PLANIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA FUNDAMENTACIÓN DE LA MATERIA DENTRO DEL PLAN DE ESTUDIOS.

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1 Planificación Anual de Actividades Académicas- AÑO 2012 (Dra María Inés Isla) Departamento: Licenciatura en Ciencias Biológicas Asignatura: Elementos de Química Orgánica y Biológico Titular: Dra. Isla, María Inés Asociado: Adjuntos: Farm. Juárez Berta E. Dra. Ordoñez Roxana M. Lic. Quarenghi Marta V. Auxiliares Graduados: Dra. Alberto, María Rosa Dr. Lizárraga, Emilio F. Dr. Sayago, Jorge E. Dra. Zampini Catiana I. Auxiliares no Graduados: Sr. Pomares Miguel Srta. Zampini Antonella PLANIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA FUNDAMENTACIÓN DE LA MATERIA DENTRO DEL PLAN DE ESTUDIOS. PROPÓSITOS U OBJETIVOS DE LA MATERIA. o Objetivo General: Que los alumnos conozcan la naturaleza química de los compuestos orgánicos, su estructura y diversidad para identificar a las biomoléculas y comprender los procesos metabólicos o Objetivos específicos: Se espera que el alumno: 1. Conozca los aspectos teóricos fundamentales de la asignatura y maneje el lenguaje químico internacionalmente acordado 2. Analice la configuración electrónica del carbono y su incidencia en la composición de compuestos orgánicos. 1

2 3. Reconozca a los grupos funcionales y analice su estructura y comportamiento. 4. Conozca y analice la estructura básica de las biomoléculas. 5. Interprete los principales procesos metabólicos de las biomoléculas. 6. Desarrolle conductas de orden y rigurosidad en el cumplimiento de las consignas CONTENIDOS TEÓRICOS: Unidad 1:.- Introducción a la Química Orgánica: El átomo de carbono: su configuración electrónica. Orbitales atómicos y moleculares. Hibridación del átomo de Carbono en enlaces simples, dobles y triples. Enlaces y. Efectos electrónicos: inductivos y resonancia. Propiedades físicas: punto de fusión y de ebullición, solubilidad. Estructura y propiedades moleculares. Tipos de reactivos. Ácidos y bases orgánicas según las teorías de Brönsted- Lowry y de Lewis. Tipos de reacciones orgánicas. Unidad 2: Hidrocarburos saturados Alcanos y Cicloalcanos. Estructura. Nomenclatura. Propiedades físicas. Propiedades químicas: reacciones de los alcanos. Halogenación. Estabilidad de los radicales libres. Oxidación de alcanos: combustión. Unidad 3: Hidrocarburos no saturados. Alquenos:.Nomenclatura. Estructura. Isomería cis y trans. Propiedades físicas. Propiedades químicas. reacciones de adición electrofílica. Mecanismos. Regla de Markownikoff. Estabilidad de carbocationes. Alquinos: nomenclatura, estructura. Propiedades físicas y químicas. Unidad 4: Hidrocarburos aromáticos. Benceno. Energía de resonancia. Orbitales moleculares del benceno. Aromaticidad. Regla de Hückel. Propiedades físicas. Propiedades químicas: reacciones de sustitución electrofílica. Mecanismo. Otras estructuras homo y heterocíclicas de interés biológico. Unidad 5: Compuestos oxigenados. Alcoholes: nomenclatura, estructura. Propiedades físicas. Propiedades químicas: Reacciones de sustitución nucleofílica unimolecular (S N 1) y bimolecular (S N 2). Reacciones de eliminación unimolecular (E 1 ) y bimolecular (E 2 ). Reacciones de oxidación de alcoholes con permanganato y dicromato de potasio. Glicoles. Unidad 6.- El grupo carbonilo. Aldehídos y cetonas: nomenclatura, estructura. El grupo carbonilo. Propiedades físicas. Propiedades químicas. Manifestación del carácter reductor frente a los reactivos de Feheling y Tollens. Reacciones de adición nucleofílica. Formación de hemiacetales y acetales. Reacciones de condensación entre aldehídos o cetonas y derivados del amoníaco. Condensación aldólica Mecanismos de reacción. aldolización en procesos biosintéticos. Hidratos de carbono: definición y clasificación. Propiedades físicas y químicas. Unidad 7.- El grupo carboxilo. Ácidos carboxílicos. Nomenclatura, estructura. Propiedades físicas y químicas. Formación de sales de ácidos carboxílicos. Ésteres: nomenclatura, estructura. Mecanismo de la reacción de esterificación e hidrólisis. Lípidos. Generalidades. Clasificación. Unidad 8.- Compuestos nitrogenados. Aminas: nomenclatura, estructura. Propiedades físicas. Amidas: nomenclatura, estructura. Propiedades físicas. Mecanismo de reacción de su formación. Aminoácidos. Propiedades físicas y químicas. Clasificación. Unión peptídica, mecanismo de reacción. Reacciones de caracterización. Polipéptidos. Ácidos nucleicos. Generalidades. Nucleótidos. ADN, modelo de Watson y Crick. ARN, principales tipos. Propiedades químicas de ácidos nucleicos, localización y función. 2

