1. Manuales Departamentales
Programa Académico, objetivos del curso, contenido temático y
manual de prácticas de laboratorio
Bioquímica y
Biología Molecular
Primer año
2009-2010
Departamento de Bioquímica
Facultad de Medicina
Universidad Nacional Autónoma de México
Cd. Universitaria, D.F. Agosto de 2009.
1

2. FACULTAD DE MEDICINA
MANUALES DEPARTAMENTALES
Obra general ISBN: 968-36-2767-6
Este volumen ISBM: 970-32-1866-0
© 2004
Nueva edición revisada y estructurada.
© 2005 primera reimpresión.
© 2006 primera reimpresión.
Derechos reservados conforme a la ley.
Facultad de medicina, UNAM.
Folio CAPES: 008/2005
El contenido de este Manual esta protegido por la Ley de
Derecho de Autor y no puede ser reproducido, total o
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cualquier otro, sin el permiso escrito del Comité Asesor de
publicaciones de la Facultad de Medicina de la Universidad
Autónoma de México.
El cuidado editorial estuvo a cargo del Comité Asesor de
Publicaciones de la Facultad de Medicina, UNAM.
El contenido de este Manual es responsabilidad de sus
Autores ya que constituye un auxiliar en la enseñanza.
2

3. FACULTAD DE MEDICINA
Dr. Enrique Luis Graue Wiechers Director
Dra. Rosalinda Guevara Guzmán Secretario General
Dr. Pelayo Vilar Puig Jefe de la División de Estudios de Posgrado
e Investigación
Dr. Juan José Mazón Ramírez Secretaria de Enseñanza Clínica, Internado
y Servicio Social
Dra. Irene Durante Montiel Secretaria Técnica del H. Consejo Técnico
Dr. Melchor Sánchez Mendiola Secretario de Educación Médica
Dr. Ricardo Valdivieso Calderon Secretario de Servicios Escolares
Dr. Luis Felipe Abreu Hernández Secretario de Planeación
Lic. Raúl A Aguilar Tamayo Secteraría Jurídica y de Control Administrativo
Dr. Guillermo Robles Díaz Coordinador de Investigación
Dra. Teresa Fortoul G Coordinadora de Ciencias Básicas
Dr. Arturo Ruíz R. Coordinador de Servicios a la Comunidad
Secretario Administrativo
C.P. Francisco Cruz Ugarte
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
Dr. Edgar Zenteno Galindo Jefe del Departamento de Bioquímica
M. en C. Alicia Cea Bonilla Coordinadora de Enseñanza de Bioquímica
y Biología Molecular
Dr. Raúl Chávez Sánchez Coordinador de Enseñanza de Inmunología
Dr. Guillermo Mendoza Hernández Coordinador de Investigación
M. en C. Rebeca Milán Chávez Coordinadora del Laboratorio de Prácticas
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4. Colaboradores
OBJETIVOS DEL CURSO metabolismo del colesterol, estructura y metabolismo
Guillermo Álvarez Llera de las lipoproteínas, regulación del metabolismo de
Patricia del Arenal Mena lípidos).
Alicia Cea Bonilla
Haydée Torres Guerrero (modificaciones
Leonor Fernández Rivera Río
postraduccionales).
Rebeca Milán Chávez
Sara Morales López Aída Uribe Medina (características de la materia viva).
Celia Virginia Sánchez Meza Alejandro Zentella Dehesa (virus, oncogenes y
transformación).
SYLLABUS
Guillermo Álvarez Llera (agua, ciclo de Krebs, oxidación de
los aminoácidos, química y metabolismo de INTRODUCCIÓN AL MANUAL DE PRÁCTICAS
carbohidratos, química y metabolismo de lípidos). DE LABORATORIO Y CASOS DE CORRELACIÓN
BIOQUÍMICA Y PRÁCTICA MÉDICA
Patricia del Arenal Mena (ciclo celular).
Alicia Cea Bonilla (fundamentos del metabolismo, Alicia Cea Bonilla (potenciometría y electroforesis).
proteínas, enzimas y coenzimas, estructura de Rebeca Milán Chávez (gota).
carbohidratos, metabolismo de carbohidratos, Celia Virginia Sánchez Meza.
regulación de la glucemia, regulación del metabolismo
de lípidos, síntesis y degradación de fosfolípidos, ELABORACIÓN O REVISIÓN DE LAS PRÁCTICAS
regulación e integración metabólica, biología DE LABORATORIO
molecular).
Leonor Fernández Rivera Río (nucleótidos). 1. Soluciones. Celia Virginia Sánchez Meza y Rebeca
Milán Chávez.
Óscar Flores Herrera (figuras: ciclo energético, vías que
siguen los protones en las levaduras, ciclo de Krebs y 2. Regulación del equilibrio ácido-base después de
esquema de un potenciómetro). ejercicio muscular intenso y de la ingestión de
bicarbonato de sodio. Concepción González López,
Alberto Hamabata Nishimuta (aspectos básicos de
Celia Virginia Sánchez Meza y Juan Luis Rendón
fisicoquímica, niveles de regulación de la expresión
Gómez.
genética).
3. Cinética enzimática. Efecto de la concentración del
Noemí Meraz Cruz (síntesis y degradación de fosfolípidos,
sustrato en la velocidad de la reacción enzimática.
regulación del metabolismo de lípidos).
Celia Virginia Sánchez Meza, Rebeca Milán Chávez y
Rebeca Milán Chávez (equilibrio hidroelectrolítico). Jesús Antonio Oria Hernández.
Sara Morales López (agua, química y metabolismo de 4. Estudio del bombeo de protones por levaduras; efecto
carbohidratos, química y metabolismo de lípidos). de los inhibidores de la cadena de transporte de
electrones y de los desacoplantes. Juan Pablo Pardo
Celia Virginia Sánchez Meza (tabla periódica, enlaces,
Vázquez y Federico Martínez Montes.
fundamentos del metabolismo, equilibrio
hidroelectrolítico, proteínas, radicales libres, 5. Efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata.
descarboxilación del piruvato, regulación de la Leonor Fernández Rivera Río.
glucemia, síntesis y degradación de fosfolípidos,
4

5. 6. Radicales libres (lipoperoxidación). José Gutiérrez y 11. Huella génica. Rebeca Milán Chávez y Eugenia Flores
Celia Virginia Sánchez Meza. Robles.
7. Estudio general del metabolismo de los carbohidratos. La revisión y la actualización de los Objetivos del curso se
Celia Virginia Sánchez Meza y Rebeca Milán Chávez. realizó en colaboración con el proyecto: Mejoramiento de la
Enseñanza de la Bioquímica y Biología Molecular (EN-
8. Determinación de la transaminasa glutámico-pirúvica
206603) del Programa de Apoyo a Proyectos
sérica. Ma. Eugenia García Salazar y Celia Virginia
Institucionales para el Mejoramiento de la Enseñanza
Sánchez Meza.
(PAPIME), siendo el responsable del proyecto el doctor
9. Determinación de glucosa en sangre total. Rebeca Milán Federico Martínez Montes.
Chávez y Eugenia Flores Robles.
10. Integración Metabólica. Rebeca Milán Chávez y Corrección y cuidado de la edición: Edgar Zenteno
Eugenia Flores Robles. Galindo, Alicia Cea Bonilla, Rebeca Milán Chavez y
Eugenia Flores Robles.
5

