En esta asignatura el alumno llegará a conocer los diferentes mecanismos de regulación de la actividad de los enzimas reguladores de las diferentes rutas catabólicas y anabólicas de azúcares, lípidos, proteínas y nucleótidos, así como los puntos de regulación de las vías metabólicas más importantes. Asimismo, los alumnos adquirirán una visión global de las interrelaciones metabólicas que se dan entre las diferentes células de los tejidos y órganos; conocerán la regulación del metabolismo en situaciones patológicas de interés metabólico: diabetes (tipos I y II), aterosclerosis, obesidad síndrome metabólico y otras enfermedades metabólicas. El alumno adquirirá amplios conocimientos sobre los aspectos nutricionales del metabolismo y sobre la regulación del metabolismo en condiciones extremas o de estrés metabólico (ayuno severo y fases de adaptación al ayuno; movilización rápida de material energético: ejercicio físico aeróbico y anaeróbico) y estudiará la regulación de la proliferación y muerte celular. Todos los temas de estudio irán acompañadas de conceptos básicos de señalización celular.



OBJETIVO PRINCIPAL: Adquirir una visión integrada de las principales vías del metabolismo y de su regulación, así como el conocimiento de las rutas de señalización celular más importantes implicadas en la regulación del metabolismo.



COMPETENCES AND OBJECTIVE



Students will:



Have knowledge of cellular metabolism, and the regulation of central catabolic and anabolic pathways.



Understand the principals and importance of metabolic control, and be able to describe the main mechanisms through which metabolic processes are controlled.



Understand how different control mechanisms may be integrated to coordinate cell metabolism and function.



Understand how metabolism is integrated in mammals, and have knowledge of how disturbances in metabolism contribute to disease.





Acquire an integrated vision of metabolism, cellular communication systems and their ability to adapt to pathophysiological and environmental changes.



AIMS



To provide knowledge on the essential features of cellular metabolism, and an understanding of the mechanisms through which general metabolism is controlled. This will be achieved using specific examples and model situations to illustrate principal control mechanisms. Diseases caused by defects in metabolism will be studied to emphasize the importance of metabolic control. The course will focus on mammalian, namely human, systems.



ODS3 will be integrted by students.

SYLLABUS



1.- Introducción a la regulación del metabolismo.

1.1. Catabolismo y anabolismo.

1.2. Visión de conjunto del metabolismo

1.3. Regulación y Control del metabolismo

1.4. Métodos para el estudio del metabolismo y su regulación.



2.- Aspectos generales del metabolismo humano.

2.1. Requerimientos dietéticos. Composición química de los alimentos. Vitaminas.

2.2. Digestión y absorción intestinal

2.3. Parámetros importantes en metabolismo: cociente respiratorio (CR), metabolismo basal (MB) y metabolismo total (MT).



3.- Rutas metabólicas.

3.1. Distribución subcelular de las rutas metabólicas.

3.2. Biosíntesis de ATP. Translocación del ATP. Cadena respiratoria mitocondrial.

3.3. Oxidación del NADH+H+ citosólico. Lanzaderas: malato/aspartato y glicerol-3-P

3.4. Fosforilación oxidativa.



4.- Principales vías metabólicas celulares: El ciclo de Krebs. Regulación.



5.- Principales vías metabólicas celulares: catabolismo y anabolismo de azúcares.

5.1. La glicolisis y su regulación.

5.2. Metabolismo del etanol.

5.3. Metabolismo de la fructosa.

5.4. Ciclo de Cori y ciclo de la alanina

5.5. Metabolismo del sorbitol, galactitol, glucuronato y xilitol.

5.6. Regulación de la gluconeogénesis.

5.7. Regulación de la ruta de las pentosas fosfato.

5.8. Metabolismo de la glucosa hacia la producción de grasa: Ácidos grasos y TAG.

5.9. Metabolismo de la glucosa hacia la producción de glucógeno (glicogénesis).

5.10.Regulación del metabolismo del glucógeno.



6.- Principales vías metabólicas celulares: catabolismo y anabolismo de ácidos grasos y triacilglicéridos.

6.1. Regulación de la degradación y síntesis de ácidos grasos.

6.2. Cetogénesis a partir de ácidos grasos.

6.3. Elongación e insaturación de ácidos grasos.

6.4. Biosíntesis de triacilglicéridos.

6.5. Control del metabolismo de triacilglicéridos: a) cuando la acción de la insulina es alta; b)en condiciones de stress metabólico.

6.6. Formación de ácido araquidónico y síntesis de eicosanoides. Mecanismos de acción de los anti-inflamatorios no esteroideos (AINES)



7.- Principales vías metabólicas celulares: catabolismo y anabolismo de fosfolípidos.

