Programa de bioquímica vegetal
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| UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA INGENIERO AGRÓNOMO EN AGRICULTURA PROTEGIDA PROGRAMA DE BIOQUÍMICA VEGETAL PRESENTACIÓN La asignatura de bioquímica vegetal pretende proporcionar una educación formativa, integral, crítica, con bases teóricas y metodológicas proporcionando al educando una primera aproximación hacia la comprensión de la organización celular, las características estructurales, función y fuente natural de las biomoléculas, de la función de los metabolitos primarios y secundarios en los vegetales y de algunos procesos de síntesis en los vegetales, así como comprender algunas características de los plaguicidas y su comportamiento en los organismos vivos. Las prácticas de laboratorio le permitirá al estudiante identificar algunas biomoléculas, comprobar sus propiedades fisicoquímicas y desarrollar algunas habilidades y destrezas. Por lo tanto, estos conocimientos le permitirán entender, interpretar, analizar y resolver problemas básicos de desviaciones y alteraciones de los procesos de desarrollo y rendimiento de las plantas. Siendo la intención de la materia de Bioquímica vegetal el proporcionar un cuerpo básico de conocimientos para la mejor comprensión de los conceptos de la asignatura de Fisiología Vegetal y otros de aplicación tecnológica agrícola que se impartirán a futuro. OBJETIVOS GENERAL Comprender la constitución y función química de los metabolitos primarios y secundarios y los aspectos básicos de funcionamiento de los vegetales, en particular de algunos productos hortícolas para identificar su relación con el desarrollo y caracterización de los vegetales . ESPECIFICOS
EVALUACIÓN 60 % Teoría 40 % Exámenes Teórico (tres exámenes parciales) 20% Trabajo de Investigación bibliográfica y Seminarios 40 % Laboratorio 30 % Reportes (en formato de un artículo científico) 10 % Examen de Laboratorio *Para la acreditación del curso se necesita aprobar la teoría y la parte práctica UNIDAD 1. METABOLISMO PRIMARIO (4.5 h) Introducción La bioquímica agrupa a todos los conocimientos relativos al entendimiento de los sistemas biológicos a nivel molecular. En relación con los constituyentes moleculares de los seres vivos y con la forma que interaccionan dichos constituyentes para permitir y regular las operaciones de los sistemas biológicos. Los lípidos, carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos, considerados metabolitos primarios por ser esenciales para el desarrollo de los organismos, en particular de los vegetales, son los pilares de la naturaleza. Los avances y aportes de la bioquímica ha contribuido sin duda al desarrollo y evolución de otras disciplinas del conocimiento. En particular podría citarse a la Biología molecular, a la Genética, Biotecnología, etc. Objetivos particulares
Contenido
UNIDAD 2. LÍPIDOS Y MEMBRANA CELULAR (9 h) Introducción Los lípidos biológicos constituyen un grupo químicamente diverso de compuestos cuya característica común y definitoria es su insolubilidad en agua. Las funciones biológicas de los lípidos son igualmente diversas. En muchos organismos las grasas y los aceites son las formas principales de almacenamiento energético, mientras que los fosfolípidos y los esteroles constituyen la masa de las membranas biológicas. Otros lípidos, aún estando presentes en cantidades relativamente pequeñas, juegan papeles cruciales como agentes emulsionantes, mensajeros intracelulares, transportadores electrónicos Objetivos particulares
Contenido
Composición química Características de la membrana celular 2. Lípidos Función de los lípidos en los seres vivos Distribución de los lípidos en los vegetales Características físicas de los lípidos Clasificación de acuerdo a su función Lípidos de interés vegetal Acidos grasos Suberina, cutina y ceras Triglicéridos Fosfolípidos UNIDAD 3. FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS Y ENZIMAS (12 h) Introducción Los aminoácidos constituyen los bloques de construcción de las proteínas, entre ellos se localizan algunos que se consideran esenciales para el hombre. Las proteínas se estructuran de diversas formas, lo que se manifiesta en las diferentes funciones que presentan. De acuerdo a los niveles de estructuración que manifiestan las proteínas se destacará su función. Como proteínas, las enzimas poseen características peculiares que las hace diferentes a las restantes proteínas, además en los vegetales, éstas pueden servir como indicadores de las deficiencias nutrimentales. Objetivos particulares
Contenido 1.Aminoácidos como bloques de construcción de las proteínas: Grupos funcionales y nomenclatura Clasificación Carácter anfotérico Función de los aminoácidos no proteícos
Estructura del enlace peptídico. Función de algunos péptidos (biocidas)
Importancia de las proteínas Clasificación por su función Niveles de estructuración Relación entre estructura y función Desnaturalización 4. Enzimas Naturaleza química y características de las enzimas Clasificación y nomenclatura de las enzimas Cinética de una enzima Factores que afectan la actividad enzimática Enzimas indicadoras de deficiencia de elementos en los vegetales UNIDAD 4. CARBOHIDRATOS Y PARED CELULAR (9 h) Introducción Los carbohidratos constituyen la mayor parte de la materia orgánica de la Tierra a causa de sus variadas funciones en todos los seres vivos. En primer lugar, los carbohidratos sirven como almacén o transferencia de energía, son combustibles e intermediarios metabólicos, en general, son sustancias de reserva y estructurales, además son los componentes principales de la pared celular en las plantas. El almidón en los vegetales y el glucógeno en los animales son dos polisacáridos que rápidamente pueden movilizarse para liberar glucosa, el combustible primordial para generar energía. Por lo tanto, analizar estructuralmente a los monosacáridos, identificar a los disacáridos mas comunes presentes en los vegetales y reconocer la importancia de fragmentos de l polisacáridos como parte del mecanismo de defensa de las plantas, permite comprender algunos procesos fisiológicos de los vegetales. Objetivos particulares