6. CONTENIDO
PROGRAMA ACADÉMICO
B.1. Estructura 48
I. Misión de la Facultad de Medicina 8 B.2. Digestión y absorción 48
C. Metabolismo energético 50
II. Introducción 10 C.1. Glucólisis 50
III. Datos generales de la asignatura 12 ----- C.2. Papel de la mitocondria en las funciones
oxidativas 51
IV. Objetivos de aprendizaje 12 C.3. Descarboxilación del piruvato 52
V. Metodología educativa 12 C.4. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo
de Krebs) 52
VI. Estructura del curso 13 C.5. Cadena de transporte de electrones
VII. Lineamientos de evaluación 19 (cadena respiratoria) 54
C.6. Fosforilación oxidativa 54
VIII. Obligaciones de los profesores y C.7. Radicales libres 56
alumnos 25 D. Otras vías metabólicas de los carbohidratos.58
D.1. Gluconeogénesis 58
IX. Bibliografía 25 D.2. Glucogenólisis y glucogénesis 59
D.3. Vía del fosfogluconato (ciclo de las
pentosas) 59
D.4. Regulación de la glucemia 60
E. Lípidos 62
Unidad Temática 1: Estructura molecular E.1. Estructura 62
E.2. Digestión, absorción y transporte 62
I. Lógica molecular de la vida F. Metabolismo de lípidos 64
A. Características de la materia viva 27 F.1. Oxidación de los ácidos grasos (ß-
B. Niveles de la organización celular 29 oxidación) 64
B.1 Bioelementos 29 F.2. Síntesis y utilización de los cuerpos
B.2 Moléculas precursoras y cetónicos 65
macromoléculas 29 F.3. Síntesis de ácidos grasos 65
B.3 Estructuras, orgánulos, células, tejidos y F.4. Síntesis y degradación de triacilgliceroles
Organismos 29 66
F.5. Síntesis y degradación de fosfolípidos 67
II. Aspectos fisicoquímicos del funcionamiento F.6. Metabolismo del colesterol 67
celular F.7. Estructura y metabolismo de las
A. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados lipoproteínas 68
a la bioquímica 31 F.8. Regulación y alteraciones del
B. Agua 33 metabolismo de lípidos 69
C. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base 35 G. Metabolismo de los compuestos
D. Aminoácidos y proteínas 37 nitrogenados. 72
D.1. Aminoácidos 37 G.1. Aminoácidos y proteínas 72
D.2. Proteínas 37 G.2. Nucleótidos 74
E. Enzimas y coenzimas 40 H. Regulación e integración metabólica 76
E.1. Características de un sistema enzimático40
E.2. Cinética enzimática 40 Unidad Temática III: Biología Molecular
E.3. Aspectos médicos de la
enzimología 40 IV Biología Molecular
A. Organización del genoma 80
Unidad Temática II: Metabolismo B. Flujo de la información genética 83
B.1. Flujo de la información genética 83
III. Metabolismo y bioenergética B.2. Síntesis del DNA (duplicación) 83
A. Fundamentos del metabolismo celular 46 B.3. Transcripción 85
B. Carbohidratos 48 B.4. Traducción 86
VI

7. C. Mutaciones y reparación del DNA 89 de la reacción enzimática 140
D. Niveles de regulación de la expresión Práctica 4. Efecto de la insulina sobre la Glucemia
genética 90 de la rata. 145
E. Virus, oncogenes y transformación 93 Práctica 5. Estudio del bombeo de protones
F. Técnicas de manipulación del DNA 95 por levaduras; efecto de los inhibidores
de la cadena de transporte de electrones
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO y de los desacoplantes 146
Práctica 6. El efecto del etanol sobre la lipoperoxi-
I. Conceptos teóricos iniciales dación 149
El método científico 99 Práctica 7. Estudio general del metabolismo
El Sistema Internacional de Unidades (SI) 101 de carbohidratos 150
Matemáticas para el laboratorio 104 Práctica 8. El efecto del tetracloruro de carbono
Notación científica o exponencial 104 sobre las transaminasas 1155
El método del factor unitario en los cálculos 105 Práctica 9.Determinaión de glucosa en sangre
Logaritmos 106 total. 156
Gráficas 107
Algunos métodos utilizados en bioquímica 109 Práctica 10. Integración metabólica 160
Centrifugación 109 Práctica 11. Huella génica 168
Potenciometría 110
Electroforesis 113
III. Casos de correlación bioquímica y práctica
Soluciones 116
médica
Manejo de material biológico 116
Caso 1. Cólera 174
Medidas de seguridad 123
Caso 2. Oclusión intestinal. Acidosis metabólica.
II. Experimentos Deshidratación grave 175
Caso 3. Hipoglucemia secundaria a intoxicación
Alcohólica 177
Práctica 1. Soluciones 133
Caso 4. Cetosis por inanición. Obesidad 178
Práctica 2. Regulación del equilibrio ácido-base
Caso 5. Hipercolesterolemia y aterosclerosis 179
después de ejercicio muscular intenso y de la
Caso 6. Gota 181
ingestión de bicarbonato de sodio 137
Práctica 3. Cinética enzimática. Efecto de la
concentración del sustrato en la velocidad
VII

8. PROGRAMA ACADÉMICO
I. Misión de la Facultad de Medicina
“Formar a los líderes de las próximas • Calidad académica. Que significa
generaciones de médicos mexicanos y contribuir a favorecer la formación más allá de la
establecer un sistema de salud capaz de preservar simple información en sus estudiantes,
y desarrollar las capacidades físicas y mentales de fortaleciendo su preparación en las
nuestra población y colaborar en la preparación de ciencias básicas de la medicina que les
investigadores en el campo de las ciencias permita seguir el ritmo de los avances en
médicas. el conocimiento y sus aplicaciones en la
clínica.
Para ello, será necesario fortalecer el compromiso • Vitalidad. Para poder enfrentar el futuro
social de sus estudiantes y su vocación en el contexto del cambio científico y
humanística para tener a la vida humana y a la tecnológico y de las modificaciones que
dignidad del hombre como valores supremos, por experimenten las condiciones
lo que será necesario que los alumnos adquieran socioeconómicas de nuestra población.
los conocimientos científicos más avanzados para Para ello, será necesario rescatar la
responder cabalmente a las necesidades de salud enseñanza tutorial orientada a la solución
de la sociedad mexicana. de problemas de manera original e
innovadora y capaz de inducir en el
La educación y la formación médica en la Facultad estudiante una conciencia clara de sus
deberán ser factores de cambio e innovación en necesidades de actualización permanente
las instituciones de salud y contribuir a incrementar y educación continua.
las aportaciones de la medicina mexicana al • Investigación original. Por cuanto que es
conocimiento universal. un elemento indispensable para alcanzar
un sistema de salud de alta calidad y
eficiencia, y porque es la única vía para
El apego a la prestación de servicios de la más
atender cabalmente los complejos
alta calidad, la curiosidad científica y el
fenómenos que inciden en el proceso de la
compromiso irrestricto con los principios
salud y la enfermedad en medicina,
fundamentales de la ética médica deberán ser la
educación e investigación son
característica de sus egresados. Para ello será
inseparables.
necesario organizarse en un ambiente de libertad
intelectual, en el que se conjuguen el talento de • Humanismo. Porque el fin último del
profesores y alumnos, fomentando la creatividad y médico es el hombre mismo. Para ello
la productividad individual y colectiva”. habrá de desarrollar una sensibilidad
singular ante el dolor y la angustia de los
enfermos, ante su ignorancia y sus
En suma, la Facultad de Medicina deberá problemas, para que pueda ayudar a
caracterizarse por su calidad académica, su superarlos. Para poder servir a la sociedad
vitalidad, su compromiso decidido con la y los individuos con plena conciencia de
investigación original y los principios humanísticos sus valores y potencialidades habrá que
de la profesión para poder consolidar el liderazgo inducir en nuestros estudiantes una actitud
que legítimamente le corresponde. humanitaria.
8

9. • Liderazgo. Entendiendo éste como la aspectos afectivos, emocionales y
capacidad para mantener una actitud de conductuales de los pacientes bajo su
vanguardia y compartir conocimientos y cuidado.
experiencia; para orientar la educación • Conoce con detalle los problemas de
médica nacional y fortalecer tanto la salud de mayor importancia en nuestro
investigación en salud como nuestro país y es capaz de ofrecer tratamiento
sistema de educación superior; para adecuado a los pacientes que los
transformar la medicina mexicana y presentan.
responder cada vez mejor a una sociedad • Promueve el trabajo en equipo con otros
que se esfuerza en superarse y demanda, médicos y profesionales de la salud y
con razón, una mayor calidad a todo el asume la responsabilidad y el liderazgo
sistema de salud. que le corresponden, según su nivel de
competencia y papel profesional.
Congruente con la Misión de la Facultad de • Dispone de conocimientos sólidos acerca
Medicina, la función del médico se caracteriza de de las ciencias de la salud, lo que le
la siguiente manera: permite utilizar el método científico como
herramienta de su práctica clínica habitual
El médico es un profesional comprometido a y lo capacita para optar por estudios de
preservar, mejorar y restablecer la salud del posgrado, tanto en investigación como en
ser humano; sus acciones se fundamentan en alguna especialidad médica.
el conocimiento científico de los fenómenos • Tiene una actitud permanente de
biológicos, psicológicos y sociales. Su búsqueda de nuevos conocimientos, por lo
ejercicio profesional se orienta que cultiva el aprendizaje independiente y
primordialmente a la práctica clínica, la cual autodirigido, lo que le permite actualizarse
debe ejercer con conocimiento, diligencia, en los avances de la medicina y mejorar la
humanismo, prudencia y juicio critico, calidad de la atención que otorga.
guiándose por un código ético que considera a • Se mantiene actualizado en relación a los
la vida humana como valor supremo. avances científicos y tecnológicos más
recientes; utiliza la información y la
EL PERFIL PROFESIONAL DEL EGRESADO DE tecnología computacional para la
LA CARRERA DE MÉDICO CIRUJANO adquisición de nuevos conocimientos y
como una herramienta de trabajo dentro
de su práctica profesional.
El egresado de la Facultad de Medicina de la
Universidad Nacional Autónoma de México que
cumple satisfactoriamente los objetivos y adquiere
los conocimientos, habilidades, destrezas y
actitudes que integran el Plan Único de Estudios:
• Es un profesional capacitado para ofrecer
servicios de medicina general de alta
calidad y, en su caso, para referir con
prontitud y acierto aquellos pacientes que
requieren cuidados médicos
especializados.
• En la atención de los pacientes, además
de efectuar las acciones curativas, aplica
las medidas necesarias para el fomento a
la salud y la prevención de las
enfermedades, apoyándose en el análisis
de los determinantes sociales y
ambientales, especialmente el estilo de
vida.
• Se conduce según los principios éticos y
humanistas que exigen el cuidado de la
integridad física y mental de los pacientes.
• Como parte integral de su práctica
profesional examina y atiende los
9

