Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2022/2023 | Otros años:  2021/2022  |  2020/2021  |  2019/2020 
Graduado o Graduada en Biotecnología por la Universidad Pública de Navarra
Código: 506210 Asignatura: INTEGRACIÓN Y REGULACIÓN METABÓLICA
Créditos: 6 Tipo: Obligatoria Curso: 2 Periodo: 2º S
Departamento: Ciencias
Profesorado:
ARRESE IGOR SANCHEZ, CESAREO   [Tutorías ] ZABALZA AZNAREZ, ANA   [Tutorías ]
LARRAINZAR RODRIGUEZ, ESTIBALIZ   [Tutorías ] ARIZ ARNEDO, IDOIA   [Tutorías ]
ROTINEN DIAZ, MIRJA SOFIA (Resp)   [Tutorías ] RUBIA GALIANO, MARIA ISABEL   [Tutorías ]
SOBA HIDALGO, DAVID   [Tutorías ] ARANJUELO MICHELENA, IKER   [Tutorías ]
GUTIERREZ NUÑEZ, MIRIAN   [Tutorías ]

Partes de este texto:

 

Módulo/Materia

Fundamentos moleculares y fisiológicos de la biotecnología/Bioquímica

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Competencias genéricas

CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.

CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.

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Competencias específicas

CG2- Expresar, argumentar y razonar adecuadamente sobre los aspectos que son propios del grado, siendo capaces de plantear nuevas preguntas, integrarlas en el contexto adecuado y generar un avance en el conocimiento científico y
profesional.

CG3- Tener las habilidades experimentales y analíticas para trabajar con autonomía en un laboratorio siendo capaz de plantear experimentos y de describir, analizar, evaluar e interpretar la información resultante para proponer soluciones alternativas y novedosas frente a problemas conocidos y/o emergentes.

CG4- Conocer los principios fundamentales de las ciencias experimentales para ser capaz de integrarlos en los contenidos propios del grado.

CE6- Dominar las bases moleculares, celulares, fisiológicas, genéticas y de herencia génica que determinan la organización, funcionamiento e integración de los seres vivos y su interacción con el medio natural.

CE7- Entender los procesos y señales que participan en la regulación y coordinación del metabolismo en relación con los principios de la bioenergética y bioquímica.

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Resultados aprendizaje

RA1: describir las bases molecularescelulares y fisiológicas de la organizaciónfuncionamiento e integración de los organismos vivos en el 
marco de su aplicación en los procesos biotecnológicos.

RA5. Conocer el metabolismo intermediario y los mecanismos de control e integración de las vías metabólicas.

RA6. Comprender los mecanismos moleculares responsables de transducción de señales extracelulares.

RA7. Desarrollar soluciones alternativas y novedosas frente a problemas biológicos conocidos y/o emergentes.

RA8. Realizar experimentos y/o diseñar aplicaciones de forma independiente y describir, cuantificar, analizar y evaluar críticamente los resultados obtenidos. Familiarizarse con el trabajo en el laboratorio, la instrumentación y los métodos experimentales.

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Metodología

Metodología - Actividad Horas Presenciales Horas no presenciales
A-1 Clases expositivas/participativas 26 -
A-2 Prácticas 30 -
A-4 Realización de trabajos/proyectos en grupo - 25
A-5 Estudio y trabajo autónomo del estudiante - 57
A-6 Tutorías - 8
A-7 Pruebas de evaluación 4 -
Total 60 90

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Relación actividades formativas-competencias/resultados de aprendizaje

Actividad formativa Competencias
A1-Clases expositivas participativas CG2, CG4, CE6, CE7
A2-Prácticas CG2, CG3, CG4, CE6, CE7
A4-Realización de trabajos/proyectos en grupo CG2, CG4, CB2, CB4, CE6, CE7
A5-Estudio y trabajo autónomo del estudiante CG2, CG4, CB2, CB4, CE6, CE7
A6-Tutorías CG2, CG4, CB2, CE6, CE7
A7-Pruebas de evaluación CG2, CG4, CB2, CB4, CE6, CE7

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Idiomas

CASTELLANO

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Evaluación

 

Resultados de
aprendizaje
Actividad de
evaluación
Peso (%) Carácter
recuperable
Nota mínima
requerida
RA1, RA5, RA6, RA7  Pruebas escritas *  50 Sí, mediante prueba escrita. 5
RA1, RA5, RA6, RA7, RA8  Pruebas e informes de trabajo experimental  40 NO -
RA1, RA5, RA6, RA7  Participación activa  10 NO -

*Será necesario alcanzar un 5/10 en las pruebas escritas de cada uno de los bloques de la asignatura. 

