PROGRAMA ANALÍTICO DE LA ASIGNATURA
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LAS CÉLULAS Y LOS LÍQUIDOS BIOLÓGICOS
UNIDAD I. El agua y las principales biomoléculas
El agua como componente mayoritario de las células y los fluidos biológicos. Distribución en los diferentes compartimientos del organismo. El agua como solvente. El agua como electrolito. Constante de equilibrio. Balance hídrico. Composición iónica de los líquidos corporales.
Hidratos de carbono: concepto, clasificación. Nomenclatura. Importancia para la salud humana. Monosacáridos y disacáridos de importancia biológica: glucosa, manosa, galactosa, fructosa, ribosa, deoxirribosa, lactosa, sacarosa y maltosa. Derivados de monosacáridos. Polisacáridos: clasificación. Estructura del almidón y del glucógeno. Conceptos de glicosaminoglicanos, proteoglicanos, peptidoglicanos y glicoproteínas.
Lípidos: concepto, clasificación. Nomenclatura. Importancia para la salud humana. Ácidos grasos saturados e insaturados. Ácidos grasos esenciales. Estructura de los acilgliceroles y su función en la alimentación. Estructura y función de los fosfolípidos, glicolípidos, terpenos y esteroles. Importancia de los lípidos de membranas.
Aminoácidos: estructura y función. Clasificación. Propiedades ácido-base. Péptidos. Unión peptídica. Aminoácidos y péptidos de importancia para la salud humana.
Nucleótidos. Estructura y funciones. Nucleótidos libres. Ácidos nucleicos: estructura y función del ADN y de los ARN mensajero, ribosomal, de transferencia y nucleares pequeños. ADN circular. Cromatina. Desnaturalización y renaturalización del ADN. Virus.
Comentarios de casos clínicos relacionados: intolerancia a la lactosa, síndromes antifosfolípidos, litiasis biliar.
UNIDAD II. Proteínas. Proteínas de la sangre
Proteínas. Importancia para la salud humana. Rol en la nutrición. Valor biológico de las proteínas. Niveles de organización de las proteínas: estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Clasificación de proteínas. Proteínas fibrilares: colágeno. Estructura y función de las proteínas transportadoras de oxígeno: hemoglobina, mioglobina. Efecto Bohr. Hemoglobinas normales y patológicas. Proteínas del plasma sanguíneo: albúmina, globulinas, inmunoglobulinas. Anticuerpos monoclonales. Síntesis y función de las proteínas plasmáticas. Proteínas de membrana: integrales y periféricas.
Comentarios de casos clínicos relacionados: anemia falciforme, talasemia y mieloma.
TRANSFORMACIONES QUÍMICAS DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LOS TEJIDOS
UNIDAD III. Termodinámica y Enzimas
Nociones de Termodinámica. Reacciones espontáneas. Equilibrio químico. Cambios de energía en las reacciones químicas. Compuestos de alta energía. Cinética química. Orden de reacción. Energía de activación. Concepto general de catalizador.
Enzimas: nomenclatura y clasificación. Naturaleza química: proteínas y ribozimas. Catálisis enzimática. Sitio activo. Zimógenos. Coenzimas. Sistemas multienzimáticos. Determinación de la actividad enzimática. Factores que modifican la actividad enzimática. Inhibidores enzimáticos. Regulación de la actividad enzimática. Distribución intracelular de enzimas. Isoenzimas. Utilidad clínica de la determinación de actividades enzimáticas.
Comentarios de casos clínicos relacionados: infarto agudo de miocardio, hepatitis aguda y pancreatitis aguda.
UNIDAD IV. Conceptos básicos de metabolismo. Oxidación de combustible y generación de ATP
Utilización de energía en los seres vivos. Leyes que rigen las transformaciones energéticas en los seres vivos. Conceptos básicos de metabolismo: catabolismo y anabolismo. Vías metabólicas, regulación. Métodos de investigación. Reacciones de oxidación-reducción biológicas: potencial de reducción y cambios de energía. El ATP como moneda de cambio energético. Reacciones energéticamente acopladas. Otros compuestos ricos en energía. Fosforilación a nivel de sustrato. Ciclo de Krebs: intermediarios, enzimas y cofactores. Sistema de oxidación mitocondrial: cadena respiratoria, localización y organización. Energía asociada al transporte electrónico. Gradiente de protones. Fosforilación oxidativa. ATP sintasa. Control respiratorio. Inhibidores de la cadena respiratoria y agentes desacoplantes de la fosforilación oxidativa. Productos de reducción parcial del oxígeno. Sistemas de defensa antioxidante.
Comentario de casos clínicos relacionados: intoxicación por agentes químicos tóxicos, daño oxidativo por isquemia-reperfusión, envejecimiento.