10. II. INTRODUCCIÓN:
1. Mapa curricular:
ANATOMÍA
BIOLOGÍA CELULAR Y TISULAR
BIOLOGÍA DEL DESARROLLO
PRIMER AÑO
BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR
PSICOLOGÍA MEDICA I
SALUD PÚBLICA I
ASIGNATURAS DE LIBRE
ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ELECCIÓN***
CIRUGÍA I
FARMACOLOGÍA
SEGUNDO AÑO
FISIOLOGÍA
INMUNOLOGÍA
MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
SALUD PÚBLICA II
ASIGNATURAS DE LIBRE
ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ELECCIÓN***
PROPEDÉUTICA Y
FISIOPATOLOGÍA*
PATOLOGÍA
MEDICINA GENERAL I*
TERCER AÑO
PSICOLOGÍA MÉDICA II**
SALUD PÚBLICA III*** GENÉTICA CLÍNICA*
SEMINARIO CLÍNICO*
ASIGNATURAS DE LIBRE
ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ELECCIÓN***
CUART
O AÑO
HISTORIA Y FILOSOFÍA DE LA
SALUD PÚBLICA IV** MEDICINA
10

11. MEDICINA GENERAL II*
CIRUGÍA II*
ASIGNATURAS DE LIBRE
ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ELECCIÓN***
INTERNADO MÉDICO*
QUINTO AÑO
GINECOLOGÍA Y
OBSTETRICIA ♦
COMUNIDAD ♦
URGENCIAS ♦
PEDIATRÍA ♦
INTERNA ♦
CIRUGÍA ♦
MEDICINA
SEXTO AÑO
S E R V I C I O S O C I A L
* Estas asignaturas son la base del entrenamiento en el área clínica, en éllas el alumno
adquirirá los conocimientos acerca de la patología de los diversos aparatos y sistemas,
así como las habilidades y destrezas necesarias para el manejo de los problemas de
salud más frecuentes.
** Estas asignaturas corresponden al área sociomédica.
*** Su propósito es permitir que el alumno profundice o complemente de acuerdo a sus
preferencias algunos contenidos del plan de estudios; tenga la posibilidad de capacitarse
en ciertas áreas no consideradas en dicho plan, así como también dar flexibilidad al
currículo.
♦ Áreas de rotación bimestral.
11

12. 2. Importancia de la asignatura en la carrera. Molecular se encuentran descritos en este Manual
de objetivos del curso y prácticas de laboratorio,
La segunda mitad del siglo XX fue el marco por lo que te sugerimos que los revises
temporal de una expansión acelerada de nuestro cuidadosamente; en caso de que algún concepto
entendimiento del mundo y del Universo en no se estudie en la clase, es tu responsabilidad
general y, como consecuencia, la orientación de buscar la información correspondiente y
una mayor cantidad de recursos humanos y aprenderla. Te deseamos que el aprendizaje de
materiales hacia la investigación en todas las esta disciplina te resulte grato y que lo lleves a
áreas de la ciencia. El campo de la medicina ha feliz término.
tenido grandes avances, particularmente en las
áreas del conocimiento de la Bioquímica y de la
Biología Molecular. La información generada por III DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA
estas disciplinas ha sido fundamental para
comprender mejor el fenómeno de la vida y para 1. Coordinación: Departamento de
abordar el estudio de las enfermedades. Bioquímica
2. Tipo de Asignatura: Teórica y práctica
Los conocimientos aportados por la Bioquímica y 3. Ubicación Primer año
la Biología Molecular no sólo permiten entender 4. Duración Anual
mejor la manera en la que están estructuradas las 5. N° de horas Teoría: 160 h
células y los tejidos, el funcionamiento del Práctica: 120 h
organismo y cuáles son las fundamentos de la 6. N° de créditos 22
patogénesis existente, sino que proporcionan las 7. Clave 1115
bases para el uso racional de las estrategias 8. Requisitos académicos Cubrir los
terapéuticas, principalmente en el campo del requisitos de ingreso a la licenciatura
descubrimiento de fármacos efectivos con un
mínimo de efectos indeseables.
IV OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Si bien es cierto que los avances son
extraordinarios, aún quedan muchas interrogantes 1. Que el estudiante entienda los fenómenos
por contestar. Día con día se avanza en la biológicos desde el punto de vista molecular y
búsqueda de tales respuestas. En consecuencia, que sea capaz de integrar este conocimiento
la Bioquímica y la Biología Molecular forman parte en la estructura fisiológica de la célula, del
de esa gran plataforma de los programas actuales tejido y del organismo.
de formación académica de los médicos cirujanos.
2. Que el estudiante conozca los mecanismos
El Departamento de Bioquímica ofrece a los moleculares del funcionamiento del organismo
estudiantes de la carrera de médico cirujano el humano de una manera dinámica e integral y,
programa de contenidos de este curso, el cual está al mismo tiempo, comprenda cómo esos
dirigido e integrado con un enfoque médico, mecanismos se encuentran alterados en la
adaptado a las necesidades de una modernidad enfermedad.
inquisitiva, demandante de conocimientos cada
vez más aproximados a un contexto que permita 3. Que el estudiante demuestre, mediante
esa aspiración superior de contar con una actividades ex profeso, que ha podido integrar
medicina de alta calidad. el conocimiento a nivel molecular como una
herramienta fundamental para la comprensión
Por otro lado, ahora que inicias tus estudios de los procesos fisiológicos y de la
profesionales es importante que sepas que el fisiopatología y con ello entienda los principios
aprendizaje es una en los que se apoya la tecnología empleada
experiencia activa de descubrimiento, por lo que en el diagnóstico de enfermedades.
no sólo deberás esperar que tus maestros te
guíen a lo largo de tus estudios. 4. Que el estudiante aplique el método científico
como una herramienta en la identificación, el
Entre las habilidades que deberás adquirir durante análisis y la solución de problemas médicos.
tu formación profesional están la búsqueda de
información y la autoenseñanza.
V. METODOLOGÍA EDUCATIVA
Los conocimientos mínimos necesarios para Con base en lo descrito en el Plan Único de
aprobar el curso de Bioquímica y Biología Estudios respecto a este tema en los puntos A. 1,
12

