentes rutas y procesos metabólicos.

- Prácticas de laboratorio: 5 sesiones de 3 h cada una. Las prácticas se realizarán en grupos de 10 alumnos/as como máximo en el laboratorio de la Facultad de Ciencias. Se pondrá a disposición del alumnado, a través del aula virtual, un Manual de Prácticas, en el que se detallan los aspectos teóricos así como la metodología a seguir para el desarrollo de cada práctica. Cada alumno/a debe elaborar, siguiendo las indicaciones del profesorado, un informe de prácticas que será evaluado. Todo el alumnado deberá acudir a las prácticas provisto de guantes de látex y bata de laboratorio.

- Se utilizará de forma continuada como apoyo a la docencia el aula virtual (Campus Virtual de la USC).

1) Prácticas de laboratorio (2 puntos de la calificación global).
Se valorarán los siguientes aspectos: la destreza y la habilidad en el manejo del material y equipos de laboratorio, la actitud y el interés mostrado en el desarrollo de la práctica, la respuesta a las cuestiones expuestas por el profesorado, la presentación de los resultados y la capacidad para interpretar y discutir los datos obtenidos (valoración del informe de prácticas).
- Resultados del aprendizaje evaluados: H/D08, Comp01, Comp08, H/D01, Con10.

2) Mapa metabólico (trabajo individual;1 punto de la calificación global)
Se valorará la presentación y los contenidos de acuerdo a una rúbrica disponible para el alumnado en el aula virtual.
- Resultados del aprendizaje evaluados: Comp01, Con05, Con06, H/D01.

La calificación correspondiente a los dos apartados anteriores se mantendrá en las dos oportunidades de cada convocatoria (1ª y 2ª oportunidad). Al alumnado de segunda y sucesivas matrículas que ya realizaran las prácticas y/o el mapa metabólico, se les mantendrá, si así lo desean, la calificación correspondiente a estos dos apartados durante los tres siguientes cursos académicos. Para tener una nueva cualificación deberán realizar de nuevo las prácticas y/o el trabajo del mapa metabólico.

3) Examen final (7puntos de la calificación global).
Se valorará la capacidad para relacionar, integrar y aplicar los conocimientos adquiridos mediante un examen final que se realizará en la fecha oficial programada por el Centro. El examen constará de 2 partes: (a) un examen test de 30-40 preguntas, con cuatro opciones de respuesta y una sola correcta; se corregirá la probabilidad de acierto por azar. (2,5 puntos de la calificación global); (b) un examen de preguntas de respuesta abierta (4,5 puntos de la cualificación global).
- El examen final en la 2ª oportunidad será similar en cuanto al tipo de preguntas al realizado en la 1ª oportunidad.
- Los exámenes se realizarán de forma presencial.
- La calificación final se obtendrá de la suma de las calificaciones obtenidas en los tres apartados descritos anteriormente y en las proporciones indicadas.
- Resultados del aprendizaje evaluados: Comp01, Con05, Con06, Con10, H/D04.


REQUISITOS:

1. Para la superación del examen final se deberá obtener un mínimo del 45% de la puntuación máxima de la parte b del examen (2 puntos sobre una puntuación máxima de 4,5). En caso de no obtener esta puntuación mínima, la calificación del examen final no se sumará a la calificación obtenida en el resto de apartados y la calificación final será la correspondiente a las prácticas de laboratorio y al mapa metabólico. Solamente el alumnado que no realizó ninguna actividad académica durante lo curso obtendrá la calificación de "no presentado".

2. No se contempla la dispensa de asistencia a las prácticas de laboratorio. La asistencia presencial y la participación activa en las clases prácticas de laboratorio es un requisito indispensable para poder realizar el examen final, y por tanto aprobar la materia, tanto en la convocatoria común cómo en la oportunidad de recuperación. La falta de asistencia a una práctica deberá ser justificada documentalmente y, siempre que sea posible, comunicada con antelación. El alumno/deberá recuperar la(s) práctica(s) no realizada(s) en otro grupo que le sea asignado. En caso de no recuperarla(s) se considerará que las prácticas no fueron superadas.

1. Trabajo presencial en el aula: 54 horas, distribuidas de la siguiente forma,

- clases expositivas: 30 h
- prácticas de laboratorio: 15 h
- seminarios: 3 h
- tutorías en grupo reducido: 3 h
- realización de exámenes: 3 h

2. Tiempo de estudio y trabajo personal: 96 horas, distribuidas de la siguiente forma:

- estudio de contenidos teóricos: 70 h
- elaboración del informe de prácticas: 15 h
- elaboración del mapa metabólico: 11 h

TIEMPO TOTAL DE TRABAJO DEL ALUMNO/A: 150 horas

Se recomienda al alumnado:
- asistir regularmente a las clases expositivas, seminarios y tutorías
- dedicar un tiempo de estudio y trabajo personal justo después de cada clase expositiva para ordenar y entender los conceptos y contenidos fundamentales de cada tema.
- elaborar el "borrador" de mapa metabólico de manera gradual a lo largo del semestre, incorporando al mismo las rutas metabólicas estudiadas.

- Los idiomas utilizados en la docencia serán castellano y gallego, idiomas oficiales de la USC.
- Para los casos de realización fraudulenta de pruebas o exámenes será de aplicación el recogido en la "Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudiantes e de revisión de cualificaciones”.