3 Unidad 9.- Bioenergética y metabolismo. Concepto de bioenergética, energía libre, entalpía, entropía. Variaciones de energía libre estándar. Sistema cerrado y sistema abierto. Termodinámica, sus dos leyes y aplicación en los procesos biológicos a nivel molecular. Transportadores electrónicos, mecanismo de su función. Transferencia de energía química. ATP, análisis de su estructura química y tipos de unión entre los grupos fosfatos. Propiedades. Otros nucleótidos. Metabolismo: sus rutas y funciones. Ciclo del carbono y del nitrógeno. Ciclización de las relaciones entre organismos auto y heterotróficos. Unidad 10.- Proteínas: clasificación en base a sus productos de hidrólisis y a su función biológica. Conformación proteica y nativa. Niveles de estructuración proteica: primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria. Dominios y estructura Supersecundaria. Unidad 11.- Catálisis biológica. Enzimas: clasificación. Propiedades fundamentales. Cofactores y coenzimas. Sistemas multienzimáticos. Energía libre y energía de activación. Cinética enzimática. Saturación de la enzima por el sustrato. Catálisis ácido-base., y catálisis covalente. Enzimas reguladoras. Inhibición enzimática. Isoenzimas. Concepto de inducción y represión enzimática. Unidad 12.- Glucólisis: clasificación de las enzimas que catalizan el proceso. Moduladores de velocidad de reacción. Formación de compuestos con mayor valor energético que el ATP. Fosforilación a nivel de sustrato. Rendimiento energético. Destinos del ácido pirúvico. Unidad 13.- Ciclo de los ácidos tricarboxílicos: generalidades. Energética comparativa de la fermentación y respiración. Organigrama respiratorio. Localización intracelular de las enzimas del ciclo de Krebs. Oxidación del piruvato a acetil CoA. Reacciones del ciclo de Krebs y regulación del ciclo. Ruta del fosfogluconato. Unidad 14: Biosíntesis de glúcidos. Rutas principales: a partir del piruvato, de productos intermedios del ciclo de Krebs, de aminoácidos y de acetil CoA. Unidad 15.- Metabolismo de Lípidos. Biosíntesis y degradación de lípidos. Esquema diferencial entre el proceso de síntesis y degradación de los lípidos. Unidad 16.- Degradación oxidativa de los aminoácidos. Generalidades. Proteólisis. Transaminación. Desaminación oxidativa. Ciclo de la urea. Unidad 17.- Ácidos nucleicos. Replicación del DNA: reglas que la gobiernan. Punto de origen y dirección. Polimerasas: función. Fases de la replicación en procariotas inicio, elongación, terminación. Transcripción: Hebra molde y no molde. Promotores. Secuencia consenso. Regulación del inicio de la transcripción. Terminación de la síntesis del mrna. Maduración de mrna. Actividad catalítica del mrna. Unidad 18.- Traducción de la información genética. Código genético. RNA de transferencia. Ribosomas: conformación y función. Biosíntesis de proteínas: etapas. CONTENIDO DE LA PARTE PRÁCTICA: Trabajo Práctico 1: Constantes Físicas: Solubilidad: tipos de solventes, factores que limitan la solubilidad, efecto de los grupos funcionales. Punto de Fusión. Punto de Ebullición Trabajo Práctico 2: Alcoholes: Propiedades físicas: Punto de ebullición, solubilidad. Propiedades químicas: ácido-base, oxidación 3