13. 2, 4, 6, 7, 8 y 9 y B. 1 y 2, el profesor utilizará, en II. Aspectos fisicoquímicos del
la medida de lo posible, algunos procedimientos y funcionamiento celular
técnicas que impliquen una metodología centrada A. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados
en la solución de problemas, la vinculación teórico- a la bioquímica
práctica de los conocimientos (el desarrollo y B. Agua
discusión de prácticas de laboratorio de interés C. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base
médico), la aplicación de técnicas de enseñanza D. Aminoácidos y proteínas
que favorezcan la participación activa de los D.1. Aminoácidos
estudiantes (como seminarios, discusión de casos, D.2. Proteínas
las semanas de integración básica-clínica), así E. Enzimas y coenzimas
como la búsqueda y análisis crítico de la E.1. Características de un sistema
información, sea de libros como de fuentes enzimático
automatizadas, para lograr los objetivos de E.2. Cinética enzimática
aprendizaje. E.3. Aspectos médicos de la enzimología
VI. ESTRUCTURA DEL CURSO UNIDAD TEMÁTICA II: Metabolismo
1. ACTIVIDADES PROPUESTAS: III. Metabolismo y bioenergética
Inicio del curso 25 de agosto de 2008 y termino el A. Fundamentos del metabolismo celular
20 de mayo de 2009. B. Carbohidratos
B.1. Estructura
El curso se divide en TRES UNIDADES B.2. Digestión y absorción
TEMÁTICAS: C. Metabolismo energético
a) Estructura molecular (correspondiente al 25% C.1. Glucólisis
de la calificación). C.2. Papel de la mitocondria en las funciones
b) Metabolismo (correspondiente al 50% de la oxidativas
calificación). C.3. Descarboxilación del piruvato
c) Biología molecular (correspondiente al 25% de C.4. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo
la calificación). de Krebs)
C.5. Cadena de transporte de electrones
El contenido educativo del curso consiste en: (cadena respiratoria)
C.6. Fosforilación oxidativa
a) Teoría. C.7. Radicales libres
b) Trabajo de laboratorio y programas de D. Otras vías metabólicas de los carbohidratos
aprendizaje de la bioquímica asistida por D.1. Gluconeogénesis
computadora. D.2. Glucogenólisis y glucogénesis
c) Revisión de casos de correlación bioquímica- D.3. Vía del fosfogluconato (ciclo de las
práctica médica. pentosas)
d) Solución de problemas. D.4. Regulación de la glucemia
e) Semanas de Integración básica-clínica E. Lípidos
E.1. Estructura
2. UNIDADES TEMÁTICAS Y CONTENIDO E.2. Digestión, absorción y transporte
TEMÁTICO: F. Metabolismo de lípidos
F.1. Oxidación de los ácidos grasos (ß-
UNIDAD TEMÁTICA I: Estructura molecular oxidación)
F.2. Síntesis y utilización de los cuerpos
I. Lógica molecular de la vida cetónicos
A. Características de la materia viva F.3. Síntesis de ácidos grasos
B. Niveles de la organización celular F.4.Síntesis y degradación de triacilgliceroles
B.1 Bioelementos F.5. Síntesis y degradación de fosfolípidos
B.2 Moléculas precursoras y F.6. Metabolismo del colesterol
macromoléculas F.7. Estructura y metabolismo de las
B.3 Estructuras, orgánulos, células, tejidos y lipoproteínas
organismos F.8. Regulación y alteraciones del
metabolismo de lípidos
13

14. G. Metabolismo de los compuestos B. Flujo de la información genética
nitrogenados B.1. Flujo de la información genética
G.1. Aminoácidos y proteínas B.2. Síntesis del DNA (duplicación)
G.2. Nucleótidos B.3. Transcripción
H. Regulación e integración metabólica B.4. Traducción
C. Mutaciones y reparación del DNA
D. Niveles de regulación de la expresión
UNIDAD TEMÁTICA III: Biología genética
Molecular E. Virus, oncogenes y transformación
F. Técnicas de manipulación del DNA
IV Biología Molecular
A. Organización del genoma
14

15. 3. CALENDARIO DE ACTIVIDADES:
CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA PRIMERA UNIDAD TEMÁTICA
(BLOQUE 1)
Semana Fecha Tema
Lógica molecular de la vida: Características de la materia viva y
1 10 al 15 de agosto jerarquía de la organización celular.
A. Aspectos básicos de Fisicoquímica aplicados a la
Bioquímica.
2 17 al 22 de agosto B. Agua
Práctica: Soluciones
3 24 al 29 de agosto B. Agua
Amortiguadores
C. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base
Práctica: Soluciones
Revisión del caso clínico: CÓLERA
4 31 de agosto al 5 de C. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base
septiembre Revisión del caso clínico: OCLUSIÓN INTESTINAL
5 7 al 12 de septiembre D. Aminoácidos y Proteínas
Práctica: Equilibrio ácido-base
6 14 al 19 de septiembre** D. Aminoácidos y Proteínas
Práctica: Equilibrio ácido-base
7 21 al 26 de septiembre E. Enzimas y coenzimas
Práctica: Cinética Enzimática
8 28 de septiembre al 3 de E. Enzimas y coenzimas
octubre Práctica: Cinética enzimática
a
9 5 al 10 de octubre 2 . Unidad
A. Fundamentos del metabolismo
B. Estructura y Digestión de carbohidratos
10 12 al 17 de octubre B. Estructura y digestión de carbohidratos
16 DE OCTUBRE PRIMER EXAMEN DEPARTAMENTAL: 9:00-11:00 HRS
* Día de asueto
/ Exámenes departamentales
15

16. CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA SEGUNDA UNIDAD TEMÁTICA
(BLOQUE 2)
Semana Fecha Tema
1 19 al 24 de octubre/ C. Glucólisis
Descarboxilación del piruvato
C. Ciclo de los ácidos tricarboxilicos
2 26 al 31 de octubre/// Práctica: Efecto de la insulina sobre la Glucemia
de la rata
C. Ciclo de los ácidos tricarboxilicos
3 3 al 7 de noviembre/ Práctica: Efecto de la insulina sobre la Glucemia
de la rata
C. Cadena de transporte de electrones
4 9 al 14 de noviembre C. Fosforilación oxidativa
Práctica: Bombeo de Protones
C. Radicales libres
5 16 al 21 de noviembre* D. Gluconeogénesis
Práctica: El efecto del etanol sobre la Lipoperoxidación
1ª. Semana de Integración Básica-Clínica
6 23 al 28 de noviembre MIELOMENINGOCELE E INSUFICIENCIA RENAL
D. Vía del fosfogluconato
D.Glucogénesis y glucogenólisis
Discusión Semana de Integración
7 30 de noviembre al D. Regulación de la glucemia
5 de diciembre Revisión del caso clínico: HIPOGLUCEMIA E
INTOXICACIÓN ALCOHÓLICA
Práctica: El efecto del etanol sobre la Lipoperoxidación
8 7 al 11 de diciembre// D. Regulación de la glucemia
9 12 de diciembre 09 Vacaciones de Navidad
al 2 de enero 10
10 4 al 9 de enero 2010 Práctica: Estudio General del metabolismo de
Carbohidratos
7 de enero 2010 SEGUNDO EXAMEN DEPARTAMENTAL: 09:00 -11:00
* Día de asueto
/ Exámenes departamentales
16

17. CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA SEGUNDA UNIDAD TEMÁTICA
(BLOQUE 3)
Semana Fecha Tema
7 al 9 de enero 2010 E. Estructura y Digestión de lípidos
1
2 11 al 16 de enero F. Oxidación de los ácidos grasos
F. Síntesis y utilización de cuerpos cetónicos
18 al 23 de enero F. Síntesis de ácidos grasos
3 F. Síntesis y degradación de triacilgliceroles
25 al 30 de enero Revisión del caso clínico CETOSIS POR INANICIÓN Y OBESIDAD
4
F. Metabolismo del colesterol
Metabolismo de lipoproteínas
1 al 6 de febrero/ F. Regulación y alteraciones del metabolismo de lípidos
5 Revisión del caso clínico: HIPERCOLESTEROLEMIA Y
ATEROSCLEROSIS
G. Metabolismo de los compuestos nitrogenados
6 8 al 13 de febrero 1. Aminoácidos y proteínas
2. Ciclo de la urea
15 al 20 de febrero G. Nucleótidos
7 1. Purinas
Práctica: El efecto del tetracloruro de carbono sobre las
Transaminasas
22 al 27 de febrero G. Nucleótidos
8 2. Pirimidinas
Revisión del caso clínico: GOTA
Práctica: El efecto del tetracloruro de carbono sobre las
Transaminasas
9 1 al 6 de marzo H. Regulación e integración metabólica
Práctica: Integración metabólica
10 8 al 13 de marzo// H. Regulación e integración metabólica
Práctica: Integración metabólica
11 17 de marzo TERCER EXAMEN DEPARTAMENTAL: 9:00-11:00 HRS.
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18. CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA TERCERA UNIDAD TEMÁTICA
(BLOQUE 4)
Semana Fecha Tema
1 18 al 20 de marzo A. Flujo de la información genética
B. Estructura de los ácidos nucleicos y sus funciones
22 al 27 de marzo C. y G Organización del DNA y organización del genoma
2
D. Mecanismos de síntesis del DNA
3 29 de marzo al 3 abril Semana Santa
5 al 10 de abril 2ª. Semana de integración básica-clínica
4
E. Mecanismos de transcripción
Modificación postranscripcional
F. Mecanismos de traducción
12 al 17 de abril F. Mecanismos de traducción
5 F. Modificación postraduccional
H. Mutaciones y reparación del DNA
6 19 al 24 de abril I. Niveles de regulación de la expresión genética
Práctica: Huella Génica
Niveles de regulación de la expresión genética
7 26 al 30 de abril
Práctica: Huella Génica
J. Virus, oncogenes y transformación
8 3 al 7 de mayo//*
K. Técnicas de manipulación del DNA
7 de mayo CUARTO EXAMEN DEPARTAMENTAL: 9:00-11:00 hrs.
* Día de asueto
/ Exámenes departamentales
Los contenidos específicos correspondientes a este programa, tanto teóricos, como las prácticas de
laboratorio y los casos clínicos a que hace referencia esta calendarización de actividades se encuentran en el
manual de objetivos y prácticas de laboratorio de la Asignatura de Bioquímica y Biología Molecular.
18

