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Ficha de asignatura – Grado en Biología
Datos básicos de la asignatura
AsignaturaBIOTECNOLOGÍA DE ENZIMAS
TipoOptativa
Créditos ECTS
Créditos Totales6
Teóricos2,8
Prácticos2,0
Seminarios0,9
Tutorías y evaluación0,3
CursoCuarto
SemestreSéptimo
Departamentos responsablesBioquímica y Biología Molecular I, Biología Vegetal I (Botánica y Fisiología Vegetal)
Profesor responsable
Nombre y ApellidosAna Saborido Modia
DepartamentoBioquímica y Biología Molecular I
Teléfono91 3944267
Correo electrónicoasaborido@quim.ucm.es
ProfesoresConsultar la agenda docente
Datos específicos de la asignatura
DescriptorLa Biotecnología de Enzimas proporciona conceptos básicos necesarios para la manipulación de enzimas y la optimización de procesos enzimáticos. Se estudia la caracterización cinética de actividades enzimáticas y del comportamiento de compuestos activadores e inhibidores de la acción de las enzimas. Se analiza el efecto en la catálisis enzimática de factores ambientales y cómo pueden optimizarse las enzimas para su utilización en aplicaciones biotecnológicas, incluyendo la preparación de enzimas inmovilizadas. Por último, se presentan aplicaciones enzimáticas como los ensayos acoplados, el desarrollo de biosensores y la bioproducción de metabolitos mediante el uso de biorreactores de enzimas y células.
RequisitosNinguno
RecomendacionesSe recomienda haber superado el Módulo de Materias Básicas y el Módulo Fundamental
Competencias
Competencias transversales y genéricasCG1. Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento de los sistemas enzimáticos.
CG2. Reconocer la importancia de la tecnología de enzimas en diversos contextos biológicos y relacionarla con otras áreas de conocimiento.
CG3. Continuar estudios de postgrado en áreas especializadas en áreas de Biotecnología.
CG6. Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en el área de la Biotecnología de Enzimas.
CG7. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos.
CG8. Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información biológica.
CG10. Manipular con seguridad materiales químicos y organismos y valorar los riesgos de su uso, respetando los procedimientos de seguridad e impacto sobre el medio ambiente.
CG11. Manejar instrumentación básica para análisis biológico basado en la utilización de enzimas.
CG12. Interpretar datos procedentes de observaciones y medidas en términos de su significación y de los modelos explicativos que las apoyan.
CG13. Desarrollar buenas prácticas científicas de observación, medida y experimentación con enzimas.
CG15. Valorar la importancia de la biotecnología de enzimas en el contexto industrial, económico, medio ambiental, social y cultural.
CG16. Capacidad de desenvolverse con seguridad en un laboratorio.
CT1. Elaborar y redactar informes de carácter científico.
CT2. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico.
CT4. Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles a través de Internet.
CT7. Utilizar las herramientas y los programas informáticos que facilitan el tratamiento de los resultados experimentales.
CT8. Comunicarse en español y en inglés utilizando los medios audiovisuales más habituales.
CT9. Defender los puntos de vista personales apoyándose en conocimientos científicos.
CT10. Integrar creativamente conocimientos y aplicarlos a la resolución de problemas biológicos utilizando el método científico.
CT11. Adquirir capacidad de organización, planificación y ejecución.
CT12. Desarrollo de la capacidad de trabajo autónomo o en equipo en respuesta a las necesidades específicas de cada situación.
CT14. Progresar en su habilidad para el trabajo en grupos multidisciplinares.
CT15. Perseguir objetivos de calidad en el desarrollo de su actividad profesional.
CT17. Ser capaz de mostrar creatividad, iniciativa y espíritu emprendedor para afrontar los retos de su actividad como biólogo.
 




