QUÍMICA BIOINORGÁNICA

QUÍMICA BIOINORGÁNICA

GRADO EN BIOTECNOLOGÍA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100647
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OPTATIVA
Curso
4
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
QUÍMICA INORGÁNICA
Departamento
Química Inorgánica
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
María Jesús Holgado Manzanera
Grupo/s
1
Departamento
Química Inorgánica
Área
Química Inorgánica
Centro
Fac. Farmacia
Despacho
Despacho 2 Planta Baja Izda.
Horario de tutorías

L, M y J de 5 a 7

URL Web
-
E-mail
holgado@usal.es
Teléfono
677554837

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

La Química Bioinorgánica pertenece al bloque de Química y se encuentra íntimamente relacionada con la Química de la Coordinación y con la Bioquímica

Papel de la asignatura.

Pretende cubrir un aspecto que generalmente no se trata adecuadamente dentro de los estudios de las materias de carácter biológico, como es el papel que desempeñan los iones metálicos, sobre todo los iones de transición, en los procesos bioquímicos.

Perfil profesional.

El interés de la materia es sobre todo formativo. Muchos procesos biotecnológicos tienen su base en procesos que transcurren en la naturaleza, por lo que resulta interesante conocer previamente dichos procesos, y quizás uno de los aspectos que menos se tratan son los relativos a la misión de los metales existentes en multitud de biomoléculas.

3. Recomendaciones previas

La base científica en la que se apoya es principalmente la Química de la Coordinación, una parte importante de la Química Inorgánica, por lo que inicialmente, al igual que hacen los principales libros de texto de esta materia, se dedican unas seis clases a desarrollar los principios básicos de esta materia, que permiten comprender los mecanismos que se estudian en la Química Bioinorgánica. Por ello solamente son necesarios conocimientos relativos a la estructura y enlace químico

4. Objetivo de la asignatura

Adquirir conocimientos sobre el papel que desempeñan los iones metálicos y otras especies inorgánicas en los procesos que transcurren en los sistemas biológicos. Estudia la manera, la tecnología con que estos sistemas utilizan los metales para llevar a cabo los objetivos que le son propios, objetivos de gran importancia, como puede ser la captación y transporte de oxígeno por un centro metálico, el uso de la luz solar para convertir el anhídrido carbónico y agua en alimento para las plantas, la conversión del nitrógeno atmosférico en amoníaco, la destrucción de radicales libres por diversas proteínas o la intervención de centros metálicos en la cadena de transporte de electrones durante el proceso de respiración. Todos ellos de gran interés biotecnológico.

5. Contenidos

Teoría.

Bloque 1: Introducción

En este apartado se hace un recorrido general sobre los objetivos y programa de la Asignatura,  de  su  relación  con  otras  disciplinas  y  de  las  técnicas  experimentales utilizadas para comprender los conocimientos que se expondrán en los capítulos siguientes.

Bloque 2: Química de la Coordinación

Teniendo en cuenta que la unión de los iones metálicos en los sistemas biológicos se puede considerar bajo el punto de vista de la Química de la Coordinación, se explicarán

los fundamentos más importantes de esta materia, como son las teorías del enlace en estos compuestos y sus propiedades magnéticas y espectroscópicas.

Bloque 3. Descriptiva de las biomoléculas conteniendo iones metálicos.

Es la parte principal y más extensa de la asignatura. En ella se describen principalmente las  proteínas  y  enzimas  que  requieren  algún  ion  metálico  para  su  funcionamiento. Aunque se estudia los metales alcalinos y alcalinotérreos, el apartado más amplio se dedica a la bioquímica de los elementos de transición, sobre todo Fe, Cu, Mo y Zn:

-Para el Fe se estudiará el mecanismo del transporte de oxígeno por la hemoglobina y su participación en los procesos de transporte de electrones, como las proteínas hierro- azufre o los citocromos.