19. VII. LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN 3. deberán adquirir y utilizar el Manual de objetivos
y de laboratorio en el aula, tanto de teoría como de
Pendiente laboratorio.
4. No podrán realizar la práctica del laboratorio si
no traen el manual correspondiente y una bata
VIII OBLIGACIONES DE LOS PROFESORES Y blanca.
ALUMNOS 5. Se abstendrán de introducir alimentos a las
aulas y/o laboratorios de enseñanza.
Profesores
IX BIBLIOGRAFÍA
Con base en el artículo 56 y 61 del Estatuto de
Personal Académico de la UNAM, el profesor de
Bioquímica y Biología Molecular: BÁSICAS
1. Devlin TM. Bioquímica. Libro de texto con
1. Impartirá sus clases teóricas y/o prácticas con
aplicaciones clínicas. 4a. ed. Barcelona:
puntualidad, según el horario que le haya asignado
el Departamento, en el calendario escolar Editorial Reverté; 2004.
correspondiente. 2. Laguna J, Piña E. Bioquímica de Laguna.
2. Impartirá su enseñanza y calificará los 5a.ed. México: Editorial El Manual Moderno;
conocimientos de sus estudiantes sin hacer 2002.
ninguna distinción entre ellos. Para realizar dicha
evaluación considerará diversos aspectos como 3. Lehninger AL, Nelson, DL. Principios de
asistencia, desempeño en teoría y laboratorio, bioquímica. 4a. ed. Barcelona: Ediciones
como aparece en los lineamientos de evaluación Omega; 2005.
de la sección previa de este programa académico. 4. McKee T, McKee RJ. Bioquímica. 3a. ed.
3. Cumplirá con el programa de la asignatura de España: McGraw-Hill Interamericana Editores;
Bioquímica y Biología Molecular aprobado por el 2003.
Consejo Técnico de la Facultad y se los dará a
conocer a sus estudiantes el primer día de clases, 5. Murray KR, Granner DK, Mayes PA, Rodwell
así como la bibliografía correspondiente al curso. VW. Bioquímica de Harper. 16a. ed. México:
4. Aplicará los exámenes departamentales en las IPN/Editorial El Manual Moderno; 2004.
fechas y lugares indicados por la Coordinación de 6. Stryer L. Bioquímica. 5a. ed. Barcelona:
Enseñanza de la asignatura. Hará la retro- Editorial Reverté; 2003.
alimentación de sus estudiantes después de los
exámenes departamentales y/o finales.
5. Se abstendrá de impartir clases particulares
COMPLEMENTARIAS
remuneradas o no a sus propios alumnos.
1. Alberts B, Bray D, Lewis J. Biología molecular
Alumnos de la célula. 3a. ed. Barcelona: Ediciones
Omega; 1992.
Los alumnos de la asignatura de Bioquímica y
Biología Molecular: 2. Bloomfield MM.Química de los organismos
1. deberán cumplir con el 80% de asistencias al vivos. México: Editorial Limusa; 1997.
curso teórico y al laboratorio y aprobar este último 3. Holum JR. Fundamentos de química general,
para tener derecho a la calificación final. orgánica y bioquímica para ciencias de la
2. deberán presentar los exámenes, tareas y salud. México: Editorial Limusa Wiley; 2001.
trabajos que el profesor considere indispensables
para tener derecho a calificación final (Juicio del
Profesor).
19

20. CONTENIDO TEMÁTICO
Primera Unidad Temática
ESTRUCTURA MOLECULAR
20

21. I
LÓGICA MOLECULAR DE LA VIDA
Al finalizar esta unidad, el alumno conocerá la naturaleza química de los seres vivos y
su organización. La unidad se divide en:
A. Características generales de la materia viva.
B. Niveles de la organización celular.
A. Características generales de la
materia viva
Al finalizar esta subunidad, el alumno conocerá las
características de la materia viva.
A.1 Discutirá la organización de los seres vivos
(procariotos, eucariotos, autótrofos y
heterótrofos) con base en la complejidad de
las estructuras que los constituyen y la
función específica que tienen.
A.2 Discutirá con base en la figura I.1 la
capacidad de los seres vivos para obtener,
transformar y utilizar la energía, así como su Fig. I.1. Ciclo del CO2 y del O2 en los seres vivos.
capacidad de autorregulación y de Modificada de: Lehninger AL, Nelson, DL. Principios de
autoduplicación. bioquímica. 4a. ed. Barcelona: Ediciones Omega; 2005.
Los sistemas vivientes son organizaciones en intercambian materia y energía con su entorno, del
extremo complejas que operan bajo principios cual están separados por una membrana. Las
fisicoquímicos. Esta organización de la vida hace funciones básicas de transformación y utilización de
posible un elevado número de procesos la energía realizadas por estos sistemas, así como su
fundamentales que se llevan a cabo en forma reproducción se llevan a cabo con un alto grado de
organizada y regulada en todos los sistemas precisión por proteínas catalíticas específicas
vivientes. Se ha propuesto que la vida está limitada llamadas enzimas. Estas enzimas están presentes en
por los principios de la física y la química, pero lo las células y actúan como catalizadores que hacen
cierto es que logra trascender hasta los más posible que se lleven a cabo reacciones sin que la
elevados principios biológicos. célula sufra daño alguno.
Todos los seres vivos son sistemas organizados y La materia evoluciona aumentando su
funcionando en forma coordinada, constituidos complejidad debido al incremento en la variedad de
fundamentalmente por moléculas de carbohidratos, unidades que la constituyen y a la especialización
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estos sistemas que éstas alcanzan. Cuanto más complejo es un
21

22. sistema más especializadas son sus partes y, por Hay dos principales clases de células: las
ello, más dependen unas de otras. procarióticas y las eucarióticas. Las células
Las características universales de los procarióticas tienen un solo cromosoma que ocupa
sistemas se encuentran a nivel bioquímico. Todas las un espacio dentro de la célula denominado nucleoide
células obtienen energía, ya sea de la luz del sol o de y se halla en contacto directo con el citoplasma. Las
las moléculas de alimento ricas en energía y la células eucarióticas poseen varios cromosomas
almacenan en una molécula con un alto contenido contenidos en un núcleo verdadero con una
energético: el ATP. Las células han desarrollado envoltura nuclear. Adicionalmente presentan una
fundamentalmente tres vías para generar ATP: serie de orgánulos que realizan funciones
fermentación, respiración y fotosíntesis. especializadas como por ejemplo, las mitocondrias
Todas las células tienen la capacidad de que son potentes generadoras de ATP.
autoduplicarse: las moléculas en las que se Se ha propuesto en la teoría de la
almacena esta propiedad son el DNA y el RNA. La endosimbiosis que, desde el punto de vista evolutivo,
universalidad de estas moléculas en todos los las células procarióticas son antecesoras de las
organismos vivos revela que todas las formas de vida eucarióticas.
sobre la Tierra tienen un origen común. Con base en el mecanismo que utilizan para
La importancia del DNA en la reproducción y obtener la energía necesaria para realizar sus
el crecimiento de las células residen en la funciones vitales podemos agrupar a todas las
información contenida en los genes. Las moléculas células y organismos en otras dos clases principales:
de DNA son polímeros de unidades, llamadas los autótrofos, que utilizan el proceso de fotosíntesis
nucleótidos, constituidos por un azúcar, un fosfato y para transformar moléculas inorgánicas en glucosa, a
una base nitrogenada de cuatro tipos diferentes. La partir de la cual se construyen moléculas más
secuencia precisa de bases en el DNA constituye la complejas, y los heterótrofos, que obtienen la energía
información genética. La función clave de esta de moléculas complejas que han sido sintetizadas
información es la de especificar la composición de las por organismos autótrofos. La energía que contienen
proteínas. Más que ninguna otra molécula, las estas moléculas complejas es liberada
proteínas hacen que un organismo sea lo que es. principalmente por su oxidación hasta CO2 y agua en
El copiado exacto del DNA, aunque esencial un proceso llamado respiración.
para el desarrollo individual, no es suficiente para
H He
permitir los cambios evolutivos; tiene que existir una
fuente de variación que proviene, fundamentalmente, Li Be B C N O F Ne
de la aparición de mutaciones o de la recombinación
del material genético. Las mutaciones surgen por un
Na Mg Al Si P S Cl Ar
error en el proceso de copiado. K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Los organismos más complejos a nuestro Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
alrededor son multicelulares. La célula es la unidad
estructural y funcional de los seres vivos, así como el Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
átomo es la unidad fundamental de las estructuras Fr Ra
químicas.
Resumiendo, la diversidad de los organismos
depende de un programa genético codificado por los Figura I.2. Elementos que forman parte de la materia viva. Los
ácidos nucleicos, ejecutado por medio de complejos más abundantes o macroelementos (negritas), los presentes en
reguladores que controlan las actividades pequeñas cantidades en todos los organismos o microelementos
bioquímicas de las células, lo que da como resultado (cursivas), y los que son necesarios en algunos organismos en
diferentes niveles estructurales en la organización cantidades mínimas o elementos traza (subrayados).
molecular y celular de dicho organismo.
22

