Bloque 1: Introducción
En este bloque se realiza un recorrido general sobre los objetivos y el programa de la asignatura, su relación con otras disciplinas científicas y las diferentes 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 desde 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. Considerando que esta parte de la química inorgánica se estudia 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 que contienen iones metálicos
Es la parte principal y más extensa de la asignatura. En ella se describen las proteínas y enzimas que requieren algún ion metálico para su funcionamiento. Aunque también se estudian los metales alcalinos y alcalinotérreos, el apartado más amplio se dedica a la bioquímica de los elementos de transición, sobre todo hierro, cobre, molibdeno y cinc.
- Para el hierro 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, además de la cadena transportadora de electrones en el proceso de fosforilación oxidativa de la mitocondria.
- Para el cobre se estudiarán los diferentes centros activos de este elemento que aparecen en las proteínas (proteínas azules de cobre, superóxido dismutasa, citocromo c oxidasa, ceruloplasmina, etc.), describiendo asimismo el mecanismo de su funcionamiento.
- Para el molibdeno se describirán en primer lugar las proteínas que contienen el cofactor de molibdeno, detallando su centro activo y el mecanismo de las reacciones que catalizan. Se incluyen principalmente oxotransferasas, como la xantina oxidasa o la DMSO reductasa. También se estudia el cofactor de hierro y molibdeno que aparece en la nitrogenasa.
- Para el cinc se estudiarán las proteínas en las que este elemento actúa como un ácido de Lewis, como pueden ser la anhidrasa carbónica, la fosfatasa alcalina, la alcohol deshidrogenasa, etc.
Además de los elementos metálicos mencionados, también se dedicará un tratado menos extenso a otros iones metálicos, como cobalto (vitamina B12), níquel (ureasa e hidrogenasas), manganeso (fotosíntesis), etc.
Bloque 4: Temas complementarios
Finalmente, se dedicarán unas lecciones a algunos aspectos de los iones metálicos no tratados en los temas anteriores:
- Interacción de los iones metálicos pesados con las biomoléculas, principalmente de los iones más tóxicos, como cadmio, plomo y mercurio. 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-platino y compuestos análogos.
- Biomineralización, que comprende el estudio de materiales inorgánicos biogénicos, sus funciones y mecanismos de control.
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.
En las prácticas se reproducirán algunos de los procesos que realizan los seres vivos, como pueda ser la coordinación de oxígeno molecular por un complejo de cobalto, previamente preparado por el alumno, o también la preparación de algún compuesto modelo de alguna proteína, por ejemplo, de molibdeno. En la preparación y caracterización de los compuestos se utilizarán técnicas de atmósfera inerte, técnicas espectroscópicas, etc.