Competencias específicasCE2. Capacidad para planificar, desarrollar y controlar procesos biotecnológicos que utilicen enzimas.
CE3. Capacidad para producir, transformar, manipular, conservar, identificar y controlar la calidad de materiales de origen biológico que contengan enzimas, incluidos los alimentos.
CE5. Capacidad para desarrollar estudios biológicos y control de la acción de productos químicos y biológicos de utilización en la sanidad, agricultura, industria y servicios.
CE7. Capacidad para desarrollar estudios y análisis clínicos, funcionales, microbiológicos e inmunobiológicos de muestras biológicas, incluidas las de origen humano, mediante la utilización de enzimas.
CE12. Capacidad para realizar análisis biológicos, control y depuración de las aguas, mediante la utilización de ensayos enzimáticos.
CE20. Capacidad para ejercer la enseñanza y difusión de la Biotecnología Enzimática en todos los grados educativos y sectores de población y el asesoramiento científico y técnico de cualquier cuestión relacionada con la Biotecnología Enzimática.
 
 




Objetivos
Objetivos-          Proporcionar al estudiante las bases fundamentales relativas al concepto de enzima, de los métodos de caracterización y optimización de la acción de las enzimas y de los mecanismos de catálisis enzimática.
-          Proporcionar las bases conceptuales necesarias para caracterizar y aplicar enzimas y ensayos enzimáticos en laboratorios y experimentos biotecnológicos.
 
Metodología
DescripciónLa actividad docente seguirá una metodología híbrida, que hará uso de un aprendizaje colaborativo y un aprendizaje individual. Las actividades presenciales de la asignatura se estructuran en clases de teoría, clases prácticas, seminarios y tutorías.
En las clases de teoría el profesor dará a conocer al alumno el contenido de la asignatura. Se presentarán los conceptos teóricos y algunos hechos experimentales que permitan al alumno obtener una visión global y comprensiva de la asignatura. Como apoyo a las explicaciones teóricas, se proporcionará a los alumnos el material docente apropiado, bien en fotocopias o bien en el Campus Virtual.
Las clases prácticas aportarán al alumno destrezas básicas en el manejo y manipulación de enzimas y la realización de ensayos enzimáticos, incluyendo el procesamiento y la interpretación adecuada de datos experimentales.
Las clases de seminarios tendrán como objetivo la presentación al alumno de problemas específicos o desarrollos novedosos en el ámbito de la aplicación de enzimas a procesos biotecnológicos. En estos seminarios se potenciará la búsqueda por parte del alumno de información complementaria y la puesta en común de cuestiones de interés.
En las sesiones presenciales de tutorías el profesor revisará y corregirá, si es el caso, las soluciones propuestas por los alumnos a ejercicios planteados, resolverá las dudas y dificultades que se hayan presentado en la resolución de los ejercicios propuestos y orientará a los alumnos en la búsqueda de información específica sobre temas complementarios.
Distribución de actividades docentesHoras% respecto del total
Clases teóricas 2846,7
Clases prácticas 2033,3
Exposiciones y/o seminarios 915,0
Tutoria 11,7
Evaluación 23.3
  
Trabajo presencial 6040
Trabajo autónomo 9060
Total 150100
Bloques temáticos I.              Cinética enzimática
II.             Mecanismos de catálisis enzimática
III.            Aplicaciones biotecnológicas de las enzimas
Evaluación
Criterios aplicables Para la evaluación final será obligatoria la participación en las diferentes actividades propuestas. Para poder acceder a la evaluación final será necesario que el alumno haya participado al menos en el 70% de las actividades presenciales.
El rendimiento académico del alumno y la calificación final de la asignatura se computarán de forma ponderada atendiendo a los siguientes porcentajes, que se mantendrán en todas las convocatorias. Solo se compensarán las notas de cada parte de la asignatura, si la calificación por separado fuera superior a 4,0.
 
-          Exámenes escritos sobre los contenidos teóricos de la asignatura (60%)
-          Evaluación de las clases prácticas (25%) mediante el cuaderno de laboratorio y exámen con cuestiones específicas.
-          Presentación por parte del alumno de trabajos y seminarios complementarios (15%).
Organización semestral
Organización semestralConsultar la agenda docente
Temario
Programa teóricoBLOQUE I. CINÉTICA ENZIMÁTICA
 
1.- Introducción a la Biotecnología de enzimas. Concepto de catálisis. Cinética enzimática. Teoría del estado de transición. Estado estacionario: ecuación de Michaelis-Menten. Obtención y análisis de los parámetros cinéticos.
 