23. Se llama metabolismo al total de reacciones que que hacen que estos elementos
ocurren en la célula. Hay reacciones catabólicas por sean apropiados como
las cuales las sustancias complejas se degradan constituyentes de la materia viva.
a sustancias más simples y reacciones anabólicas B.1.3 Describirá los tipos de enlace (tabla
que realizan el proceso inverso. I.1, pág. 4) y funciones químicas que
En resumen, las células tienen las siguientes aparecen en las moléculas biológicas
características: (alcohol, carboxilo, carbonilo, éster,
1) Un programa genético específico que permite la amida, amino, éter y tiol).
reproducción de nuevas células del mismo tipo. 2)
Una membrana celular que establece un límite que B.2 Moléculas precursoras y macromoléculas.
regula todos los intercambios de materia y energía.
3) Una maquinaria biológica que puede utilizar la B.2.1 Conocerá los aminoácidos,
energía adquirida por la célula a partir de la energía nucleótidos, monosacáridos y ácidos
luminosa o de los alimentos. grasos como precursores de
4) Una maquinaria para la síntesis de proteínas y proteínas, ácidos nucleicos,
todas las demás moléculas que integran a las células polisacáridos y lípidos, así como las
de un organismo. diversas funciones que llevan a cabo
en el organismo.
B. Niveles de la organización celular
B.3 Estructuras, orgánulos, células, tejidos y
Al finalizar esta subunidad, el alumno analizará y organismos.
discutirá los diferentes niveles de la organización B.3.1 Describirá la manera cómo se
celular. ensamblan las macromoléculas para
B.1 Bioelementos. obtener un nivel mayor de
B.1.1 Identificará en una tabla periódica organización.
(figura I.2) los elementos que forman B.3.2 Describirá la estructura de las
parte de la materia viva. membranas biológicas.
B.1.2 Conocerá las características B.3.3 Definirá a la célula como la unidad
fisicoquímicas (configuración mínima de organización de la
electrónica, electronegatividad e materia viva.
hibridación) del carbono, nitrógeno,
oxígeno, hidrógeno, azufre y fósforo,
23

24. Tabla I.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS ENLACES QUÍMICOS
Tipo de enlace Descripción general Energía de enlace
IÓNICO Es la fuerza de atracción entre iones con signos 10-20 kcal/mol
contrarios que se forman por la transferencia completa 42-84kJ/mol
de electrones desde el átomo con mayor tendencia a
perderlos, al que tiene mayor afinidad por ellos.
COVALENTE Resulta de compartir electrones entre dos o más Para la unión:
átomos que tienen una afinidad electrónica semejante C–C
•Simple Se forma mediante la donación de un electrón por parte 83 kcal/mol
de cada átomo que participa en el enlace. 348 kJ/mol
•Coordinado Ambos elctrones los da uno solo de los átomos que ___
participan en la formación del enlace.
•Polar Se establece cuando los electrones del enlace O–H
covalente se encuentran más cerca del elemento de 111kcal/mol
mayor electronegatividad. En el enlace se forma un 464kJ/mol
polo relativamente positivo y otro relativamente
negativo.
•Múltiple En algunos compuestos de los átomos comparten más C–C
de un par electrónico (enlaces dobles o triples). 146kcal
611kJ/mol
Enlaces Fuerzas de atracción débiles entre diferentes ___
intermoleculares moléculas y iones
PUENTE DE Interacción dipolo-dipolo. Se establece cuando un 2.5kcal/mol
HIDRÓGENO átomo de hidrógeno sirve como puente entre dos 8-21kJ/mol
átomos electronegativos, unido a uno con un enlace
covalente, y al otro, con fuerzas de naturaleza
electrostática.
FUERZAS DE Son fuerzas electrostáticas transitorias. La atracción se 1kcal/mol
VAN DER WAALS establece entre los extremos de dipolos momentáneos 4kJ/mol
con cargas opuestas.
INTERACCIONES Enlaces polares. Las moléculas se reunen 1-2kcal/mol
HIDROFÓBICAS conjuntamente asociándose entre sí en el seno del 4-8kJ/mol
agua debido a que las interacciones agua-agua son
muy fuertes y rodean a las moléculas apolares
INTERACCIÓN Es la atracción de un ión positivo por el extremo 0.01 kcal/mol
IÓN DIPOLO negativo de las moléculas de un disolvente polar 0.04kJ/mol
(solvatación). Cuando el disolvente es el agua, se dice
que las partículas de soluto se hidratan.
24

25. II
ASPECTOS FISICOQUÍMICOS
DEL FUNCIONAMIENTO CELULAR
Al finalizar esta unidad, el alumno deberá conocer y aplicar los conceptos
fundamentales de fisicoquímica a la comprensión de la estructura y comportamiento de
las moléculas biológicas en la célula y en su interacción con el ambiente; además,
conocerá algunos aspectos médicos de ellos. La unidad se divide en:
A. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados a la bioquímica.
B. Agua.
C. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base.
D. Aminoácidos y proteínas.
E. Enzimas y coenzimas.
A. Aspectos básicos de fisicoquímica A.4 Identificará los procesos exergónicos y
aplicados a la bioquímica endergónicos y los relacionará con procesos
reversibles e irreversibles.
Al finalizar esta subunidad, el alumno conocerá los A.5 Analizará la estrategia de las reacciones
conceptos básicos de fisicoquímica necesarios para acopladas. Se sugiere usar como ejemplo
la comprensión de la bioquímica. una reacción catalizada por una cinasa.
A.6 Definirá los conceptos de energía de
A.1 Definirá el concepto de sistema y conocerá activación y de estado energizado de una
sus diferentes tipos con base en su reacción.
capacidad de intercambiar materia y energía
con su ambiente (sistemas abiertos y En termodinámica un sistema se define como la parte
cerrados). del Universo en estudio. Por lo tanto, un sistema
puede ser un tubo de ensayo, una máquina, una
A.2 Conocerá las leyes de la termodinámica y planta o el hombre.
definirá el concepto de entropía, entalpía así El resto del Universo se conoce como
como energía interna. ambiente. El organismo humano es un sistema
abierto porque es capaz de intercambiar materia y
A.3 Definirá el concepto de energía libre de energía con el ambiente que lo rodea; toma los
Gibbs y de energía libre estándar de una nutrimientos, oxígeno y agua del ambiente; elimina
reacción y su empleo como criterio de productos de desecho, y genera trabajo y calor.
espontaneidad de un proceso.
25