4 Trabajo Práctico 3: Aldehídos y Cetonas: Propiedades físicas. Propiedades químicas. Reacciones de grupo carbonilo: oxidación, adición de bisulfito. Reacciones de carbono : aldolización. Trabajo Práctico 4: Hidratos de Carbono: Extracción, caracterización y cuantificación (métodos enzimáticos y colorimétricos) del contenido de azúcares totales y de azúcares reductores en tejidos vegetales. Trabajo Práctico 5: Ácidos y Ésteres: fórmico. Esterificación Acidez comparada. Carácter reductor del ácido Trabajo Práctico 6: Lípidos: Extracción, caracterización y cuantificación (métodos espectrofotométricos) de lípidos a partir de material animal y vegetal. Trabajo Práctico Nº 7: Compuestos nitrogenados Identificación de Aminas (Hinsberg). Basicidad de aminas. Amidas: Hidrólisis. Trabajo Práctico 8: Aminoácidos y Proteínas: Extracción, concentración, purificación, caracterización y cuantificación de proteínas (métodos espectrofotométricos) de origen animal y vegetal. Trabajo Práctico 9: Enzimas: Determinación de actividad enzimática (Proteínas extraídas en el Práctico 8) frente a diferentes condiciones de ph y temperatura. Determinación de la especificidad de sustrato (Métodos espectrofotométricos). Trabajo Práctico 10: Técnicas Cromatográficas Aplicación de diferentes técnicas cromatográficas para la purificación de macromoléculas y metabolitos secundarios. Electroforesis en PAGE. Trabajo Práctico Nº 11 Seminario Discusión de un trabajo científico Trabajo Práctico 12: Ácidos Nucleicos: Extracción, caracterización y cuantificación de ácidos nucleicos (ADN y ARN) Trabajo Práctico Nº 13 Seminario Discusión de un trabajo científico METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA. Las clases son dialogadas con uso de diferentes herramientas tales como modelos moleculares, animaciones, entre otros. En cada clase se realiza un seguimiento exhaustivo de los temas vistos con anterioridad mediante preguntas, respuestas y planteamiento de inquietudes. En las clases teóricas se realiza la vinculación entre los temas teóricos y los temas prácticos de la materia, realizando un seguimiento continuo de los mismos. Con esto se trata de lograr que la evaluación se convierta en algo diario e ininterrumpido y que sea una forma de retroalimentación que nos permita: Mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje Modificar el plan de acción previsto Corregir errores detectados. En cuanto a los TP: Los alumnos realizan las prácticas en laboratorio en forma grupal, con asistencia personalizada por parte de los docentes y trabajos de Seminarios consistentes en la discusión de un trabajo científico. 4