7.1. Regulación de la síntesis de fosfatidilcolina.

7.2. Regulación de la síntesis de fosfatidiletanolamina

7.3. Regulación de la síntesis de fosfatidilserina.

7.4. Regulación del catabolismo de fosfolípidos: Fosfolipasas (A1, A2, B, C y D).

7.5. Los fosfolípidos como precursores de segundos mensajeros celulares.



8.- Principales vías metabólicas celulares: catabolismo y anabolismo de esfingolípidos.

8.1. Bases esfingoides, cerámidos y esfingomielina

8.2. Regulación del metabolismo de esfingolípidos

8.3. La esfingomielina como precursor de segundos mensajeros celulares: Ceramidas, C1P y S1P

8.4. Glucoesfingolípidos: síntesis y degradación



9.- Principales vías metabólicas celulares: Metabolismo del colesterol. Lipoproteínas.

9.1. Regulación metabólica del colesterol.

9.2. Estructura y función de las lipoproteínas.

9.3. Metabolismo de las lipoproteínas. Regulación.

9.4. Perturbación del metabolismo de lipoproteínas. Aterosclerosis



El bloque 9 forma parte del proyecto de innovación docente IKD+3 “SuperLab” de Bioquímica y Biología Molecular basado en la Investigación: Estudio de la Enfermedad Cardiovascular, se profundizara en el metabolismo de lipoproteinas y aterosclerosis, hipercolesterolemia familiar y contextualizacion en superlab.



10.- Principales vías metabólicas celulares: catabolismo y anabolismo de aminoácidos (aa).

10.1. Integración del catabolismo y el anabolismo de aminoácidos.

10.2. Metabolismo de proteínas



11.- Principales vías metabólicas celulares: Catabolismo y anabolismo de nucleótidos.



12.- Regulación hormonal del metabolismo:

12.1. Mecanismos de acción hormonal.

12.2. Órganos y hormonas más importantes en la regulación del metabolismo: Hígado, tejido adiposo, páncreas, glándula pituitaria, tiroides, glándulas adrenales. Gónadas.

12.3. Diabetes mellitus



13.- El sistema nervioso y el metabolismo.

13.1. Fisiología básica del sistema nervioso. El cerebro. El cerebelo. El tallo cerebral.

13.2. Sistema nervioso autónomo: simpático, parasimpático, somático

13.3. Neurotransmisores y receptores: transmisión adrenérigica y colinérgica.

13.4. El sistema nervioso autónomo y la secreción hormonal.



14.- Regulación del metabolismo en situaciones extremas.

14.1. Movilización rápida de material energético

14.2. Ayuno prolongado. Fases de adaptación al ayuno severo

14.3. El metabolismo durante el ejercicio físico (aeróbico y anaeróbico)



15.- Equilibrio energético y regulación del peso corporal.

15.1. Balance energético.

15.2. Gasto energético. Medida y componentes del gasto energético.

15.3. Obesidad. Definición y desarrollo de la obesidad. Implicaciones patológicas de la obesidad.

15.4. Alteraciones metabólicas en la obesidad.



16.- Síndrome metabólico.



17.- Principios de señalización celular



18.- Regulación del crecimiento y muerte celular

Durante el desarrollo de esta asignatura se realizarán las siguientes actividades:



Clases magistrales de los temas indicados en el programa de la asignatura, a cargo del profesor de la asignatura.



Aprendizaje basado en problemas y aula invertida.



Preparación y exposición de seminarios, prácticas de laboratorio y trabajos monográficos por parte del alumnado.

SISTEMA DE EVALUACION



La docencia magistral se evaluará por un examen escrito que comprende preguntas tipo test, preguntas cortas a desarrollar y ejercicios de cálculo cuantitativos. Esto representará el 80% de la nota final. El 20% restante corresponderá a la realización de prácticas de laborarorio, trabajos monográficos y exposición oral de un tema predeterminado.



Renuncia: La no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes supondrá la renuncia automática a la convocatoria correspondiente.





FINAL EVALUATION SYSTEM



The written exam is worth 80% of the overall mark: short questions are worth 42% and the multiple choice component is worth 38%



Laboratory practical sessions (two 4-hour sessions) are worth 5% of the overall mark.



Two individual essays are worth 5% of the overall mark.



One power-point presentation is worth 10% of the overall mark

Los recursos didácticos que se utilizarán en las clases teóricas serán proyecciones de texto, esquemas, figuras y tablas de apoyo en formato power point. Entrega de archivos en formato pdf correspondientes a las clases magistrales a través de la plataforma eGela. Ampliación de explicaciones teóricas correspondientes a las clases magistrales, prácticas de aula y prácticas de laboratorio utilizando la pizarra.