26. La primera ley de la termodinámica, o ley de y los cambios quedarían indicados como:
la conservación de la energía, dice que la energía no ∆G = ∆H – T∆S (4)
se crea ni se destruye, sólo se transforma.
De esta manera, un cambio en la energía
∆U = U final – U inicial = q – w (1) libre sería la suma algebraica del cambio de la
Esta expresión matemática muestra que el entalpía y el cambio de la entropía multiplicada por la
cambio de energía, pérdida o ganancia que sufre un temperatura (° K).
sistema (∆U) corresponde a la diferencia entre el Un proceso con ∆G negativo (espontáneo y
contenido de energía al principio (U inicial) y al término exergónico) puede darse por una disminución en la
(U final) del estudio. entalpía (liberación de calor) o por un aumento en la
entropía (aumento de desorden). Por el contrario, un
La segunda relación matemática: (∆U = q – proceso endergónico, no espontáneo, tiene un ∆G
w) significa que parte de ese cambio de energía se positivo, caracterizado por un aumento en la entalpía
utiliza para hacer trabajo (w) sobre el ambiente y el (absorción de calor) o por una disminución en la
resto se libera en forma de calor (q). Los procesos en entropía. El ∆G representa la energía que se emplea
los cuales el sistema libera calor se llaman para ejercer un trabajo.
exotérmicos (q con signo negativo por convención), y En muchos sistemas, entre ellos los
a los que absorben calor se les llama endotérmicos biológicos, un valor negativo grande predice que la
(q con signo positivo). reacción se puede llevar a cabo de manera
La medida de este intercambio de calor, espontánea, pero no dice nada acerca de la
liberado o absorbido con el ambiente, se llama velocidad del proceso, ni del camino que éste sigue.
entalpía (∆H): Por ejemplo, en algunas reacciones químicas, el ∆G
puede ser negativo, y esto predice que la reacción
H = qp (2) será espontánea, pero como el camino ocurre a
través de un estado energizado (de mayor contenido
donde qp se lleva a cabo a presión constante. de energía) de los reactivos, el proceso no se lleva a
La segunda ley de la termodinámica dice que cabo a menos que se introduzca energía al sistema
el Universo tiende hacia el máximo desorden. Esta para que se alcance ese estado energizado (energía
ley provee un criterio para determinar si un proceso de activación); entonces, el proceso se realizaría de
es espontáneo. Un proceso espontáneo ocurre en manera espontánea. La introducción de enzimas
una dirección que aumentaría el desorden del para realizar una reacción, tiene el efecto de
sistema y del ambiente. La medida del desorden del disminuir la energía de activación de dicha reacción
sistema se llama entropía (S) y el cambio puede ser (debido a la formación del complejo enzima-sustrato).
en el sentido de aumentar el desorden (∆S con signo Una estrategia que se sigue en los sistemas
positivo) o de disminuir el desorden (∆S con signo biológicos para lograr que las reacciones no
negativo). espontáneas, con ∆G positivo, se lleven a cabo,
La tercera ley de la termodinámica o ley cero consiste en acoplarlas a otras reacciones
dice que a una temperatura de 0°K (-273 °C) la relacionadas que tengan un ∆G muy negativo. De
entropía de un sistema es igual a cero. esta manera, en las vías metabólicas las reacciones
J. Willard Gibbs (1878) formuló el concepto exergónicas “empujan” o “jalan” a las reacciones
de energía libre (G) que engloba los dos indicadores endergónicas y desplazan el equilibrio químico. Por
de espontaneidad de un proceso a temperatura y ejemplo, la fosforilación de la glucosa por ATP
presión constantes: catalizada por la hexocinasa:
G = H – TS (3)
26

27. Ecuación: B.3.1 Definirá lo que es una reacción
química y sus componentes.
 ∆G (kcal/mol) Describirá la ley de acción de masas
y definirá la constante de equilibrio y
Glucosa + Pi = Glucosa 6 fosfato + H2O +3.3 su significado.
+
ATP + H2O = ADP + Pi + H –7.3 B.3.2 Conocerá la reacción de ionización
+
Glucosa + ATP = Glucosa 6 fosfato + ADP + H –4.0 del agua, su constante de equilibrio y
el producto iónico del agua.
B. Agua B.3.3 Conocerá el concepto de pH y
establecerá su escala de medición.
Al finalizar esta subunidad, el alumno conocerá las Aplicará dicho concepto para calcular
propiedades fisicoquímicas del agua y los conceptos los valores de pH a partir de la
de reacción química, pH, ácido, base y amortiguador. concentración de iones hidronio y de
la concentración de H+ a partir de los
B.1 Conocerá las siguientes propiedades valores de pH.
fisicoquímicas del agua: su composición, sus
enlaces químicos, densidad electrónica, Uno de los compuestos más abundantes en nuestro
características de dipolo, puentes de planeta es el agua. Se cree que fue en los océanos
hidrógeno, estructura en sus estados físicos, primitivos donde se originaron los primeros indicios
calor latente de vaporización, calor de vida. El agua constituye el medio en el cual se
específico, tensión superficial, conductividad realizan la mayoría de los procesos celulares (de
térmica, constante dieléctrica y su papel hecho podría decirse que la conformación que toman
como solvente. las moléculas dentro de las células depende del
B.2 Soluciones acuosas. agua). Es por ello que el agua es una molécula muy
B.2.1 Definirá qué es una solución y los importante para sostener la estructura de las células
diferentes tipos de soluciones que y los organismos.
existen. Las características peculiares del agua
B.2.2 Explicará los cálculos y los derivan de su estructura química particular, en la cual
procedimientos para preparar los dos hidrógenos y el oxígeno se encuentran
soluciones porcentuales molares, formando un tetraedro irregular en el que el oxígeno
osmolares y normales, así como las ocupa el centro y los hidrógenos, junto con los dos
diferentes diluciones de estas. orbitales del oxígeno no compartidos, están dirigidos
Conocerá la composición de las hacia los vértices. La diferencia de electronegatividad
siguientes soluciones utilizadas en entre el oxígeno y los hidrógenos hace que los
medicina: solución isótonica, de enlaces entre ellos sean covalentes polares, dando
Ringer, de Darrow, de Hartman. cargas parciales positivas y negativas a la molécula
B.2.3 Revisará las propiedades coligativas que la constituyen como un dipolo. Esta
de las soluciones y su importancia en la característica permite que exista una fuerza de
medicina. atracción entre los extremos cargados opuestamente
B.2.4 Definirá los conceptos de de las moléculas vecinas.
osmolaridad, osmolalidad, hiper e La atracción entre las moléculas de agua
hipoosmolaridad, así como el de isotonicidad. permite que se establezcan enlaces débiles llamados
Realización de la práctica 1 "Soluciones" (ver pág. puentes de hidrógeno que configuran redes
133) transitorias cuya existencia continuada confiere al
agua sus propiedades fisico-químicas características:
B.3 Analizará el concepto de pH. ser líquida a temperatura ambiente, alto punto de
27

28. fusión, alto punto de ebullición, elevada tensión indirecta de la capacidad intrínseca de las moléculas
superficial, alta constante dieléctrica, alta capacidad para reaccionar entre sí. En la reacción:
calorífica y baja tensión de vapor.
Todas esas propiedades permiten que el A+B C+D
agua desempeñe muy variadas funciones en los la velocidad (v) es igual a k [A][B].
seres vivos; por ejemplo, servir como medio universal
de solución, de suspensión y de reacción para todas Como la mayoría de las reacciones son
las moléculas, o intercambiar cantidades importantes reversibles, existen dos constantes de velocidad, una
de calor sin mucha variación de su temperatura, lo correspondiente a la reacción directa y una
cual le permite mantener constante la temperatura correspondiente a la reacción inversa. Cuando la
del organismo y controlarla mediante los fenómenos velocidad de la reacción directa es igual a la
de vasoconstricción y de sudoración. El transporte de velocidad de la reacción inversa se establece una
sustancias entre los diversos órganos y tejidos del condición de equilibrio en la que hay una relación
cuerpo humano se hace por el plasma y los líquidos particular del producto de las concentraciones de los
extracelulares, ambos de naturaleza acuosa. Las productos entre el producto de las concentraciones
interacciones del agua con las diversas moléculas de los reactivos. Esta relación es lo que se conoce
permiten el mantenimiento de las estructuras como constante de equilibrio (Keq) y es igual a ki/kd
celulares. La presencia de partículas en solución va a o [C] [D] / [A] [B]. La constante de equilibrio es
modificar las propiedades características del agua y característica para cada reacción y permite conocer
da origen a lo que se conoce como propiedades si la reacción es más favorable hacia los productos (a
coligativas de las soluciones (propiedades que la derecha), en cuyo caso el valor será siempre
dependen del número de partículas en la solución y mayor a la unidad, o más favorable a la aparición de
no de su naturaleza). Entre éstas, la más notable es los reactantes (a la izquierda) cuando el valor de la
la aparición de la presión osmótica. constante será menor a la unidad. Si el valor es igual
Una molécula de agua tiene la capacidad de a uno no hay una tendencia clara en ninguna de las
ceder un protón a la molécula vecina y esto ocasiona direcciones.
que la molécula que cedió su protón quede con una En el caso del agua, la Keq tiene un valor de
–16
carga neta negativa y la molécula de agua que lo 1.8 X 10 mol/l, que es mucho menor a la unidad, lo
acepta quede con una carga positiva. Esto indica que cual indica que la molécula tiende a estar asociada;
el agua se ioniza, ya que actúa como un ácido al la concentración del agua sin disociar es tan elevada
+
donar protones (H ) y como una base al aceptarlos, que puede considerarse constante. Cuando el valor
según la teoría de Brönsted y Lowry. Así, el agua de esta concentración se multiplica por la Keq se
puede encontrarse en dos especies iónicas: el obtiene el valor del producto de la concentración de
+ + –
hidronio H3O , que funcionaría como ácido, y el ambos iones H y OH , lo que se conoce como Kw o
– + –
hidroxilo OH , que es la especie que queda al ceder producto iónico del agua, donde Kw = [H ] [OH ] = 1
–14 2 2
la molécula de agua su protón, y que funciona como X 10 mol /l . Aquí la concentración de ambos iones
–7
una base, ya que puede aceptar protones. Para es de 1 X 10 . A partir de esta constante (Kw) se
facilitar la expresión de la ionización del agua se puede deducir el carácter de una solución diluida
simplifica así: respecto a su grado de acidez o basicidad; se ha
+ – + +
H 2O H + OH elegido al ion hidronio (H3O ), simplificado como H ,
A las sustancias que tienen esta capacidad como valor numérico para expresarla. Como las
se las llama anfóteras o anfolitos. concentraciones que se manejan son tan pequeñas,
La velocidad de las reacciones químicas aun expresadas matemáticamente como
depende de la concentración de las moléculas submúltiplos de 10 (potencias negativas de 10), su
implicadas en ellas, así como de una constante de manejo puede resultar “complicado” por lo que se
velocidad de la reacción (k), que es una medida utiliza el -log de base 10 para expresarlo. Esto es lo
28

