Aspectos generales
Responsable
Métodos de evaluación
| Método |
Cantidad |
Porcentaje |
| Discusión de artículos |
10 |
10% |
| Exámenes parciales |
5 |
60% |
| Preguntas diarias |
16 |
20% |
| Presentación de proyecto |
10 |
10% |
Integrantes
| Integrante |
Rol |
Horas |
Actividad complementaria |
| MUÑOZ CLARES ROSARIO ADELAIDA |
Responsable |
54.00 |
|
| ALEXEY LLOPIZ ARZUAGA |
Profesor invitado (Externo) |
10.00 |
|
Introducción
La catálisis enzimática es fundamental para prácticamente todos los procesos biológicos, por lo que el conocimiento y comprensión de cómo funcionan las enzimas, cómo se regulan y cómo responden a cambios en su entorno, tanto en condiciones fisiológicas como experimentales, es básico para cualquier estudio en bioquímica, biología molecular, biotecnología, farmacología y áreas afines. La propuesta de este curso responde a la necesidad de ofrecer una formación amplia en este campo mediante una combinación de fundamentos teóricos y actividades prácticas, que permitirá a los estudiantes adquirir competencias analíticas que los prepararán para la investigación y la docencia en el área de la bioquímica moderna y les proporcionará una herramienta fundamental para desarrollos biotecnológicos. A través del estudio de los principios que rigen la velocidad, regulación y mecanismos de las reacciones catalizadas por enzimas, el curso proporcionará bases sólidas para interpretar datos experimentales, modelar rutas metabólicas, entender mecanismos de inhibición y activación y evaluar la acción de fármacos o mutaciones sobre la actividad enzimática. Así mismo, se pretende fomentar el pensamiento crítico y la capacidad para diseñar y evaluar experimentos en los que se utilicen estos conocimientos para resolver preguntas científicas.
Objetivos
Objetivo general:
Comprender los principios fundamentales de la catálisis enzimática y desarrollar habilidades para su aplicación en el análisis de resultados experimentales, la interpretación de estos resultados, su significado fisiológico y el diseño de estrategias en investigación básica, biotecnológica y biomédica.
Objetivos específicos:
· Comprender y analizar los modelos cinéticos clásicos (Michaelis-Menten, cooperatividad, inhibición enzimática) y sus fundamentos teóricos.
· Conocer cómo se determinan los parámetros cinéticos (Vmax, kcat, Km, kcat/Km, Ki, I0.5, Ka, A0.5, S0.5, nH) y comprender su significado e implicaciones fisiológicas y biotecnológicas.
· Aplicar herramientas matemáticas y gráficas para el análisis de datos experimentales y su ajuste a ecuaciones derivadas de modelos cinéticos.
· Fomentar el pensamiento crítico y la capacidad para diseñar y evaluar experimentos con el objetivo de resolver preguntas científicas que involucren a la catális enzimática.
Temario
- Principios básicos de catálisis química (1 sesión):
- Orden de reacción y constantes de velocidad.
- Aplicación de la cinética química a los procesos de inactivación de enzimas.
- Caracterización de la unión de ligandos a proteínas.
- Cinética enzimática (6 sesiones):
- Propiedades generales de las enzimas. Cofactores. Clasificación de enzimas.
- Reacciones monosustrato: Ecuaciones de velocidad inicial. Supuestos equilibrio rápido y estado estacionario. Derivación y validez experimental del modelo de Michaelis-Menten. Significado y unidades de los parámetros cinéticos. Determinación de estos parámetros mediante análisis de los datos cinéticos por regresión no lineal. Representaciones gráficas (Lineweaver-Burk, Eadie-Hofstee, Hanes-Woolf). Fuentes de error y control de calidad.
- Reacciones multisustrato: Tipos y ecuaciones de velocidad bajo los supuestos de equilibrio rápido y de estado estacionario. Significado y determinación de parámetros cinéticos. Patrones de velocidad inicial.
- Cinética de pre-estado estacionario. Métodos para su estudio (ej. flujo detenido o “stopped flow”). Ecuaciones para análisis de datos.
- Regulación de la actividad enzimática (5 sesiones)
- Inhibición:
- Tipos de inhibidores
- Derivación de ecuaciones de velocidad en presencia de inhibidores competitivos, incompetitivos y mixtos (no competitivos) en reacciones monosustrato. Patrones de inhibición.
- Determinación de los parámetros Ki e I50
- Tipos y patrones de inhibición en reacciones multisustrato.
- Inhibición por sustrato.
- Activación
- Tipos de activadores
- Derivación de ecuaciones de velocidad en presencia de activadores esenciales y no esenciales en reacciones monosustrato. Patrones de activación.
- Efectos del pH sobre la actividad enzimática:
- Los protones como inhibidores y/o activadores de las reacciones catalizadas.
- Análisis gráfico de los resultados.
- Uso de los efectos del pH sobre la actividad enzimática para la dentificación de residuos que participan en la catálisis enzimática.
- Regulación alostérica:
- Tipos de cinéticas no hiperbólicas: cooperatividad positiva y negativa.
- Tipos de cooperatividad positiva: de unión y cinética.
- Enzimas alostéricas: implicaciones fisiológicas de la regulación alostérica y de la cooperatividad positiva y negativa.
- Significado y determinación de parámetros cinéticos en enzimas alostéricas mediante la ecuación de Hill.
- Modelos de Adair, Monod-Changeux-Wyman (concertado) y Koshland (secuencial) para explicar la cooperatividad.
- Regulación por modificación covalente:
- Modificación irreversible: zimógenos y la activación por proteólisis.
- Modificación reversible: fosforilación y desfosforilación de las enzimas. Oxidación-reducción de grupos tiol.
- Mecanismos de catálisis enzimática (2 sesiones):
- Bases termodinámicas:
- Teoría del estado de transición. Estados de transición y complejos intermediarios. Diagramas de coordenadas de reacción. Energía de activación.
- Efecto de la temperatura sobre la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas (ecuación de Arrhenius).
- Determinación de la energía de activación de reacciones catalizadas por enzimas.
- Estrategias de las enzimas para llevar a cabo la catálisis:
- Efectos entrópicos (proximidad, orientación e inmovilización de los sustratos).
- Unión preferencial del estado de transición, catálisis ácido-base, electrostática, covalente y por iones metálicos.
- Ejemplos de catálisis enzimática y de mecanismos de coenzimas.
- Acoplamiento energético de reacciones exergónicas y endergónicas.
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