Contenido 1. Características de la Pared celular Función y composición química 2. Carbohidratos Función en los vegetales Propiedades físicas de los carbohidratos Clasificación de los carbohidratos Características de los Monosacáridos mas comunes en la naturaleza Serie de aldosas y cetosas Formas de representación Disacáridos presentes en los vegetales Estructura Fuente vegetal Polisacáridos Estructura Fuente vegetal Papel de las oligosacarinas en mecanismos de defensa de vegetales UNIDAD 5. ACIDOS NUCLEICOS (9 h) Introducción Los ácidos nucleicos son los compuestos biológicos de mayor peso molecular existentes en la naturaleza. Existen dos tipos de polinucleótidos: el ácido desoxiribonucleico o ADN y el ácido ribonucleico o ARN, ambos constituidos por diferente tipo de azúcar, y con una misión diferente. El primero se considera depositario de la información genética en los seres vivos, y el segundo esta directamente implicado en la síntesis de proteínas. Los nucleótidos, considerados las unidades de los ácidos nucleicos, también tienen otras funciones, en particular el ATP vinculado a los procesos energéticos en el metabolismo celular. Objetivos particulares
Contenido 1. Ácidos nucleicos Importancia y papel biológico de los ácidos nucleicos Estructura química Diferencias químicas Nucleósidos y nucleótidos Diferencias estructurales entre los ácidos nucleicos Niveles de estructuración Procesos de los ácidos nucleicos Replicación del ADN Replicación del ADN Transducción del ARN Síntesis de proteínas Mutaciones 2. Nucleótidos Papel del ATP Producción y utilización de la energía Función en el metabolismo energético UNIDAD 6. METABOLISMO SECUNDARIO (9 h) Introducción Los vegetales producen una diversidad de sustancias, producto del metabolismo secundario, algunas responsables de la coloración y aromas de flores y frutos, otras vinculadas con interacciones ecológicas, como es el caso de la atracción de polinizadores. Actualmente, se ha demostrado que principalmente la mayoría de ellos participan en el mecanismo de defensa de las plantas. Entre estos últimos, se consideran a las fitoalexinas, los alelopáticos, por mencionar algunos. La razón de ser de estos metabolitos permite una gama de usos en la agricultura y en la medicina. Adicionalmente, las múltiples funciones que presentan en los vegetales permite la búsqueda de nuevos agroquímicos naturales, como insecticidas, herbicidas, reguladores de crecimiento, etc. Objetivos particulares
Contenido 1.Metabolito secundario Concepto y características de metabolito secundario Función de los metabolitos secundarios Importancia 2. Terpenoides Características generales y función Carotenos como pigmentos de hortalizas 3. Compuestos fenólicos Características generales y función Antocianinas como pigmentos de flores y frutos 4. Alcaloides Características generales y función Betalaínas como pigmentos de algunas hortalizas y frutos 5. Glucósidos cianogénicos Características generales y función UNIDAD 7. REGULADORES DE CRECIMIENTO (9 h) Introducción Es importante conocer las acciones de las fitohormonas y de los reguladores de crecimiento. Las hormonas vegetales comprende un pequeño grupo de sustancias químicas que producen un gran número de efectos en la fase de desarrollo de los vegetales. Algunos de ellos varían tanto que sugieren una gran variedad de mecanismos de acción diferentes, estos metabolitos están involucrados en la absorción de agua, el crecimiento, el metabolismo, el transporte de nutrientes, la fotosíntesis, el alargamiento celular, senescencia, cierre estomático, floración, producción de etileno, maduración, por mencionar algunas. Es importante señalar que el balance o interacción de las hormonas, mas que la suma de sus acciones individuales, lo que da como resultado el desarrollo óptimo. Finalmente, se considera un regulador de crecimiento aquella sustancia exógena, sintética que es aplicada a la planta, a diferencia de un hormona que es un metabolito producido por la misma planta. Objetivos particulares
Contenido 1. Reguladores crecimiento y fitohormonas Concepto 2. Abscisinas. Estructura química y función 3. Giberelinas. Estructura química y función 4. Auxinas. Estructura química y función 5. Citocininas. Estructura química y función 6. Etileno. Estructura química y función 7. Brasinoesteroides y ácido jasmónico. Estructura química y función UNIDAD 8. BIOQUÍMICA DE PLAGUICIDAS (6 h) Introducción Se consideran sustancias naturales o sintéticas que sirven para combatir una gran número de plagas en los vegetales. El uso de agroquímicos sintéticos ha permitido aumentar notablemente el rendimiento y la rentabilidad de los cultivos, pero el uso constante de éstos ha alterado el medio biológico existente, además de encarecer la producción de cualquier cultivo. Es por ello que se ha dado impulso a la investigación del control biológico que conlleve al descubrimiento de compuestos de origen natural o plaguicidas naturales que por ser biodegradables a corto plazo se puedan aprovechar en el control de plagas. Objetivos particulares
Contenido 1. Plaguicidas Concepto y Clasificación Reacciones bioquímicas 2. Organoclorados Estructura Propiedades físico-químicas Metabolismo 3. Organofosforados Estructura Propiedades físico-químicas Metabolismo 4. Carbamatos y piretroides Estructura Metabolismo
BIBLIOGRAFÍA
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
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