Bioquímica

 

PROGRAMA ANALÍTICO

Carrera: Agronomía

Curso: 2017-2018

Plan de Estudio: D      

Disciplina: Química                          

Asignatura Curso: Bioquímica

Tipo de Curso: CD

Año que se imparte: Segundo

Semestre: Primero

Total de horas:       50

Total de Clases:       50

 

 

Elaborado por: ______________________________

                          Dr. Amalia Domínguez Suárez

                          

 

Aprobado por: __________________________

                          Dr. C.  Yohanka Lezcano Más

                          Jefa de Departamento

 

Visto bueno: _______________________________

                        Dr. C. Sergio Rodríguez Jiménez.

                        Coordinador del Colectivo de Carrera

 

 

 

 

FUNDAMENTACION

La estructura de la asignatura Bioquímica para la carrera de Agronomía en este Plan de Estudio está basada en tres premisas esenciales: la imprescindible articulación con la preparación precedente que poseen los estudiantes en las asignaturas anteriores; la satisfacción de los requerimientos de los campos de acción del profesional así como los de la disciplina principal integradora, y la necesaria lógica interna de la disciplina.

Por otro lado, en su condición de asignatura básica, la Bioquímica tiene la misión de propiciar la adquisición y consolidación de habilidades y hábitos de autoaprendizaje en el futuro profesional.

En cuanto a lo instructivo el contenido de esta asignatura abarca los procesos metabólicos en que intervienen las biomoléculas esenciales para el desarrollo de la vida vegetal y animal.

La asignatura Bioquímica contiene un sistema de conocimientos y habilidades, que no sólo tributan a la Disciplina Principal Integradora a través de las disciplinas subsecuentes que se relacionan con los campos de acción definidos.

PROBLEMA

Satisfacer las necesidades cognoscitivas del campo de acción del ingeniero agrónomo.

 OBJETO DE ESTUDIO.

El metabolismo de los organismos vivos.

OBJETIVOS EDUCATIVOS

- Actuar con un elevado sentido de  responsabilidad, independencia y  honestidad en la toma de decisiones, en la comunicación de sus criterios y en la comprensión de los conocimiento sobre la base de una adecuada concepción científica del mundo, la naturaleza y la profesión a través  del estudio de la  asignatura Bioquímica y de las actividades culturales intra y extra universitarias, apropiándose de  las tradiciones revolucionarias y patrióticas del pueblo cubano y de otros países, elevando así  su cultura general integral.

- Justificar la materialidad de los procesos vitales teniendo en cuenta la composición, estructura y función de las principales biomoléculas, que determinan junto a otros factores, el metabolismo celular y por tanto la vida. 

OBJETIVOS INSTRUCTIVOS

Interpretar los principales procesos metabólicos que garantizan la autoconservación y autorreproducción de los organismos vivos, teniendo en cuenta las propiedades nutricionales, energéticas y biorreguladoras de los principales metabolitos, así como sus interacciones y principales vías metabólicas, de forma tal, que se logre la interpretación del comportamiento biológico de determinados cultivos de interés agrícola

 

 

 CONTENIDOS

Sistema de Conocimientos:

-          Definiciones y conceptos básicos de biorreguladores. Composición química, estructura y propiedades de las enzimas. Factores que afectan la actividad enzimática

-          Definición, clasificación y funciones generales de las vitaminas.

-          Definición, características generales y Mecanismos generales de acción  de las hormonas animales y vegetales.

-          Función biorreguladora de las enzimas, vitaminas y hormonas y su aplicación en la agricultura.

-          Funciones y características generales de los ácidos nucleicos.

-          Biosíntesis de los ácidos nucleicos y las proteínas.

-          Aplicación de la ingeniería genética en la agricultura.

-          Características generales del metabolismo.

-          La respiración celular.

-          Metabolismo de los carbohidratos, lípidos y los compuestos nitrogenados.

-          Aplicación de los conocimientos sobre los procesos metabólicos en el desarrollo de las plantas.

-          Interrelación entre los metabolismos de carbohidratos, lípidos y proteínas a través de los metabolitos de encrucijada.

