La Química Bioinorgánica pertenece al bloque de QUÍMICA y se encuentra íntimamente relacionada con la Química Inorgánica y con la Bioquímica.

El papel de la Química Bioinorgánica dentro de la QUÍMICA es abordar el estudio de las biomoléculas en las que intervienen iones metálicos y que no entran en el campo de otras disciplinas, como la Bioquímica, ya que tiene su base en la Química de la Coordinación. También comprende el estudio de los diversos iones metálicos utilizados en terapia y diagnóstico.

El interés de la materia es sobre todo formativo, al tratar procesos químicos que transcurren en sistemas biológicos, necesarios para que los alumnos adquieran las competencias que  le son propias.

Además, el aspecto relativo al uso de especies inorgánicas como agentes terapéuticos y de diagnóstico resulta de interés para el perfil profesional del farmacéutico.

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 explicaran los fundamentos mas importantes de esta materia, como son las teorías del enlace en estos compuestos y sus propiedades magnéticas y espectroscópicas. Teniendo en cuenta que esta parte de la Química Inorgánica se ve con poca profundidad en la asignatura de primer curso, se hace necesario un recordatorio y una mayor profundización en los contenidos de esta materia, imprescindible para comprender el comportamiento de los iones metálicos en los procesos que transcurren en los seres vivos..

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 estudian los metales alcalinos y alcalinotérreos, el apartado mas amplio se dedica a la bioquímica de los elementos de transición, sobre todo Fe, Cu, Mo y Zn:

• Para el Fe se estudiara el mecanismo del transporte de oxigeno por la hemoglobina y su participación en los procesos de transporte de electrones, como las proteínas hierro-azufre o los citocromos, además de la cadena transportadora de electrones en el proceso de fosforilación oxidativa de la mitocondria.
• Para el Cu se estudiaran 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 oxotransferasas como la xantina oxidasa o la DMSO reductasa. También se estudia el Fe-Mo-cofactor que aparece en la nitrogenasa.
• Para el Zn se estudiaran las proteínas en las que este elemento actúa como un acido de Lewis, como pueden ser la anhidrasa carbonica, la fosfatasa alcalina, la alcohol deshidrogenasa, etc.

Además de los elementos mencionados, se dedicara 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 dedicaran 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 mas tóxicos, como Cd, Pb, y Hg. También las posibilidades de separación 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.

Las practicas 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.

En las practicas se reproducirán algunos de los procesos que realizan los seres vivos, como pueda ser la coordinación de oxigeno 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 utilizaran técnicas de atmósfera inerte, técnicas espectroscópicas, etc.

CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

CB7. Los estudiantes sabrán aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8. Los estudiantes serán capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.

CB9. Los estudiantes sabrán comunicar sus conclusiones –y los conocimientos y razones últimas que las sustentan- a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

CB10. Los estudiantes poseerán las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida auto-dirigido o autónomo.

CG1: Utilizar adecuadamente los recursos básicos necesarios en la investigación: recursos bibliográficos, diseño de experimentos y análisis de datos.

• Adquirir conocimientos sobre la variedad de papeles que desempeñan los iones metálicos en biología.
• Comprender los mecanismos mediante los cuales los iones metálicos pueden controlar diferentes reacciones en los seres vivos.
• Conocer y saber relacionar compuestos sencillos sintetizados en el laboratorio, designados como compuestos modelo, con centros activos de diversas biomoléculas, resaltando la importancia del diseño de los ligandos que acompañan al ion metálico.
• Conocer las sustancias inorgánicas utilizadas en terapia y en pruebas de diagnostico.

Instrumentales:

• Conocer las técnicas instrumentales que se utilizan para conocer los procesos químicos.
• Capacidad de aplicar conocimientos teóricos a la practica.

Cognitivas y metodológicas:

• Capacidad de aplicar conocimientos teóricos a la practica
• Habilidades para la investigación
• Capacidad de aprender

Interpersonales

• Trabajo en equipo.
• Comunicación oral y escrita

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.

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.

La evaluación será continua, valorando la participación del alumno en las distintas actividades y el trabajo personal, sobre todo en lo referente a las prácticas de laboratorio y otros trabajos bibliográficos. CG1, CG2, CB8, CB9, CE4

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 prácticas, que serán obligatorias, así como el desarrollo de algún tema bibliográfico sobre aspectos relacionados con la asignatura.

Pruebas escritas:70%

Trabajos dirigidos 10%

Asistencia y participación:10%

Aprovechamiento prácticas: 10%

Ejercicios escritos

Realización de prácticas de laboratorio

Calidad de trabajos bibliográficos

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

Consultar con el profesor en los horarios de tutorías aquellos aspectos que no quedaron bien entendidos en el transcurso de las exposiciones teóricas.

Consultar con el profesor los aspectos fundamentales que hicieron que no se superara la evaluación en el primer intento.