UNIDAD V. Digestión, absorción y metabolismo de hidratos de carbono
Digestión de Hidratos de Carbono. Acciones digestivas de la saliva, jugo pancreático, jugo entérico y mucosa intestinal. Mecanismos de absorción intestinal de monosacáridos. Transportadores de glucosa. Catabolismo de la glucosa en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Glucólisis. Destinos metabólicos del piruvato. Interrelación del metabolismo de la glucosa con el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. Balance energético. Vía de la hexosa monofosfato. Metabolismo de la fructosa y de la galactosa. Glucogenolisis hepática y muscular. Procesos de biosíntesis: gluconeogénesis, relación enzimática de la gluconeogénesis con la glucólisis. Interrelación de la gluconeogénesis con intermediarios del ciclo Krebs. Ciclo de Cori. Glucogenogénesis a partir de glucosa. Glucemia: alteraciones de la glucemia.
Comentarios de casos clínicos relacionados: enfermedad de McArdle, hipoglucemia del recién nacido de madre desnutrida.
UNIDAD VI. Digestión, absorción y metabolismo de lípidos
Digestión de los lípidos de la dieta. Acción digestiva del jugo gástrico, del jugo pancreático y de la bilis. Absorción intestinal de lípidos. Lipoproteínas: composición y metabolismo. Metabolismo del glicerol y oxidación de los ácidos grasos. Balance energético. Cetogénesis. Biosíntesis de ácidos grasos. Elongación de los ácidos grasos. Biosíntesis de acilgliceroles. Metabolismo del colesterol: biosíntesis, catabolismo y excreción. Interrelación del metabolismo de hidratos de carbono y de los lípidos.
Comentarios de casos clínicos relacionados: aterosclerosis, hipercolesterolemias familiares.
UNIDAD VII. Digestión, absorción y metabolismo de compuestos nitrogenados
Digestión de proteínas. Acción digestiva del jugo gástrico, del jugo pancreático y del jugo entérico. Formación de ácido clorhídrico. Absorción intestinal de aminoácidos y péptidos. Ingreso de los aminoácidos a la célula. Mecanismos celulares de degradación de proteínas. Catabolismo de aminoácidos. Destino del nitrógeno de los aminoácidos: transaminación, desaminación oxidativa del glutamato. Toxicidad del amoníaco. Síntesis de glutamina. Formación de urea. Aminas biológicas. Destino del esqueleto carbonado de los aminoácidos. Vías metabólicas de los aminoácidos fenilalanina, tirosina y triptofano. Síntesis de creatina. Síntesis de óxido nítrico. Interrelaciones entre el metabolismo de aminoácidos, de hidratos de carbono y de lípidos. Digestión de ácidos nucleicos. Absorción. Biosíntesis y degradación de bases púricas y pirimídicas. Ácido úrico. Hemo: biosíntesis y catabolismo. Bilirrubinas directa e indirecta.
Comentarios de casos clínicos relacionados: Fenilcetonuria, Albinismo, Gota, e Ictericias.
BIOLOGÍA MOLECULAR. IMPORTANCIA PARA EL DIAGNÓSTICO Y TRATAMIENTO MÉDICO
UNIDAD VIII. Replicación, transcripción y traducción
La información genética. Biosíntesis de ácido desoxirribonucleico. Sistemas de reparación del ADN. Telomerasas. Biosíntesis de ácidos ribonucleicos. Procesamiento postranscripción del ARNm. Concepto de gen. El código genético. Biosíntesis de proteínas. Modificaciones postraducción. Transito de las proteínas en la célula. Acción de antibióticos sobre la replicación, transcripción y traducción. Regulación de la expresión génica. Mecanismo de acción de los virus.
Comentarios de casos clínicos relacionados: enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, xerodermia pigmentosa.
UNIDAD IX. Mutaciones. Bases moleculares de enfermedades genéticas
Mutaciones genéticas: mutaciones puntuales y cambios estructurales en los cromosomas. Enfermedades genéticas: enfermedades monogénicas y enfermedades cromosómicas o citogenéticas. Bases moleculares del cáncer. Protooncogenes y genes oncosupresores. Comentarios de casos clínicos relacionados: fibrosis quística, daltonismo y hemofilia.
UNIDAD X. Manipulación del ADN
Tecnología del ADN recombinante. Clonación de genes. Vectores de clonación. Biblioteca genómica y de ADN complementario. Aislamiento de clones específicos mediante la utilización de sondas. Secuenciación de ADN y reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Estrategias en el diagnóstico molecular de las enfermedades hereditarias.
Aplicaciones en medicina: Detección de polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción (RFLP) y su aplicación en el diagnóstico. Estudios forenses y de filiación. Técnicas de microarray e interferencia por ARN. Terapia génica.