-          Metabolismo secundario y su relación con el metabolismo primario.

-          Principales metabolitos secundarios y su importancia en las plantas.

 

 Sistema de Habilidades:

-       Relacionar la composición molecular y organización estructural de la célula con sus funciones.

-       Evaluar el significado de los procesos anabólicos y catabólicos en términos moleculares y en relación con la célula y el organismo.

-       Interpretar esquemas generales de las vías metabólicas estudiadas.

-       Valorar la trascendencia del metabolismo de los glúcidos, de los lípidos y aminoácidos.

-       Valorar el aporte energético de las diferentes biomoléculas a través de las vías estudiadas.

-       Describir las principales vías de asimilación del nitrógeno por las plantas

-       Utilizar los métodos analíticos estudiados en la disciplina para hacer determinaciones de indicadores bioquímicos en sistemas naturales relacionados con su perfil ocupacional.

-       Aplicar a los procesos metabólicos estudiados los siguientes principios bioquímicos:

-       -Principios de los cambios graduales.

-       -Principio de máxima eficiencia y economía.

-       -Principio de acoplamiento.

-       -Principio de multiplicidad de utilización.

-       Cuantificar la composición de carbohidratos y proteínas en muestras vegetales.

-       Interpretar el comportamiento biológico de determinados cultivos de interés agrícola, en un diseño experimental sencillo (ejemplo con diferente condiciones de riego), integrando los conocimientos adquiridos en la Bioquímica (y diferentes asignaturas del año), en un trabajo científico- investigativo, utilizando las TIC, el idioma inglés, la computación y  garantizando que se establezca una comunicación oral y escrita adecuada, así como propiciar actitudes positivas hacia la investigación y el trabajo en grupo, bajo los principios económicos, morales y políticos de la sociedad cubana 

 

RELACION DE TEMAS:

TEMA I:

Titulo: Biorreguladores.

Objetivo:

Argumentar el papel regulador de las enzimas, vitaminas y hormonas en el metabolismo intermediario de las plantas y los seres vivos en general.

CONTENIDOS:

 Sistema de Conocimientos:

Enzimas. Composición química, estructura y propiedades. Clasificación de las enzimas. Cinética enzimática. Teoría de Michaelis-Menten. Factores físico-químicos que afectan la actividad de las enzimas. Regulación de la actividad enzimática.

Vitaminas. Definición, clasificación y funciones generales. Acción coenzimática de las vitaminas.

Hormonas. Definición. Características generales de las hormonas animales y vegetales. Mecanismos generales de acción de las hormonas.

Sistema de Habilidades:

Aplicar los principios Bioquímicos de:

-       Máxima eficiencia y economía.

-       Principio de multiplicidad de utilización y relacionarlo con su aplicación en la Agricultura.

Tema 2. Genética Molecular

Objetivos:

Explicar a nivel molecular los mecanismos que garantizan la conservación, expresión y transmisión de la información genética en las plantas y los seres vivos en general.

Relacionar las diferentes vías metabólicas con los procesos productivos y reproductivos de los organismos vivos, destacando la importancia económica de esta relación.

CONTENIDOS:

Sistema de Conocimientos:

Funciones de los ácidos nucleicos. Duplicación del ADN y acción de las ADN polimerasas. Transcripción del ARN. Acción de las ARN polimerasas. Maduración del ARN. Genes y cromosomas. Código genético. Biosíntesis proteica. Fases. Análisis energéticos. Mutación y agentes mutagénicos. Regulación de la expresión genética. Ingeniería genética.

Sistema de habilidades:

Aplicar el principio de transmisión de información genética.

TEMA III

Título:   Metabolismo de los glúcidos, lípidos y aminoácidos

Objetivo:

Argumentar las características fundamentales del metabolismo destacando las fases que lo constituyen, así como las particularidades las vías mediante las cuales se metabolizan las principales biomoléculas en las plantas, destacando el aporte energético de los procesos catabólicos

Interpretar en términos metabólicos las propiedades nutricionales de los carbohidratos, lípidos y proteínas, destacando las diferencias existentes entre plantas y animales, destacando las principales vías de asimilación del nitrógeno por las plantas

CONTENIDOS:

Sistema de conocimientos:

Composición de los organismos vivos y jerarquía molecular de las estructuras celulares. Características generales del metabolismo. Catabolismo y anabolismo. Transferencia de energía en los organismos vivos. Papel del ATP y de las reacciones de oxidación-reducción. Transferencia de información en los organismos vivos. Regulación del metabolismo. Mecanismos de transporte a nivel de membrana.