2.- Activación e inhibición enzimática. Inhibidores reversibles. Inhibición competitiva, mixta y acompetitiva. Inhibición por producto y por exceso de sustrato.
 
3.- Cinética multisustrato. Mecanismos ordenado, al azar y ping-pong: métodos de representación gráfica. Inhibición por productos de reacción y caracterización del mecanismo cinético.
 
4.- Inhibidores irreversibles. Marcadores de afinidad, sustratos suicidas y análogos del estado de transición. Fármacos basados en la inhibición enzimática.
 
BLOQUE II. MECANISMOS DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA
 
5.- Influencia de factores ambientales en la catálisis enzimática. Efecto de pH, fuerza iónica y temperatura. Termoinactivación. Enzimas termoestables.
 
6.- Mecanismos de catálisis enzimática. Catálisis por aproximación: contribución entrópica a la catálisis. Catálisis covalente. Catálisis ácido-base general. Tensión, distorsión y cambio conformacional: ajuste inducido y unión no productiva. Papel de los cofactores en la catálisis enzimática. Ribozimas y evolución dirigida de catalizadores enzimáticos.
 
BLOQUE III. APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LAS ENZIMAS
 
7.- Biocatálisis y Biotecnología. Bioproducción de compuestos de interés económico mediante el uso de biorreactores de enzimas y células.
 
8.- Biotecnología de enzimas aplicada a la industria alimentaria: edulcorantes y compuestos bioactivos. Producción biotecnológica de fármacos. Bases moleculares de la resistencia a herbicidas en cultivos transgénicos.
Programa prácticoOptimización de ensayos enzimáticos. Determinación de parámetros cinéticos. Inhibición por productos finales y análogos del estado de transición.
Seminarios- Determinación de parámetros cinéticos. Aspectos prácticos.
- Ensayos enzimáticos.
- Enzimas inmovilizadas.
- Ingeniería de proteínas dirigida en la optimización de la catálisis enzimática.
- Desarrollo de nuevos catalizadores enzimáticos: anticuerpos catalíticos.
- Enzimología de molécula única.
- Bioproducción de edulcorantes.
- Resistencia a herbicidas: bases moleculares.
BibliografíaBisswanger, H. (2004). Practical Enzymology. John Wiley & Sons.
Buchholz, K., Kasche, V., Bornscheuer, U.T. (2012). Biocatalysts and Enzyme Technology. (2ª ed.)  Wiley-Blackwell.
Cook, P.F., W. W. Cleland (2007).Enzyme kinetics and Mechanisms. Garland Science, London.
Cornish-Bowden, A. (2012). Fundamentals of Enzyme Kinetics. (4º ed.). Wiley-Blackwell,
Legaz, E., Xavier Filho, L., y Vicente, C. (2008). Metabolitos vegetales y microbianos para la industria. Ambioto Cultural Ediçoes, Rio de Janeiro.
Palmer, T., y Bonner, P.L. (2007). Enzymes: Biochemistry, Biotechnology, Clinical Chemistry. Woodhead Publ.
Purich, D. L. (2009). Contemporary enzyme kinetics and mechanisms, 3rd ed., Academic Press.
Ramawat, K.G. y Nerillon, J. M. (2007). Biotechnology: secondary metabolites. Science Publishers, Enfield UK.
Slater, A., Scott, N.W., y Fowler, M. R. (2008). Plant Biotechnology. Oxford University Press, Oxford.
 
Yeh, W.-K., Yang, H. –C., y McCarthy, J.R. (2010). Enzyme Technologies: Metagenomics, Evolution, Biocatalysis and Biosynthesis (Chemical Biology of Enzymes for Biotechnology and Pharmaceutical Applications). John Wiley & sons, New Jersey.
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