Nota: Si en alguna de las actividades no se cumpliera el mínimo para ponderar, la nota de la asignatura será como máximo 4,9 sobre 10 (suspenso).

 

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Contenidos

Principales vías metabólicas. Metabolismo intermediario. Control e integración de las vías metabólicas. Transducción de señales: hormonas, neurotransmisores y factores de crecimiento. Interacciones célula-célula y célula matriz extracelular.

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Temario

Bloque I. Señalización celular 

 

  • Tema1. Composición, arquitectura y dinámica de las membranas. La bicapa lipídica como elemento estructural de las membranas: micelas, bicapas y vesículas. Fluidez de la membrana. Difusión de los lípidos y proteínas en la bicapa: movimientos ¿flip-flop¿ y laterales. Subdominios rafts: asociación de esfingolípidos y colesterol. Curvatura y fusión de membranas en procesos biológicos: proteínas SNARE. Tipos de asociación de las proteínas a la membrana. Topología de las proteínas integrales: índice de hidropatía. Interacciones lípido-proteína. Asimetría estructural y funcional de las membranas. 

  •  
  • Tema 2. Transporte a través de membrana. Difusión simple: ley de Fick. Difusión facilitada: acuoporinas, transportadores de glucosa, intercambiador Cl-/HCO3- y canales iónicos. Transporte activo primarioP-ATPasas, F-ATPasas, V-ATPasas y familia ABC de transportadores. Transporte activo secundario: gradientes electroquímicos iónicos. 

  •  
  • Tema 3. Comunicación celular: aspectos generales. Comunicación celular: por qué y para qué. Tipos de comunicación celular: comunicación celular directa y comunicación celular indirecta de acción local (autocrina y paracrinay de acción a distancia (endocrina y neurocrina). Comunicación celular directa: gap junctions (conexinasinexinas y panexinas) y uniones adherentes (cadherinasclaudinas y ocludinas). Comunicación celular indirecta, niveles de la señalización: señal, receptor, transducción de la señal y respuesta. Clases y tipos de señales: hormonas, neurotransmisores, neuromoduladores, factores de crecimiento, citoquinas y autacoides. Tipos de respuesta: ultra-rápida, rápida y lenta. Endocrinología bioquímica: ejes hipotálamo-hipofisiario-tiroideo, -suprerrenal, -gonadal, de la prolactina y de la GH. 

  •  
  • Tema 4. Transducción de señales por receptores de membrana acoplados a proteínas G. Estructura y familias de GPCRs. Proteínas G heterotriméricas: estructura, ciclo de acción y efectores. Desensibilización del receptor: desensibilización heteróloga y homóloga. Segundos mensajeros: cAMP, DAG, IP3, Ca++cGMP, ácido araquidónico, prostaglandinas y leucotrienos. Vía Gs-cAMP-PKA: adenilato ciclasa, PKA y otras dianas del cAMP, terminación de la señal (fosfodiesterasas y fosfatasas). Vía Gq-IP3/Ca++-PKC/CaMPKPLC¿ y fosfoinosítidos; DAG y PKC; homeostasis del Ca++; receptores IP3 y RyRcalmodulina y CaMK. 

  •  
  • Tema 5. Neuroquímica. Barrera hematoencefálica. Células del sistema nervioso: neuronas, astrocitosoligodendrocitos y microglía. Transmisión sináptica y neuromuscular: nAChRiGluR, P2X. Mecanismo de la visión. Neurotransmisores: aminoácidos, GABA, catecolaminas, dopamina, serotonina, acetilcolina, purinas y neuropéptidos; receptores ionotrópicos y metabotrópicos. NO y receptores guanilato ciclasa. 