Ciclo de Krebs. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

Catabolismo de carbohidratos. Degradación de polisacáridos: almidón y glucógeno. Degradación de la glucosa: glucólisis y fermentaciones.

Oxidación aerobia de la glucosa. Balance material y energético de la oxidación anaerobia y aerobia de la glucosa. Vía del fosfogluconato. Balance material y energético.

Anabolismo de carbohidratos. Fotosíntesis. Reacciones lumínica y bioquímica. Otras vías de fijación del dióxido de carbono. Fotorespiración.

Síntesis de almidón y sacarosa.

Catabolismo de lípidos. Acción de las lipasas. Oxidación de la glicerina. Oxidación de los ácidos grasos: beta-oxidación. Balance material y energético. Ciclo del glioxalato. Gluconeogénesis. Cetogénesis.

Anabolismo de lípidos. Síntesis de Novo. Elongación mitocondrial y microsomal. Síntesis de ácidos grasos insaturados. Síntesis de triacilglicéridos.

Degradación de proteínas. Enzimas proteolíticas. Vías de oxidación de los aminoácidos. Síntesis de aminoácidos. Mecanismo enzimático de la fijación del nitrógeno. Sistema de la nitrogenasa. Reducción del nitrato. Nitrato reductasa y nitrito reductasa. Ciclo de la urea.

Sistema de Habilidades:

Relacionar la composición molecular y organización estructural de la célula con sus funciones.

Evaluar el significado de los procesos metabólicos estudiados en términos moleculares y en relación con la célula y el organismo

 Interpretar esquemas generales de las vías metabólicas estudiadas.

Valorar la trascendencia del metabolismo de los glúcidos, de los lípidos y aminoácidos.

Valorar el aporte energético de las diferentes biomoléculas a través de las vías estudiadas.

Describir las principales vías de asimilación del nitrógeno por las plantas

Utilizar los métodos analíticos estudiados en la disciplina para hacer determinaciones de indicadores bioquímicos en sistemas naturales relacionados con su perfil ocupacional.

Aplicar a los procesos metabólicos estudiados los siguientes principios bioquímicos:

-  Principios de los cambios graduales.

-  Principio de máxima eficiencia y economía.

-  Principio de acoplamiento.

-  Principio de multiplicidad de utilización

TEMA IV.

TITULO: Integración Metabólica.

OBJETIVO:

Argumentar las interrelaciones que se producen a nivel de metabolismo primario, en las plantas y los seres vivos en general, entre las diferentes vías metabólicas a través de metabolitos claves y/o vías metabólicas centrales

Argumentar las interrelaciones que se producen entre el metabolismo primario y el metabolismo secundario en las plantas.

CONTENIDOS:

Sistema de Conocimientos:

Argumentar las interrelaciones que se producen a nivel de metabolismo primario, en las plantas y los seres vivos en general, entre las diferentes vías metabólicas a través de metabolitos claves y/o vías metabólicas centrales

Argumentar las interrelaciones que se producen entre el metabolismo primario y el metabolismo secundario en las plantas.

 

Sistema de Habilidades:

Representar esquemáticamente la interrelación entre las diferentes vías metabólicas a través de los metabolitos de encrucijada.

Establecer relaciones entre los metabolitos primarios y secundarios a través de vías centrales y/o metabolitos intermediarios comunes.

Establecer la relación de las principales funciones de los metabolitos secundarios en las plantas con su aplicación en la agricultura.

Establecer las relaciones entre los metabolismos de carbohidratos, lípidos y proteínas a través de vías centrales y/o metabolitos intermediarios comunes.

Aplicar a los procesos metabólicos estudiados los siguientes principios bioquímicos:

-       Principio de los cambios graduales

-       Principio de acoplamiento material y energético.

