1. Identificación. Identificación de la Asignatura. Equipo docente

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1 GUÍA DE LA ASIGNATURA DEL MÁSTER EN QUÍMICA FINA Y MOLECULAR 2010/2011 IONES METÁLICOS EN PROCESOS BIOLÓGICOS 1. Identificación Identificación de la Asignatura Asignatura: Iones metálicos en procesos biológicos Titulación: Máster en química fina y molecular Código:5429 Curso: 1º Grupos: 1 Tipo: Presencial Modalidad: Optativa Coordinador: José Ruiz López Créditos ECTS de la asignatura: 3 Número de horas por crédito ECTS: 25 horas. Estimación del volumen de trabajo del alumno (horas): 75 Duración: anual, 2º cuatrimestre Idiomas en los que se imparte: Castellano Equipo docente Coordinadora: NOMBRE DE LA COORDINADORA: José Ruiz López Área: Química Inorgánica Departamento: Química Inorgánica Categoría profesional: Catedrático de Universidad jruiz@um.es Páginas Web: El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas. NO Horario de atención al alumnado: PERIODO(1) DIA HORA INICIO HORA FIN Anual L, M, X, J 13:00 14:00 TELÉFONO Y UBICACIÓN Facultad de Química, B1.3B.021A Anual V 16:00 17: Facultad de Química, B1.3B.021A 1

2 NOMBRE DE LA PROFESORA: Natalia Cutillas Aulló Área: Química Inorgánica Departamento: Química Inorgánica Categoría profesional: Catedrática de Escuela Universitaria Páginas Web: El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas. NO Horario de atención al alumnado: PERIODO(1) DIA HORA INICIO HORA FIN Anual L, M 12:30 14:00 TELÉFONO Y UBICACIÓN Facultad de Química, B1.3B.025 Anual X, J, V 13:00 14: Facultad de Química, B1.3B.025 NOMBRE DE LA PROFESORA: Gabriel García Sánchez Área: Química Inorgánica Departamento: Química Inorgánica Categoría profesional: Catedrático de Universidad ggarcia@um.es Páginas Web: El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas. SI Horario de atención al alumnado: PERIODO(1) DIA HORA INICIO HORA FIN Anual L, M 12:30 14:00 Anual X, J, V 13:00 14:00 PROFESORES INVITADOS: TELÉFONO Y UBICACIÓN Facultad de Química, B1.3B Facultad de Química, B1.3B Teófilo Rojo Aparicio, Departamento de Química Inorgánica, Universidad del País Vasco. 2. Luis Lezama Diago, Departamento de Química Inorgánica, Universidad del País Vasco. 3. María Vallet Regí, Dpto. de Química Inorgánica y Bioinorgánica, Facultad de Farmacia, Universidad Complutense de Madrid. 2. Presentación La Química Bioinorgánica es el resultado del solapamiento entre dos áreas de conocimiento tradicionales, la Química Inorgánica y la Bioquímica. Esta disciplina, aún joven, ha crecido de forma 2

3 vertiginosa a lo largo de las tres últimas décadas, habiendo alcanzado un gran desarrollo que la dota de un contenido sólido y aceptado por la comunidad científica. En esta asignatura se plantea el estudio de la función de los iones metálicos en proceos biológicos singulares y su aplicación en la diagnósis y en el tratamiento de enfermedades, así como la aplicación de las técnicas experimentales para el estudio de los sistemas bioinorgánicos. A pesar del carácter interdisciplinar de la materia, la orientación dada a la asignatura es claramente inorgánica, por lo que ésta queda organizada prácticamente por elementos químicos y no por procesos biológicos. El orden de presentación de los distintos elementos no atiende a su posición en la tabla periódica sino más bien a criterios de importancia y grado de conocimiento de su bioquímica. 3. Condiciones de acceso a la asignatura Incompatibilidades Requisitos Recomendaciones Es recomendable haber cursado previamente la asignatura Ampliación de Química Inorgánica (Lcdo en Química), Química Inorgánica II (Grado en Química), Química Inorgánica (Grado de Farmacia) o Química II (Grado de Bioquímica), y Bioquímica en cualquiera de las titulaciones anteriores. Otras observaciones 4. Competencias Competencias de la Asignatura Competencias Básicas del Master: Todas Competencias generales del Master: CGM-1, CGM-3, CGM-5, CGM-6, CGM-11, CGM-13, CGM-14, CGM-16. Competencias específicas del Máster: CEM-2, CGM-10, CGM-11, CGM-12, CEM-13 Resultados de aprendizaje: R1. Aplicar los conocimientos adquiridos y desarrollar la capacidad de resolución de problemas en el ámbito de la química biológica de los iones metálicos. R2. Comprender artículos de investigación relacionados con la Química Fina y Molecular en donde intervengan iones metálicos en procesos biológicos y emitir juicios razonados sobre los mismos. R3. Saber comunicar los conocimientos adquiridos a un público especializado y no especializado de un modo claro y sin ambigüedades. 3