  •  
  • Tema 6. Crecimiento, diferenciación y muerte celular. Receptores de membrana con actividad enzimática intrínseca: receptores con actividad serina/treonina-quinasa (receptor TGF-¿); receptores con actividad tirosina-quinasa (receptores EGF, NGF, PDGF, FGF y de insulina): MAPKs y proliferación celular; PI3K y rutas asociadas (crecimiento celular y supervivencia). Receptores de membrana asociados a tirosina-quinasas: señalización por citoquinas y ruta Jak/STATsTNF¿ y dominios de muerte. Receptores con actividad tirosina-fosfatasa: receptor de la fosfatasa CD45. 

  •  
  • Tema 7. Receptores intracelulares. Receptores de hormonas esteroideas: glucocorticoides y mineralcorticoides; andrógenos, estrógenos y progestágenos. Receptores de hormonas tiroideas, retonoides, vitamina D y prostaglandinas. Receptores huérfanos. Localización celular, transformación del receptor, dimerización y actividad como factores de transcripción. Elementos de respuesta a la hormona. Coactivadores y corepresores. Señalización no genómica. 

 

Bloque II. Metabolismo vegetal 

 

  • Tema 8: Transporte electrónico y fotofosforilación. Regulación. Estructura de los componentes del flujo electrónico fotosintético. Fotofosforilación. Experimento de Jagendorf. Efectos del exceso de iluminación. Senescencia celular. Fotoinhibición. Mecanismos de defensa frente al exceso de fotones. Aspectos prácticos ligados a la fotosíntesis. Métodos de medida de los procesos fotoquímico 

  •  
  • Tema 9 Asimilación fotosintética del carbono: Ciclo C3. Regulación. Destino del carbono fijado. Utilización del ATP y poder reductor en los procesos biosintéticos. Absorción del CO2: estomas y eficiencia en el uso del agua. Rubisco. Catálisis y características. Ciclo de Benson-Calvin. Regulación del ciclo de Calvin. Utilización del carbono fijado. Síntesis de otros carbohidratos a partir del ciclo de Calvin. Regulación de las diferentes vías. Azúcares y expresión génica 

  • Tema 10. Fotorrespiración. Metabolismo C4 y plants CAM. Fotorrespiración. Anatomía foliar de las plantas C3 y C4. Distribución del metabolismo C4. El equilibrio CO2/HCO3-Anhidrasa carbónica. PEPC: Distribución, catálisis y características cinéticas. Transporte de malato. Descarboxilación en las células de la vaina: Implicaciones metabólicas. Variantes metabólicas de las C4. ¿Son todo ventajas en el metabolismo C4? Recuperación de los niveles de PEP. Regulación del ciclo C4. Cuantificación de la fotorrespiración en la ruta C4. Plantas CAM 

  •  
  • Tema 11. Metabolismo heterotrófico. Transporte de fotoasimilados. Respiración. Metabolismo heterotrófico en plantas y acumulación de fotoasimilados. Desarrollo heterotrófico. Removilización del carbono almacenado: sumideros reversibles. La ruta glucolítica en plantas: glucolisis y otros azúcares. Diferencias con la ruta glucolítica de animales. El CAT como ruta anaplerótica: la interconexión de rutas metabólicas. Particularidades de la respiración en plantas: Respiración insnsible al cianuro. Oxidasa alternativa: bases moleculares y significación fisiológica. Rendimiento energético 

  •  
  • Tema 12. Asimilación de nitrato. Formas de nutrición nitrogenada en plantas. Absorción de nitrato. Reducción de nitrato. Nitrato reductasa y nitrito reductasa. Lugares de la reducción de nitrato en distintos taxones. Relación con la fotosíntesis. Regulación del metabolismo del nitrógeno inorgánico. Regulación de la actividad por fosforilación y por otros factores. Ritmos circadianos en la actividad. Compartimentación celular del nitrato. El nitrato como señal reguladora. Formación de óxido nítrico en plantas y funciones. 