-       Principio de interrelación metabólica.

-       Principio de multiplicidad de utilización

 

 

 

DISTRIBUCIÓN DE LAS HORAS POR TEMA Y FORMA DE ENSEÑANZA

 

Evaluaciones frecuentes

Se realizarán un total 12 actividades frecuentes.

Ocho seminarios: dos del tema I; uno del tema II, cuatro  del tema III; uno del tema IV. Los seminarios serán unos tipo pregunta y respuesta y otros  en ponencia.

Dos clases prácticas: una del tema II y otra del III, donde se debe dar solución a problemas

Dos prácticas de laboratorio del tema III, donde se utilizaran extractos obtenidos de fuente vegetal.

Evaluaciones parciales:

Comprende dos evaluaciones parciales, la 1era  de los temas I (1 hora) y II (1 hora) y la 2da del tema III (2horas). Los estudiantes que suspendan estas actividades tendrán la posibilidad de realizar encuentros comprobatorios.

Evaluación Final  

Examen final oral

LITERATURA DOCENTE: 

Básica

Texto: Bioquímica para estudiantes de Ciencias Agropecuarias, A. Ramos y col. 1985, Editorial Pueblo y Educación.

Consulta: Bioquímica, A.Lehninger, 1979, Editorial Pueblo y Educación.

Bioquímica Animal, F.Mohar, Editorial Pueblo y Educación.

Materiales complementarios en formato electrónico en Página Web de la asignatura disponible en: http://agroserver.

Plataforma interactiva Moodle en: intraweb.umcc.cu

 

ORIENTACIONES METODOLOGICAS:

La Bioquímica, como asignatura debe ser capaz de trasmitir a los estudiantes que a pesar de las diferencias entre los organismos vivos de diferentes especies, existe una uniformidad a nivel celular dada por la semejante composición química y vías metabólicas comunes a todos los organismos.

Debe además dar una visión general del metabolismo a nivel celular donde se destaque la interrelación que existe entre los procesos anabólicos y catabólicos y que éste está caracterizado por un flujo de sustancias, de información y de energía y un nivel de regulación que permite la vida en sí misma.

La virtualización de actividades docentes, así como la disponibilidad de información actualizada en formato electrónico y el empleo de otras tecnologías de la comunicación permitirán una adecuada asimilación en los estudiantes, con una racionalización importante en el tiempo dedicado a las actividades presenciales. Además facilitarán la atención diferenciada tanto grupal como individual, mediante una interacción permanente entre docentes y alumnos.

Se debe destacar la participación de las enzimas en el metabolismo así como la importancia de las mismas en la regulación y ocurrencia del mismo a nivel celular.

Las vitaminas y las hormonas serán dadas más bien como complemento a la comprensión de la regulación del metabolismo, sin entrar en detalles, sólo a nivel de mecanismos generales de acción de ambas, destacando siempre que sea posible la aplicación en la agricultura.

El tema Metabolismo de Carbohidratos es de gran importancia en la carrera de Agronomía si se tiene en cuenta que en éste se estudian procesos como el metabolismo del almidón y la Fotosíntesis, a los cuales se les debe dar importancia dentro del contexto del metabolismo de los carbohidratos por la propia condición de autótrofos que tienen los organismos fotosintéticos, sin que esto implique minimizar la importancia de otras vías metabólicas.

Para el estudio del metabolismo de los aminoácidos y proteínas se deben utilizar los conocimientos de los estudiantes que adquirieron sobre la estructura de los aminoácidos y los ácidos nucleicos. En la síntesis de los ácidos nucleicos se debe profundizar en la participación de otras enzimas diferentes a las polimerasas en dicho proceso Se debe destacar la participación de las enzimas en el metabolismo así como la importancia de las mismas en la regulación y ocurrencia del mismo a nivel celular.

También se le debe dar importancia a los mecanismos de la fijación del nitrógeno y a la reducción del nitrato en las plantas.

Los contenidos del metabolismo secundario deben abordarse de manera general, y que le permitan al estudiante valorar la importancia de los metabolitos secundarios en el metabolismo de las plantas e incluso en su respuesta de defensa ante el entorno, aspectos que en el plan anterior no fueron abordados.