5 La modalidad de trabajos prácticos como un proyecto de investigación con presentación de un informe final escrito permite al alumno desarrollar su capacidad de observación, la investigación, búsqueda de información, planteo de situaciones problemáticas y elaboración de conclusiones. La modalidad de Seminarios (discusión de un trabajo científico) con exposición grupal de los mismos permite al alumno investigar y profundizar en el conocimiento de un tema en particular, manejar bases de datos internacionales y conocer los últimos avances en la temática, a interrelacionarse con sus compañeros, aprender a trabajar en equipo, desarrollar la capacidad de escucha, dialogo, entre otros. En el desarrollo de cada tema se trata de enfrentar a los alumnos con situaciones reales para que los mismos puedan plantear diferentes soluciones creativas con sus correspondientes justificaciones. Se plantean ejemplos tangibles que los induzcan a aplicar los conocimientos adquiridos. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN. Se tenderá a una evaluación permanente y procesal. Se medirán competencias, capacidades y habilidades mediante los siguientes recursos, para cada una de las unidades. Trabajo práctico en laboratorio Informes escritos de los trabajos en el laboratorio Participación en clase Lectura comprensiva y exposición de Seminarios Dos pruebas integradoras de conocimientos (PIC) individuales Condiciones de regularidad: Para regularizar la materia, los alumnos deberán cumplir con lo siguiente: Asistencia exigida de acuerdo a la reglamentación vigente. Los trabajos prácticos deben ser desarrollados y los informes de los mismos presentados en forma individual respetando las fechas y pautas establecidas por la cátedra. Cada grupo de trabajo en el laboratorio deberá estar formado como máximo por cuatro alumnos, quienes deberán trabajar en forma conjunta y pareja en la resolución del mismo. La cátedra llevará registro y control de los trabajos prácticos desarrollados. Aprobación de prácticos: cada alumno deberá rendir en forma individual los prácticos Aprobación de las PIC: están programados dos PIC; La primera será llevada a cabo al finalizar el primer cuatrimestre y la segunda al finalizar el segundo cuatrimestre. Las PIC tendrán un carácter integral es decir incluirá todos los temas tanto teóricos como prácticos vistos a lo largo del desarrollo de la materia. Para regularizar la asignatura deberá aprobar las PIC con una calificación mínima de 5 (Cinco). Si el alumno desaprobase alguno de las PIC o ambas tendrá la posibilidad de rendir un examen recuperatorio de los mismos. Condicionalidad: El alumno que curse la materia deberá estar en condiciones reglamentarias de hacerlo. Condiciones de aprobación Promoción: Sin examen final Para promoción sin examen final, los alumnos deberán cumplir con los requisitos: siguientes Tener aprobada la correlativa anterior (Química general) 100% de trabajos prácticos aprobados Asistencia obligatoria a las clases teóricas y teóricas-prácticas 5

6 Aprobar las PIC o parciales con una calificación mínima de 7(siete) puntos Con examen final Para promoción con examen final, los alumnos deberán cumplir con los siguientes requisitos Tener regular la correlativa anterior (Química general) 80% de trabajos prácticos aprobados Aprobar los parciales como mínimo con 5 (cinco) puntos El alumno deberá inscribirse para rendir examen final siendo el temario válido el del ciclo lectivo inmediato anterior a la fecha en la que se inscriban para rendir. Esto es, si se presentan a rendir examen en marzo del 2012 el temario válido es el que se dicto en el ciclo lectivo 2011 RECURSOS DIDÁCTICOS A UTILIZAR COMO APOYO A LA ENSEÑANZA. Material de apoyo: Diapositivas realizadas con la herramienta POWERPOINT Modelos moleculares animaciones Pc. Portatil Proyector multimedial para realizar la proyección de las diapositivas. Pizarras ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL CON OTRAS MATERIAS Articulación Horizontal La materia corresponde al segundo año del Ciclo Básico y es de carácter anual, y se articula con las otras materias de este nivel Articulación Vertical: Química General que es materia del primer año del primer nivel Genética y Fisiología Animal materias del primer cuatrimestre del tercer año del primer ciclo Fisiología Vegetal materia del segundo cuatrimestre del tercer año del primer nivel 6

7 CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES: SE ESTIMA QUE EL DESARROLLO DE CLASES RESPETARA LA SIGUIENTE PLANIFICACIÓN Seman a CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE QUIMICA ORGÁNICA Y BIOLÓGICA 2012 DIA PRIMER CUATRIMESTRE Teoría, Aula Taller/ Laboratorio: Descripción de la Actividad TEMA A DESARROLLAR: UNIDAD 1 28 de marzo Teoría Clase informativa e inscripción en comisiones 9 de abril Practica Nomenclatura I Resolución de ejercicios 13 de abril Practica Nomenclatura I Resolución de ejercicios 2 Teoría 16 de abril Practica Nomenclatura II Resolución de ejercicios 20 de abril Practica Nomenclatura II Resolución de ejercicios 3 25 de abril Teoría Introducción a la Química Orgánica 1 25 de abril Evaluación Nomenclatura 4 2 de mayo Teoría Hidrocarburos saturados y no 2 saturados: Alcanos, alquenos alquinos 2 de mayo Teórico-Practico Constantes Físicas 7 de mayo Practica I Constantes Físicas 11 de mayo Practica I Constantes Físicas 5 9 de mayo Teoría Compuestos oxigenados: 3 Alcoholes 16 de mayo Teoría El grupo carbonilo: Aldehídos y 4 cetonas 16 de mayo Teórico-Practico Alcoholes 18 de mayo Practico 2 Alcoholes 21 de mayo Practico 2 Alcoholes 6 23 de mayo Teoría Hidratos de carbono 4 23 de mayo Teórico-practico Aldehídos y cetonas 28 de mayo Practico 3 Aldehídos y cetonas 1 de junio Practico 3 Aldehídos y cetonas 7 30 de mayo Teoría Compuestos carboxílicos: ácidos 5 30 de mayo Teórico-practico Hidratos de carbono 4 de junio Practico 4 Hidratos de carbono 8 de junio Practico 4 Hidratos de carbono 8 6 de junio Teoría Lípidos 5 6 de junio Teórico-practico Acidos y ésteres 7