29. que se conoce como “p” y referido a la concentración solución al agregar un ácido o una base
+
de H se denomina pH. El pH, entonces, corresponde explicando el porqué de este fenómeno.
al -log de la concentración de hidrogeniones, o sea:
+ +
pH = –log [H ] o bien pH = log 1/[H ] C.3 Analizará el concepto de sistema
amortiguador.
Nótese que la “p” es minúscula, ya que se C.3.1 Definirá el concepto de
trata de una sigla que indica potencial. amortiguador, de pK y explicará la
Si se considera que el valor de la importancia de los sistemas
–7
concentración de protones es de 1 x 10 , se tiene biológicos de amortiguación.
que: C.3.2 Aplicará la ecuación de Henderson-
–7 –7
pH = log 1/ (1 x 10 ) = log 1 – log 1 x 10 = 0 – (–7) Hasselbalch al cálculo del pH y de la
=7 concentración de sal o de ácido de
Es a partir del agua que se define la escala diferentes soluciones.
de pH, por lo cual se habla de soluciones ácidas C.3.3 Identificará los sistemas
cuando tienen valores de concentración de amortiguadores más importantes en
–7
hidrogeniones mayores de 1 X 10 o pH menores de los medios intra y extracelular.
7 y de soluciones alcalinas con concentraciones de C.4 Explicará cómo se regula el pH de los
–7
hidrogeniones menores de 1 X 10 y pH mayores a líquidos orgánicos y la participación de los
7. sistemas amortiguadores, el intercambio
Cuando la concentración de hidrogeniones iónico, así como los mecanismos
en solución acuosa es de 1.0 M, el valor del pH es 0, respiratorios y renales.
ya que el log10 1 es 0. En el otro extremo, cuando la C.4.1 Revisará las principales alteraciones
+ –14
concentración de H es (1 X 10 ) el pH es de 14. El del equilibrio ácido-base en el
punto de neutralidad es de pH = 7 o en concentración organismo y los mecanismos para su
+ –7
de H de 1 X 10 . El intervalo de pH para indicar la control.
acidez de una solución va del 0 al 7, mientras que el
correspondiente a la basicidad o alcalinidad de una Realización de la práctica 2 "Regulación del equilibrio
solución va del 7 al 14. ácido-base después del ejercicio muscular intenso y
de la ingestión de bicarbonato de sodio" (ver pág.
C. Equilibrio hidroelectrolítico 137).
y ácido-base
Discusión de los casos clínicos 1 "Cólera" y 2
Al finalizar esta subunidad, el alumno conocerá los "Oclusión intestinal. Acidosis metabólica.
conceptos de electrólito, ácido, base y amortiguador; Deshidratación grave" (ver págs. 174-175).
así como la composición de los compartimientos
líquidos del organismo, el balance del agua y de los Es importante recordar que un ión es una especie
electrólitos. química (átomo o conjunto de átomos) con carga
eléctrica positiva (catión) o negativa (anión) por
C.1 Definirá los conceptos de anión, catión, ganancia o pérdida de electrones; los iones disueltos
electrólito, anfolito y conocerá la en agua pueden conducir la electricidad. El paso de
composición electrolítica de los la electricidad a través de una solución con iones se
compartimentos líquidos del organismo llama electrólisis. Los solutos que pueden liberar
(plasma, líquidos intracelular e intersticial, iones en el agua por disociación o ionización y que
jugo gástrico, jugo pancreático y bilis). forman una solución conductora de electricidad se
C.2 Definirá los conceptos de ácido y base, su llaman electrólitos.
fuerza, y analizará los cambios del pH de una
29

30. El agua es el mayor constituyente de los Electrólitos
seres vivos; su cantidad debe mantenerse dentro de La composición electrolítica del líquido intracelular
un margen estrecho ya que tanto su carencia como (LIC) y del líquido extracelular (LEC) difiere en forma
+
su exceso producen problemas clínicos que se sustancial. Para fines prácticos el LIC tiene al K
conocen como desequilibrios hídricos. como el principal catión y como aniones al fosfato y a
+
El agua corporal la encontramos en las proteínas, mientras que en el LEC, el Na es el
diferentes compartimentos y su cantidad en éstos, catión más importante y el cloruro como anión.
depende de las concentraciones de ciertos La concentración total de cationes presentes
+ + – - 2+ 2+
electrólitos como Na , K , Cl , HCO3 , Mg y Ca , en el plasma es aproximadamente de 150 mmol/l,
fosfatos y proteinatos. Las concentraciones de estos siendo la concentración de sodio de 140 mmol/l. Los
electrólitos se mantienen dentro de ciertos límites aniones presentes en el plasma más abundantes son
que al alterarse, producen desequilibrios que pueden el cloruro, con una concentración aproximada de 100
llegar hasta la muerte. mmol/l y el bicarbonato, con una concentración de 25
En la práctica médica está indicada la mmol/l. Dado que en cualquier sistema biológico la
cuantificación de electrólitos en cualquier paciente suma de los cationes debe ser igual a la suma de los
con síntomas neuromusculares. El tratamiento de las aniones, el resto de los aniones que constituyen la
alteraciones hidroelectrolíticas se basa en la diferencia o brecha aniónica del plasma son el
evaluación del agua corporal total y su distribución, fosfato, el sulfato, las proteínas y los ácidos
así como en las concentraciones de electrólitos y en orgánicos como son el lactato, el citrato, el piruvato,
la osmolaridad del suero. el acetoacetato y el 3-β-hidroxibutirato.
En la práctica, esta brecha aniónica se
Agua corporal calcula de acuerdo a la siguiente ecuación:
+ + - -
El agua en el cuerpo humano ocupa cerca de 70% Brecha aniónica = {[Na ] + [K ]} – {[Cl ] + [HCO3 ]}
del peso corporal dependiendo de la edad, el sexo y
la grasa corporal. La cantidad de agua puede variar Calculada de esta forma, la brecha aniónica
desde alrededor de un 40% en personas mayores a es de aproximadamente 12 mmol/l. Puede aumentar
más de un 75% en niños recién nacidos. Su muchas veces en ciertos desórdenes como cuando
porcentaje también es mayor en personas delgadas los ácidos inorgánicos y los aniones orgánicos se
que en obesas, así como un hombre tendrá mayor acumulan, por ejemplo, en la cetoacidosis diabética y
cantidad de agua que una mujer. La cantidad de en la insuficiencia renal.
agua presente en los diferentes tejidos varía de El potasio es el principal catión en el LIC,
acuerdo con las funciones y características de cada cuya concentración es de 110 mmol/l, es
uno, siendo más abundante en células aproximadamente 30 veces más alta que la que se
metabólicamente muy activas (~ 90%) y de menos encuentra en el LEC. La concentración de sodio y
del 10% en el tejido adiposo o aún menor, en cloruro en el LIC es de 10 mmol/l y 4 mmol/l,
estructuras relativamente inactivas como el respectivamente.
esqueleto. La movilización y el metabolismo de los
El agua se encuentra distribuida en el líquido principales cationes extra e intracelulares depende
intracelular (30-40% del peso corporal total) y el de la actividad celular así como de transportadores
líquido extracelular que, a su vez, está conformado específicos, entre los cuales se encuentra la bomba
+ +
por el líquido intersticial y la linfa (15%), el plasma de Na /K . Los cambios en la concentración de iones
(4.5%) y los fluidos transcelulares que incluyen los conlleva a cambios en la osmolaridad del medio.
fluidos gastrointestinales, peritoneal, sinovial, líquido
cefalorraquídeo, entre otros.
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