Las prácticas de laboratorio deben aplicar los métodos analíticos aprendidos en las asignaturas anteriores y deben hacer énfasis en la manipulación de los materiales biológicos, empleándolas además para corroborar en la práctica la ocurrencia de las vías metabólicas estudiadas. En el procesamiento de los resultados y la determinación de parámetros bioquímicos se utilizaran las técnicas de computación, utilizando los principales software en los que debe estar entrenado el estudiante.

La asignatura debe utilizar ejemplos de plantas y animales haciendo énfasis en los primeros, de manera que este aspecto sirva de motivación al estudiante para la comprensión y estudio de asignaturas posteriores que no pueden ser comprendidas cabalmente sin el conocimiento de los principios bioquímicos. Además, siempre que sea posible garantizar vínculos con asignaturas que le preceden, como es el caso de la Química Orgánica, para lo cual no solo se rememoran y aplicarán contenidos estudiados anteriormente, sino que se realizarán colectivos de asignatura con el profesor que la importe en primer año con el objetivo de discutir contenidos y ejemplos que deben ser analizados en dicha asignatura, que serán de utilidad posteriormente en Bioquímica.

Siempre que sea pertinente se destacará y argumentará como se cumple el principio de interrelación metabólica de modo tal que los contenidos del tema IV se aborden conjuntamente con los del tema III.

Se atenderá la educación sobre el medio ambiente de los estudiantes utilizando ejemplos relacionados con la asignatura, como por ejemplo en el caso de procesos tan vitales como la fotosíntesis y siempre que sea posible vincularlo con la investigación.

Para garantizar la interrelación con asignaturas que recibirán posteriormente como es el caso de la Fisiología Vegetal y la Biología Animal, se analizarán conjuntamente con los profesores de dichas asignaturas enunciados de problemas profesionales que serán presentados a los estudiantes, debatidos y dada solución en el transcurso del desarrollo de las actividades docentes y en la solución de tareas en el trabajo independiente. Así como en el caso de la asignatura Práctica Agrícola se desarrollarán trabajos científicos estudiantiles que abordan contenidos de ambas asignaturas los cuales serán tutorados por Profesores de la asignatura

Todas las actividades están organizadas de manera tal que favorecen el desarrollo de la responsabilidad ante la actividad de estudio, para lo cual el colectivo de profesores se ha apoyado en los métodos activos y participativos, enfrentando al estudiante a tareas y situaciones problémicas las cuales tienen que solucionar venciendo obstáculos como son la revisión de materiales complementarios. Muchas de estas informaciones se encuentran en idioma inglés, las cuales están situadas en la página WEB y en la plataforma Moodle, con el objetivo de propiciar el uso sistemático de la informática.

En todas las actividades se debe fomentar el desarrollo de la crítica y autocrítica a través de la discusión en plenario de ponencias y resultados de trabajos independientes. Además se estimular la necesidad de auto perfeccionamiento cuando se analizan las dificultades presentadas y las vías para solucionarlas.

Siempre que es posible se reflexiona en las actividades docentes de proteger el medio ambiente. Siempre que sea oportuno se vinculan contenidos de la asignatura con la situación actual del mundo tanto social como político, como son la carencia de alimentos de alto valor biológico en el tercer mundo y los efectos nocivos de las guerras biológicas y atómicas, de forma tal que con nuestra asignatura se influya en el desarrollo armónico e integral que debe caracterizar a la formación profesional de un ingeniero agrónomo cubano.

Sistema de Valores:

Responsabilidad

Respeto a la profesión

Amor a la naturaleza

Solidaridad

Honestidad  

 ESTRATEGIAS FORMATIVAS.

Estrategia Jurídica.

Reflexionar con los estudiantes sobre:

La importancia del cumplimiento sistemático de horario, programas y reglamentos en la formación de un ingeniero Agrónomo revolucionario. Realizar siempre que se de la ocasión, como es por ejemplo cuando algún estudiante incurre en inasistencia que no son correctamente justificadas.