4 R4. Poseer las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo autónomo. R5. Conocer la función de los iones metálicos en procesos biológicos singulares y su aplicación en la diagnosis y el tratamiento de enfermedades. R6. Conocer las técnicas experimentales para el estudio de los sistemas bioinorgánicos. 5. Contenidos Bloque 1: Generalidades TEMA 1. Introducción y consideraciones generales acerca de la presencia de metales en los sistemas biológicos. Origen de la presencia de metales en los Sistemas Biológicos. Elementos químicos que forman parte de los Sistemas Biológicos. Funciones biológicas de los elementos inorgánicos. TEMA 2. Interacciones de iones metálicos con ligandos biológicos. Generalidades. Propiedades generales de los cationes metálicos. Ligandos biológicos para los iones metálicos. Interacción metal-proteína. Interacción metal-ácido nucléico. Estabilidad de complejos y factores que afectan a la misma. Efecto macroquelato y características de quelatos con ligandos macrocíclicos. TEMA 3. Metodología y técnicas experimentales usadas en Química Bioinorgánica. Posibilidades de enfoque de la investigación en química bioinorgánica. Electroforésis. Espectroscopía electrónica. Dicroísmo circular. Luminiscencia. Espectrometría de masas. Microscopía confocal. Microscopía de fuerzas atómicas. Medidas de susceptibilidad magnética. Resonancia magnética Nuclear. Resonancia de espín electrónico. Bloque 2: Química Bioinorgánica de algunos sistemas biológicos. TEMA 4. Química Bioinorgánica del oxígeno y del nitrógeno. Aspectos generales. Activación del Oxígeno. Oxidación biológica. Transporte y Almacenamiento del dioxígeno. Activación del nitrógeno. TEMA 5. Química Bioinorgánica del hierro. Aspectos generales. Proteínas de hierro que contienen grupos hemo. Proteínas de hierro/azufre. Sistemas conteniendo unidades Fe-O- Fe. Transporte selectivo y almacenamiento del hierro. TEMA 6. Química Bioinorgánica del cobre. Aspectos generales. Cobre tipo 1; Cobre tipo 2; Cobre tipo 3. Oxidasas. Transportadores de electrones. Superóxido dismutasa (SOD). Hemocianinas. Metabolismo de cobre. TEMA 7. Metaloenzimas que forman parte de los mecanismos de defensa celular. Superoxidodismutasa. Catalasas y peroxidasas. TEMA 8. Química Bioinorgánica del cinc. Aspectos generales. Reacciones de hidratación y deshidratación. Reacciones de hidrólisis de enlaces peptídicos o ésteres fosfóricos. Reacciones de condensación. Reacciones de deshidrogenación. Funciones estructurales. TEMA 9. Procesos de Biomineralización. Aspectos generales. Procesos de formación de biominerales. Aproximación química al conocimiento de los biominerales. Nucleación y crecimiento cristalino. Ejemplos de biominerales. Presencia de materiales magnéticos y ferroeléctricos como biosensores. TEMA 10. Biomateriales. Aspectos generales. Biomateriales cerámicos, metálicos, 4

5 poliméricos y compuestos. Biocompatibilidad, biodegradabilidad, ingeniería de tejidos, medicina regenerativa y sistemas de liberación controlada de fármacos. Bloque 3: Acción terapéutica y toxicidad. TEMA 11. Compuestos metálicos antitumorales. Actividad antitumoral-reactividad frente al DNA. Modos de reacción de complejos de Pt(II) con DNA. Otros compuestos metálicos con propiedades antitumorales. TEMA 12. Agentes de diagnóstico. Tecnecio como radiofármaco. Generalidades. Utilización de radioisótopos de metales en técnicas exploratorias y terapéuticas. Gadolinio como agente de contraste en resonancia magnética. TEMA 13. Toxicología de algunos metales de transición. Generalidades. Mecanismos de defensa y detoxificación. Algunos contaminantes típicos. 6. Actividades Prácticas (se pueden introducir por bloques/temas o no) Bloque 0: Titulo TEMA 0.1: Práctica 1:. Bloque 1: TEMA 1: Práctica 2: TEMA 2: Práctica 3: 5