8 11 de junio Practica Acidos y ésteres 15 de junio Practica Acidos y ésteres 9 13 de junio Teoría Compuestos aromáticos 6 13 de junio Teórico-practico Lípidos 18 de junio Practico 6 Lípidos 22 de junio Practico 6 Lípidos de junio Teoría Clase de repaso p/parcial 25 de junio Practico Recuperación de T. Prácticos 2 de Junio Parcial I 25 de julio Parcial I I Recuperación Parcial I 7 de agosto Parcial I II Recuperación SEGUNDO CUATRIMESTRE de agosto Teoría Compuestos nitrogenados. Parte I de agosto Teoría Comp. Nitrogenados: Proteínas 9 29 de agosto Teórico-Practica Compuesto nitrogenados 13 3 de setiembre Practica 7 Compuesto nitrogenados 6 de setiembre Practica 7 Compuesto nitrogenados 7 de setiembre Practica 7 Compuesto nitrogenados 14 5 de setiembre Teoría Enzimas 10 5 de setiembre Teórico-practico Proteínas 10 de setiembre Practica 8 Proteínas 13 de setiembre Practica 8 Proteínas 14 de setiembre Practica 8 Proteínas de setiembre Teoría Bioenergética de setiembre Practica 9 Enzimas 20 de setiembre Practica 9 Enzimas 28 de setiembre Practica 9 Enzimas de setiembre Teoría Glicólisis y Ciclo de Krebs 19 de setiembre Teórico-Practico Cromatografía y electroforesis de setiembre Teoría Cadena respiratoria y fosforilacion 27 de setiembre Practica 10 Cromatografía y electroforesis 28 de setiembre Practica 10 Cromatografía y electroforesis 1 de octubre Practica 10 Cromatografía y electroforesis 20 3 de octubre Teoría Gluconogénesis de octubre Teoría Ácidos nucleicos de octubre Practica 11 Seminario I 12 de octubre Practica 11 Seminario I 15 de octubre Practica 11 Seminario I de octubre Teoría Degradación oxidativa de aa. 17 de octubre Teórico-Practico Ácidos nucleicos de octubre Teoría Metabolismo de lípidos de octubre Practico 12 Ácidos nucleicos 1 de noviembre Practico 12 Ácidos nucleicos 2 de noviembre Practico 12 Ácidos nucleicos 31 de octubre Teoría Repaso p/ parcial 26 5 de noviembre Practico Recuperación T. Practico de noviembre Practico 13 Seminario II 15 de noviembre Practico 13 Seminario II 16 de noviembre Practico 13 Seminario II de noviembre Parcial II 8

9 29 30 de noviembre Parcial II Recuperación II Parcial BIBLIOGRAFÍA: Chang R. Química 6 Ed. Mc Grw-Hill. Interamericana Editores SA, Mexico, 2001 Mc. Murry, J. Química Orgánica. 6ª Ed. Editorial Thomson, Mexico, Solomons, T. W. G. Química Orgánica. 2ª Ed. Editorial Limusa, Mexico, Carey F.A. Química Orgánica VI Edición. Editorial McGraw-Hill Interamericana 2006 Lehninger, A., Nelson, D. and Cox, M. Principios de Bioquímica. Ed. Omega, Barcelona, Stryer, L. Bioquímica, Tomo I y II. IV edición. Ed. Reverté S.A., Barcelona, Bogotá, Bs.As., Caracas, México Voet D., Voet J., Pratt Ch., Fundamentos de Bioquímica. Editorial Panamericana. Argentina, 2007 Vollhardt K.P. Química Orgánica Ediciones Omega SA. Barcelona