La implicación jurídica que tiene el presentar certificados médicos, certificaciones de nota no legalizados correctamente.

El rigor que se debe tener con las actas de examen y el valor legal de las mismas.

El fraude académico y científico.

La responsabilidad legal con el uso en el laboratorio de sustancias toxicas o nocivas para la salud y la afectación de otras personas por mala manipulación (insistir en las prácticas de laboratorio).

Los cuidados que se deben tener  para usar y almacenar explosivos que se usan en el laboratorio.

La responsabilidad legal con el uso de INTERNET y las técnicas de  informática

Estrategia Económica

Cuando se da el tema de Genética y el tópico de Biotecnología, declarar e insistir en la importancia y papel de la aplicación de los conocimientos adquiridos sobre estos aspectos  en la agricultura, ya que la aplicación de técnicas de avanzada permitirá lograr especies de mayor calidad, más adaptados a nuestras condiciones ambientales  que repercutirán sobre la economía del país.

Inculcar en los estudiantes la necesidad de ahorrar materiales como papel, reactivos  y fluido eléctrico (exigir el cumplimiento en las prácticas, no permitiendo que los estudiantes repitan experimentos y teniéndolo en  cuenta para su evaluación).

Estrategia   Formación pedagógica.

Utilizar diferentes métodos y técnicas participativas en el desarrollo del proceso docente, lo que permitirá a los estudiantes adentrarse en el conocimiento de las particularidades de estos métodos y técnicas a través de su ejecución, jugando un papel protagónico en el proceso docente.

Desarrollar seminario en forma de ponencia donde los estudiantes deben preparar diferentes medios que faciliten su exposición, por lo que se le dará una previa orientación sobre la utilidad del uso de  diferentes medios.

Estrategia medio Ambiente.

Cuando se imparte los  temas de Metabolismo y Respiración Celular, en particular al tratar sobre inhibidores, y en el tema de Genética, al abordar las mutaciones, se destaca que  estos conocimientos pueden ser empleados en el bien de la humanidad o en contra, ya que alguna de estas sustancias actúan como inhibidores y las que provocan mutaciones como las radiaciones ionizantes pueden ser utilizadas en la guerra biológica, contaminando el medio ambiente con ellas.

Comentar el cuidado que hay que tener con determinados desechos de   laboratorio que incluyen animales de experimentación para no contaminar el medio.

Insistir en los cambios climáticos la repercusión que están teniendo sobre la agricultura y como enfrentarlos

Estrategia de Idioma.

-Se implementa a través del uso de la literatura en ingles. Se recomienda algunos artículos y texto en ingles para profundizar los conocimientos.

- En la página WEB y documentos de la asignatura existen figuras que su pie esta en ingles porque han sido obtenidas de Internet.

Estrategia aplicación de la Computación y las TIC

A los estudiantes se les exige el uso de técnicas de computación para realizar los informes de las prácticas de laboratorio, como Word, Excel, etc.

La asignatura tiene confeccionada la página WEB, la cual deben consultar para su preparación sistemática. Además el curso aparece en Moodle

Se  realiza intercambio de información con los profesores a través de la intranet.

Estrategia historia de Cuba.

Destacar el desarrollo alcanzado de la Biotecnología, la Genética y la Educación en general después del triunfo de la Revolución que ha hecho posible obtener éxito en el campo de la Ciencia y la Técnica.

Recordar fechas históricas en las actividades docentes que coincidan.

Estrategia de la lengua Española

Realizar un diagnóstico para identificar e individualizar las principales dificultades.

Insistir y controlar en todas las actividades el uso correcto del español. Cumplir con la Instrucción 01 y 02/09 de forma tal que se solucionen los problemas ortográficos detectados.

Estrategia de Cívica

Desarrollar buenos hábitos de educación formal a través del proceso docente-educativo. 

Estrategia educativa para la prevención del dengue y la erradicación del mosquito Aedes aegypti.

Siempre que sea posible destacar la importancia de no hacer microvertederos de basura y acumulación de agua estancada como medida preventiva para combatir la presencia del mosquito, insectos y roedores que son transmisores de enfermedades.