-Para el Cu se estudiarán los diferentes centros de este elemento que aparecen en las proteínas (proteínas azules de Cu, superóxido dismutasa, citocromo c oxidasa, ceruloplasmina, etc.) estudiando el mecanismo de su funcionamiento.

-Para el Mo se describirán en primer lugar las proteínas que contienen el Mo-cofactor, describiendo su centro activo y el mecanismo de las reacciones que catalizan. Incluyen principalmente  oxotransferrasas  como  la  xantina  oxidasa  o  la  DMSO  reductasa. También se estudia el Fe-Mo-cofactor que aparece en la nitrogenasa.

-Para el Zn se estudiarán las proteínas en las que este elemento actúa como un ácido de Lewis, como pueden ser la anhidrasa carbónica, la fosfatasa alcalina, alcohol deshidrogenasa, etc.

Además de los elementos mencionados, se dedicará un tratado menos extenso a otros iones metálicos, como el Co (vitamina B12), Ni (ureasa e hidrogenasas) Mn (fotosíntesis), etc.

Bloque 4: Temas complementarios.

Finalmente se dedicarán unas lecciones a algunos aspectos de los iones metálicos no tratados en las lecciones anteriores:

-Interacción de los iones metálicos pesados con las biomoléculas, principalmente de los iones más tóxicos, como Cd, Pb, y Hg. También las posibilidades de separación de estos iones de los organismos mediante el uso de agentes quelatantes.

-Interacción de iones metálicos con los ácidos nucleicos y algunas de sus consecuencias. Estudio particular de la interacción con el cis-Pt y compuestos análogos.

-Biomineralización, que comprende el estudio de materiales inorgánicos biogénicos, sus funciones y mecanismos de control

Práctica.

Las prácticas de laboratorio consistirán en la síntesis y caracterización de compuestos de coordinación en los que intervengan iones metálicos presentes en los organismos vivos y ligandos relacionados con estos.

Se reproducirán algunos de los procesos que realizan los seres vivos, como puede ser la coordinación de oxígeno molecular por un complejo de Co, previamente preparado por el alumno, o también la preparación de algún compuesto modelo de alguna proteína, por ejemplo de Mo. En la preparación y caracterización de los compuestos se utilizarán técnicas de atmósfera inerte, técnicas espectroscópicas, etc.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

B1.- Usar  las principales bases de datos (químicos, biológicos y bibliográficos) de interés en Biotecnología aplicando las herramientas bioinformáticas  más adecuadas.

B2.- Comunicar efectivamente contenidos científico-técnicos a una audiencia profesional o no profesional utilizando las nuevas tecnologías de información y comunicación.

B3.- Trabajar   correctamente   en un laboratorio utilizando las metodologías más adecuadas para la manipulación de reactivos y aparatos, el registro anotado de actividades, la seguridad, etc.

B4.- Obtener y/o mejorar nuevos productos, bienes y servicios biotecnológicos ( en las áreas de medicina, producción animal y vegetal, alimentación, industria y medio ambiente) mediante la manipulación selectiva y programada de organismos, células o biomoléculas

Específicas.

E1.- Adquirir conocimientos sobre la variedad de papeles que desempeñan los iones metálicos en Biología.

E2.-  Conocer  las  biomoléculas  que  contienen  iones  metálicos  y  otras  especies inorgánicas.

E3.- Interpretar los mecanismos que transcurren en los centros metálicos activos al desempeñar sus funciones, principalmente catalíticas.

E4.- Comprender las alteraciones que pueden experimentar ciertas biomoléculas por la acción de especies inorgánicas de naturaleza exógena.

E5.-  Aplicar  técnicas  experimentales  que  permitan  realizar  síntesis  químicas, caracterización de compuestos, reacciones en atmósfera inerte, etc.

E6.- Conocer el significado de los compuestos modelo mediante el uso de pequeños análogos de los centros activos, y resaltar la importancia del diseño de ligandos.

E7.-Tener una idea global acerca de la Química Inorgánica Medicinal.

Transversales.