Igualmente se utilzará el campo virtual como herramienta de apoyo para las diferentes actividades
docentes.

Bibliografía básica

RECOMMENDED READING



- Biología Molecular de la Célula. Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter (2014) (6ª edición). Editorial Omega

- Bioquímica. Stryer. 7ª ed. (2012). Editorial Reverté.

- Bioquímica. Mathews & Van Holde. 3ª ed. (2002) Ed. Addison Wesley.

- Bioquímica. Libro de Texto con Aplicaciones Clinicas. Vol. 1 y 2. Devlin. 4ª ed (2004) Ed. Reverté.

- Biología Celular y Molecular. Lodish et al. (2002) Ed. Médica Panamericana.

- Bioquímica. Texto y Atlas. Koolman y Röhm 3ª ed. (2004) Ed. Médica Panamericana

- Lehninger Principles of Biochemistry, (2009) 5th Edition D.L. Nelson & M. M. Cox. Freeman and Company, New York.

- Fundamentos de Bioquímica. La vida a nivel molecular. Voet, D., Voet, J.G. y Pratt, C.W. 2ª Ed. (2007). Panamericana.

- Bioquímica. Voet, D. y Voet, J.G. 3ª Ed. (2006). Panamericana.

- Functional Biochemistry in Health and Disease. Eric Newsholme, Anthony Leech.( 2010)Wiley – Blackwell Ed.

Bibliografía de profundización

ADDITIONAL RECOMMENDED READING

-Gomez-Muñoz A. The role of ceramide-1-phosphate in tumor cell survival and dissemination. Adv Cancer Res. 140, 217-234 (2018)
-Presa N. et al. Novel Signaling aspects of Ceramide-1-phosphate. Biochim. Biophys. Acta Mol Cell Biology Lipids (2020)
- Gomez-Muñoz A et al. Control of inflammatory responses by ceramides, sphingosine 1-phosphate and ceramide 1-phosphate. Prog.Liipd Res. 61, 51-62 (2016)
- Deniz Ekinci (2013). Biochemistry. Intech Ed. Janeza Trdine. Rijeka, Croacia.
- Fell, D. (1997). Understanding the control of metabolism. (K. Snell; Frontiers in Metabolism 2; 1st ed.). Portland Press, London.
- Frayn, K. N. (1996). Metabolic regulation. A human perspective. (K. Snell; Frontiers in Metabolism 1; 1st ed.). Portland Press, London.
- Beckett, G.J., Walker, S.W., Rae P., Ashby P. (2005). Clinical Biochemistry. (An illustrated colour text). (7 th ed.). Blackwell Publishing. Willinstone, VT, USA
- Gomperts, B.D., Kramer, I.M., Tatham, P.E.R. (2003). Signal Transduction (2nd Ed). Academic Press. Elsevier Science, Orlando, FL, USA
- Liscovitch, M. (1994). Signal-activated phospholipases. (1st ed.). R.G. Landes Company. Austin, TX.
- Macarulla, J.M. (1992). Bioquímica Cuantativa. Cuestiones sobre metabolismo. (Vol. II, 1st ed.). Editorial Reverté. Barcelona.
- Salway, J. G. (1994). Metabolism at a glance. (1st ed.) Blackwell Science, Oxford.
- Sperelakis, N. (2001). Cell Physiology source book. A molecular approach. Ed: Academic Press (3 rd ed). New York (USA)
-Undurti N. Das (2010). Metabolic Syndrome Pathophysiology: the role of essential fatty acids. Wiley Blacwell. Indianapolis, IN (USA)
- Vance, D.E. & Vance, J. (2008) Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes (5th edition) Elsevier Science Publishers B.V.
- Chalfant CE y Del Poeta M. (2010) Advances in Experimental Medicine and Biology (Sphingolipids as signaling and regulatory molecules. Landes Bioscience. Texas (USA).

Revistas

RECOMMENDED SCIENTIFIC JOURNALS FOR READING

Annual Review of Cell and developmental Biology
Annual Review of Biochemistry
Annual Review of Nutrition
Annual Review of Physiology
Biochimica et Biophysica Acta
Cell
Cellular Signalling
Endocrinology
Hormones and Vitamins
Journal of Molecular Biology
Journal of Biological Chemistry
Journal of Lipid Research
Metabolism-Clinical and Experimental
Molecular and Cellular Biology
Molecular Endocrinology
Nature
Progress in Lipid Research
Science
Science Reports