6 7. Metodología y Estimación del volumen de trabajo Estimación de volumen de trabajo del estudiante (ECTS) Tamaño de Grupo (2) Actividad Formativa Horas presenciales Trabajo Autónomo Volumen de trabajo Completo Clases magistrales Completo Resolución de problemas Completo Tutorías 4 4 Reducido Lectura crítica artículos de investigación Total Relación: Horas de trabajo/ects 75/3 = 25 Observaciones/aclaraciones de la metodología 8. Cronograma Bloque temático Tema 1 1 Título Introducción y consideraciones generales acerca de la presencia de metales en los sistemas biológicos Fechas previstas de inicio (por semanas)(3) Fechas previstas de fin (por semanas) Horas presenciales Interacciones de iones metálicos con ligandos biológicos T 1 3 Metodología y técnicas experimentales usadas en Química bioinorgánica Pro 2 4 Química bioinorgánica del oxígeno y del nitrógeno Química bioinorgánica del hierro Química bioinorgánica del cobre 7 7 1,5 2 7 Metaloenzimas que forman parte de los mecanismos de defensa celular

7 2 8 Química bioinorgánica del cinc 8 9 1,5+ 1T 2 9 Procesos de biomineralización Biomateriales Compuestos metálicos antitumorales Radiofármacos T 3 13 Toxicología de algunos metales de transición Exposición y debate sobre artículos de investigación Evaluación final 2 Totales 30 (3) (Se desplegarán las semanas del año académico para poder elegir. Por ejemplo: semana segunda de octubre) 9. Evaluación Evaluación del Aprendizaje. Instrumentos Criterios de calidad Ponderación Examen escrito. Resolución individual de problemas y exposición en público del resultado Elaboración de informes críticos y razonados sobre los artículos leídos. Control de asistencia y observación Se valorarán los conocimientos del alumno y su capacidad de aplicarlos a la resolución de problemas. Se valorará la capacidad de aplicar los conocimientos adquiridos a problemas reales y la capacidad para comunicarlos con claridad y para responder a las preguntas formuladas sobre ellos Se valorará la comprensión del contenido, la correcta redacción del informe (estructura y claridad) y la capacidad para emitir un juicio crítico Se valorará el grado de participación del alumno en las distintas actividades presenciales 60% 15% 15% 10% 7

8 Observaciones/requisitos Antes de abordar el estudio de esta asignatura es necesario conocer los siguientes aspectos relacionados con la química inorgánica y sus compuestos: El enlace en los compuestos de coordinación. Espectroscopía electrónica, magnetismo y espectroscopía infrarrroja. Resonancia magnética nuclear de compuestos diamagnéticos. Evaluación de la docencia La evaluación de la docencia se realizará utilizando las encuestas de satisfacción diseñadas por la comisión de garantía de calidad de la facultad, y contempladas en el sistema de garantía interna de la calidad (SGIC) de la titulación, así como mediante el programa de evaluación docente DOCENTIA aprobados por la Universidad de Murcia. Fechas de exámenes Convocatorias de exámenes oficiales EXAMEN FINAL DE FEBRERO: EXAMEN FINAL DE JUNIO: EXAMEN FINAL DE SEPTIEMBRE: Para más información sobre las fechas de exámenes pulse aquí. (enlaza con la guía de la titulación, donde aparecen las fechas de los exámenes finales) Fechas de otras actividades de evaluación ACTIVIDAD (4) Entrega de trabajos sobre artículos de investigación relacionados con el bloque III Exposición y debate sobre artículos de investigación SEMANA PREVISTA y 15 (4) por ejemplo, entrega de trabajos, exposiciones, etc. 8

9 10. Bibliografía Bibliografía básica "QUÍMICA BIOINORGÁNICA" J. S. Casas, V. Moreno, A. Sánchez, J. L. Sánchez, J. Sordo. Ed. Síntesis (2002). "INTRODUCCIÓN A LA QUIMICA BIOINORGANICA" M. Vallet, J. Faus, E. García- España y J. Moratal Ed. Síntesis (2003). Bibliografía complementaria "BIOLOGICAL INORGANIC CHEMISTRY: AN INTRODUCTION" Robert R. Crichton. Ed Elsevier (2008). "Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity" Bertini, Gray, Stiefel and Valentine. Ed University Science books (2007). "Bioinorganic Chemistry: A Short Course" Rosette M. Roat-Malone, 2nd Edition. Ed. Wiley (2007). 9