T1.- Conocer las técnicas instrumentales que se utilizan en los procesos químicos.

T2.- Capacidad de aplicar conocimientos teóricos a la práctica.

T3.- Trabajo en equipo.

T4.- Comunicación oral y escrita

7. Metodologías

Actividades introductorias: Dirigidas a tomar contacto y recoger información de los alumnos y presentar la asignatura.

Sesiones magistrales: Exposición de los contenidos de la asignatura. Practicas en laboratorios: Ejercicios prácticos en laboratorios.

Seminarios: Trabajo en profundidad sobre un tema. Ampliación de contenidos de sesiones magistrales.

Exposiciones: Presentación oral por parte de los alumnos de un tema o trabajo Tutorías: Tiempo dedicado a atender y resolver dudas de los alumnos Actividades de seguimiento on-line: Interacción a través de las TIC. Preparación de trabajos: Estudios previos: búsqueda, lectura y trabajo de documentación.

Trabajos: Trabajos que realiza el alumno.

Pruebas objetivas sobre los aspectos más importantes de la asignatura.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

J. SERGIO CASAS, VIRTUDES MORENO, ANGELES SANCHEZ, JOSE L. SANCHEZ, JOSE SORDO. “Quimica Bioinorganica”. Editorial Sintesis, S.A., Vallehermoso, Madrid.

I. BERTINI, H.B. GRAY, E.I. STIEFEL, J.S. VALENTINE. “Biological Inorganic Chemistry. Structure and Reactivity”. University Science Books, 2007.

M. VALLET, J: FAUS, E. GARCIA-ESPANA y J. MORATAL. “Introduccion a la Quimica Bioinorganica”., Ed. Sintesis, Madrid, 2003.

J.J.R. FRAUSTO DA SILVA and R.P.J. WILLIAMS. “The biological Chemistry of the Elements. The Inorganic Chemistry of Life”. Oxford University Press, 2001.

S.J. LIPPARD, y J.M. BERG. “Principles of Bioinorganic Chemistry”, University Science Books, Mill Waley, California, 1994.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

C.J. JONES, J.R. THONBACK. “Medicinal Applications of Coordination Chemistry”

RSC Publishing 2007.

ROBERT R. CRICHTON “Biological Inorganic Chemistry: An Introduction” Elsevier B.V 2008

.A. COWAN. “Inorganic Biochemistry: An Introduction” 2a Ed. Wiley-VCH, 1997. “Handbook of Metalloproteins”, Vols 1 y 2. Ed.: A. MESSERSCHMIDT, R. HUBER, T. POULOS, y K. WIEGHARDT, John Wiley and Sons, LTD, Chichester 2001.

10. Evaluación

Consideraciones generales.

En la nota de la asignatura tendrá un peso importante la realización de al menos un ejercicio escrito, de unas do-tres horas de duración, que se realizara al final del curso para comprobar los conocimientos adquiridos por el alumno de manera global y no controlando aspectos excesivamente concretos. También se tendrá en cuenta el rendimiento en las clases practicas, que serán obligatorias, así como el desarrollo de algún tema bibliográfico sobre aspectos relacionados con la asignatura.

Criterios de evaluación.

Examen de contenidos teórico-prácticos 70%. Competencias B1, T4 y todas las específicas. Trabajos dirigidos 15%. Competencias B1, B2, T3, T4.

Participación y aprovechamiento en clases y en prácticas:15% Competencias B3, B4, T1, T2, E5

Instrumentos de evaluación.

Ejercicios escritos.

Realización de prácticas de laboratorio

Calidad de los trabajos dirigidos

Calidad en la exposición oral de trabajos.

Recomendaciones para la evaluación.

Seguir la asignatura día a día, si es posible, y no dejar para el final su estudio y comprensión.

Recomendaciones para la recuperación.

Consultar con el profesor los aspectos fundamentales que hicieron que no se superara la evaluación en el primero de los intentos.

11. Organización docente semanal