REGULACION E INTEGRACIÓN METABÓLICA
UNIDAD XI. Generalidades sobre hormonas. Hormonas que regulan el metabolismo energético.
Hormonas. Naturaleza química. Clasificación. Métodos para determinación de hormonas. Receptores nucleares. Receptores de membrana: asociados a proteína G, proteína tirosina quinasa, sistema del AMP-3’,5’-cíclico, sistema del fosfatidilinositol-bisfosfato, GMP-cíclico, Ras y MAP quinasas, sistema JAK-STAT, TOR. Señales de Ca2+. Mecanismos de acción. Estructura y síntesis de hormonas que intervienen en la regulación del metabolismo energético: insulina, glucagón, hormonas tiroideas, catecolaminas, glucocorticoides, somatostatina, hormona de crecimiento. Homeostasis de la glucosa.
Comentarios de casos clínicos relacionados: Diabetes tipos 1 y 2 y síndrome metabólico.
UNIDAD XII. Vitaminas
Vitaminas. Concepto y clasificación. Propiedades generales, estructura, papel funcional, provitaminas, antivitaminas y avitaminosis. Vitaminas liposolubles: vitaminas A, D, E y K. Vitaminas hidrosolubles: tiamina, riboflavina, ácido pantoténico, nicotinamida, cobalamina, ácido ascórbico, ácido fólico. Otros factores nutricionales esenciales.
Comentarios de casos clínicos relacionados: ceguera nocturna, raquitismo, alcoholismo, escorbuto, beri-beri, pelagra.
UNIDAD XIII. Integración y regulación metabólica
Integración metabólica. Interconversión de glúcidos, lípidos y sustancias nitrogenadas. Regulación metabólica. Mecanismos de regulación metabólica. Regulación metabólica de la glucogenogénesis y de la glucógenolisis. Regulación de la glucólisis y de la gluconeogénesis. Efecto Pasteur. Regulación del ciclo de Krebs. Regulación del metabolismo de ácidos grasos y de la lipólisis. Regulación de la biosíntesis de colesterol. Regulación del metabolismo de compuestos nitrogenados. Regulación de las oxidaciones biológicas. Papel regulador de los adenilatos.
Aplicación: interdependencia de los procesos metabólicos de diferentes tejidos en distintas condiciones nutricionales.
METABOLISMO TISULAR
UNIDAD XIV. Metabolismo en tejidos especializados
Músculo. Proteínas del músculo. Contracción muscular. Metabolismo del músculo en descanso y en ejercicio. Efecto del entrenamiento. Metabolismo de músculo cardíaco.
Hígado. Principales vías metabólicas en el tejido hepático. Participación del hígado en la biotransformación de sustancias del organismo: citocromo P-450. Metabolismo del etanol.
Hueso. Composición mineral y orgánica del hueso. Proteínas del hueso. Moléculas que participan en la formación y resorción ósea. Regulación hormonal de los niveles plasmáticos de calcio y fósforo: vitamina D, hormona paratiroidea, calcitonina.
Sistema nervioso. Receptores. Metabolismo energético del tejido nervioso. Metabolitos precursores de neurotransmisores: glutamato, GABA, acetilcolina, catecolaminas, serotonina, etc
Tejido adiposo. Principales vías metabólicas en el tejido adiposo. Hormonas que regulan su función.
Comentarios de casos clínicos relacionados: encefalopatías por hipoglucemia y por hipoxia, cirrosis, osteoporosis, obesidad.
UNIDAD XV. Regulación del equilibrio hidroelectrolítico. Rol del pulmón y del riñón
Metabolismo del agua, sodio y potasio. Manejo renal del sodio y del potasio. Sistema renina-angiotensina. Acciones de la vasopresina, la aldosterona y del péptido natriurético atrial. Papel del intestino en el manejo del agua y electrolitos. Alteraciones del equilibrio hídrico y de la homeostasis del sodio y del potasio. Otros componentes minerales del organismo, oligoelementos.
Equilibrio ácido-base. Regulación del pH de la sangre. Sustancias amortiguadoras. Transporte de gases en sangre: oxígeno y dióxido de carbono. Importancia de la hemoglobina en el transporte de gases. Regulación respiratoria de la concentración de iones hidrogeno. Regulación renal de la concentración de hidrogeniones. Trastornos del equilibrio ácido-base. Estudios de laboratorio.
Comentarios de casos clínicos relacionados: deshidratación, hiperhidratación, acidosis y alcalosis metabólicas, acidosis y alcalosis respiratorias.
NOTA: el cumplimiento de las competencias se logrará al desarrollarse las unidades propuestas, con mayor énfasis en algunas unidades que en otras dependiendo de la temática.