  •  
  • Tema 13. El metabolismo del amonio. Síntesis de aminoácidos en plantasAsimilación de azufre.Absorción de amonioIncorporación del amonio a moléculas orgánicasPosibles vías de incorporaciónCiclo GS- GOGAT. Ciclo fotorrespiratorio del nitrógenoFormación de AsnTransaminacionesInteracciones C/N. Biosíntesis de aminoácidosAbsorción y asimilación del azufreIntegración del metabolismo vegetal: Fotosíntesis y la asimilación de C, N y S.

  •  
  • Tema 14. Fijación biológica de nitrógeno. Organismos fijadores de nitrógenoConcepto y tipos de simbiosisLeguminosas-Rhizobium. El proceso de infecciónColonización de la rizosfera e intercambio de señales. La formación del canal de infección y formación de simbiosomasNitrogenasa. La simbiosis funcionaloxígenocarbono y nitrógeno. La importancia de la fijación de nitrógenoOtras relaciones simbióticasMicorrizasImportancia evolutiva. 

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Programa de prácticas experimentales

  • Bloque I (Señalización Celular) 

  • Cultivo celulartransfección de vectores de expresión por el método de lipofección y estimulación hormonal. 
    Determinación de proteínas por Western-blot. 

  •  

  • Bloque II (Metabolismo vegetal) 

  • FotosíntesisTransporte electrónico 

  • Determinación del contenido en clorofilaSíntesis de Almidón. 

  • Respiración en células vegetalesOxidasa alternativa. 

  • Reducción de nitrato: NR in vitro. Estado de activación. 

  • Fosfoenolpiruvato carboxilasa y su dependencia de la nutrición nitrogenada.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.


Bloque I (Señalización Celular) 

  1. Baynes, J.W. & Dominiczak, M.H. (2019) Bioquímica médica 5ª Edición. Elsevier, ISBN 9788491134060, E-ISBN 9788491134114. 

  1. Herrera, E. et. al. (2014) Bioquímica básica 1st Edition. Elsevier, ISBN:¿9788480868983, eBook ISBN:¿9788490223888. 

  1. Karp, G. (2014) Biología celular y molecular. McGraw-Hill Interamericana de España S.L., ISBN 10:¿6071511372¿/¿ISBN 13:¿9786071511379. 

  1. Hicks-Gómez J.J. (2007) Bioquímica 2ª Edición. McGraw-Hill Interamericana. ISBN: 970-10-5695-7. 

  1. Krauss, G. (2014) Biochemistry of Signal Transduction and Regulation. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, ISBN: 9783527333660, e-ISBN: 9783527667475. 

  1. Berridge, M.J. (2014) Cell Signalling Biology. Portland Press (módulos 1-12). 

  1. Sitaramayya, A. (2010) Signal Transduction: Pathways, Mechanisms and Diseases. Springer-Verlag, ISBN 978-3-642-02111-4, e-ISBN 978-3-642-02112-1. 

 

Bloque II (Metabolismo vegetal) 

  1. Azcón-Bieto J, Talón M (eds.) (2008) Fundamentos de Fisiología Vegetal (2ª ed.). McGraw-Hill Interamericana (2008). 

  1. Buchanan BB, Gruissem W, Jones RL (2015) Biochemistry & Molecular Biology of Plants. Wiley Blackwell. Chichester. UK [Disponible en versión electrónica en la biblioteca] 

  1. Jones RL, Ougham H, Thomas H, Waaland S (2013) The Molecular Life of Plants. Wiley Blackwell. Chichester. UK 

  1. Taiz L, Zeiger E, Moller IM, Murphy A (2015) Plant Physiology and Development. Sinauer Associates - Oxford University Press. Sunderland. USA.

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Lugar de impartición

Aulario y laboratorios e instalaciones del Campus Arrosadía. 

Los lugares concretos donde se desarrollan cada una de las actividades se publicarán al dar comienzo la asignatura.

 

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