Planificación Anual Asignatura. Química Orgánica y Biológica. Año 2014

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1 DOCENTE RESPONSABLE Nombre y Apellido Adriana Inés Cañizo Categoría Docente Profesor Adjunto MARCO DE REFERENCIA Asignatura Química Orgánica y Biológica Plan de estudios Planificación Anual Asignatura Química Orgánica y Biológica Año 2014 Licenciatura en Tecnología de los Alimentos Ord.C.S.Nº 3002/03 (1) Ubicación en el Plan Código: A0004 1º año - 2º cuatrimestre (1) Duración (1) Cuatrimestral Carácter Obligatoria Carga horaria 150 h Experimental 0 h Problemas ingeniería 0h Proyecto - diseño 0 h Práctica sup. 0h Asignaturas correlativas (1) Cursadas Aprobadas Química general e inorgánica (A0002) - Introducción a la biología (A0003) Otras cond. para cursar Contenidos mínimos El átomo de carbono. Compuestos orgánicos: estructura y propiedades. Grupos funcionales. Hidrocarburos, generalidades. Compuestos oxigenados y nitrogenados. Reacciones características. Biomoléculas: Lípidos, Hidratos de carbono, Proteínas, Acidos nucleicos. Estructura y Propiedades. Enzimas y coenzimas. Bioenergética. Metabolismo de las biomoléculas. Respiración, fotosíntesis y biosíntesis de proteínas. Depto. responsable Ingeniería Química Área Química Nº estimado de alumno 4 OBJETIVOS Ojetivos definidos en función del perfil de los graduados a formar: - Reconocer la importancia del estudio de los compuestos orgánicos y biomoléculas y sus funciones biológicas en los organismos vivos. - Establecer relaciones entre la estructura de los compuestos orgánicos y biomoléculas y sus propiedades físicas y químicas. - Describir diferencias y semejanzas en el comportamiento químico de los compuestos orgánicos y biomoléculas. -Desarrollar experimentos de laboratorio a mediana o mini escala destinados al aislamiento, reconocimiento y purificación de productos orgánicos atendiendo las normas de seguridad en el laboratorio, la correcta eliminación de los residuos para evitar contaminación y la preparación de cantidades mínimas de reactivos para contribuir a disminuir los costos asociados al experimento. - Desarrollar actitudes críticas ante los resultados experimentales obtenidos en las prácticas de laboratorio y analizar las causas de error y otros factores que influyen en los resultados obtenidos. -Ejercitar en los alumnos la capacidad de transmitir en forma escrita las conclusiones o discusiones posibles a partir de los resultados experimentales. APORTE A LA FORMACIÓN BÁSICA Y/O PROFESIONAL En general el enfoque y profundidad de los temas abordados son adecuados para el perfil de estudiante que se está formando. No se dará un tratamiento exhaustivo de la química orgánica y de la química biológica, sino que se centrará el interés en aquellos conocimientos de la química orgánica que son necesarios para la comprensión de los sistemas y moléculas biológicas. Se dejará en claro que las reacciones involucradas en los procesos bioquímicos se corresponden con las reacciones generales de la química orgánica. El análisis de la interacción materia-energía resulta necesario para interpretar el metabolismo de las biomoléculas y su interrelación con los seres vivos. Así, el curso de Química Orgánica y Biológica, ofrece al alumno formación básica en el área de la química del carbono que lo preparará para interpretar asignaturas posteriores como microbiología y bioquímica de los alimentos. DESARROLLO Actividades y estrategias didácticas Los conceptos básicos de la Química de los Compuestos Orgánicos y Biomoléculas se desarrollan en las clases teóricas. Se reducirá a un Página 1 de 6

2 mínimo el desarrollo de mecanismos de reacción de cierta complejidad o reacciones de síntesis que no resulten indispensables para el perfil del graduado que se está formando. Las discusiones teóricas previas a los trabajos prácticos de laboratorio proveerán suficiente información como para interpretar los sistemas estudiados y las reacciones llevadas a cabo. Los contenidos y fundamentos de las técnicas desarrollados en cada laboratorio propuesto se vincularán con los ya trabajados en clases teóricas y de problemas. Las prácticas de laboratorio ocupan el 32 % de la carga horaria de la asignatura y se basan principalmente en métodos experimentales propios de la química orgánica y de la bioquímica aplicados cuando corresponda a los alimentos. La aplicación de los conceptos desarrolados en clases de teoría y laboratorio se fijarán y relacionarán a través de la resolución de problemas. Los alumnos trabajarán en forma grupal tanto para la resolución de problemas como durante las clases de laboratorio. Este tipo de práctica grupal favorece las discusiones abiertas que mejoran el espíritu crítico y la puesta en común de conclusiones sobre los trabajos desarrollados. Se incentiva el trabajo con la bibliografía disponible y con manuales de constantes físicas durante las clases de resolución de problemas y en el laboratorio. Durante el trabajo en el laboratorio se cuidan especialmente las condiciones de seguridad utilizando guardapolvo, delantales de curo, guantes, gafas, máscaras, propipetas, campanas de extracción, etc. En la primera clase de laboratorio los alumnos reciben un cajón con materiales de trabajo elementales y se discuten y ponen en común normas de trabajo seguro en el laboraotio que permitirán reducir los riesgos de accidente. En esta primera charla de seguridad participa el Asistente Técnico del Departamento de Ingeniería Química. El informe de cada trabajo práctico de laboratorio forma parte de la evaluación de la cursada y se pretende que en los mismos: se interpreten con ecuaciones químicas las reacciones que efectuaron en forma experimental; se incluyan discusiones de los resultados y conclusiones generales o particulares según corresponda; se evalúen las causas de error. El desarrollo de clases de consulta y de repaso permiten al docente tener un diagnóstico acerca de los temas que más dificultad han presentado para los alumnos y fundamentalmente constituyen la oportunidad para que los alumnos en conjunto con el docente integren los contenidos que han adquirido hasta el momento (en particular que puedan justificar con explicaciones teóricas lo que ellos mismos obtienen como resultados del laboratorio o en problemas) y que forman parte de los temas sobre los que se los evaluará. *.- Las clases teóricas y de resolución de problemas de aplicación se dictarán en forma integrada: 6 horas semanales distribuidas en dos clases de 3 horas a cargo del docente responsable de la asignatura. Las guías de problemas siempre incluyen temas vinculados con los de las anteriores a fin de integrar los nuevos temas a los ya desarrollados. Listado de Guías de problemas: 1-Fórmula centesimal 2-Grupos funcionales 3-Alcanos y cicloalcanos 4-Alquenos y alquinos 5-Alcoholes, éteres y tioles 6-Benceno y sus derivados 7-Isomería óptica 8-Aminas 9- Aldehídos y cetonas 10-Acidos carboxílicos, anhidridos, ésteres y amidas 11-Lípidos 12- Hidratos de carbono 13- Aminoácidos y proteínas 14-Enzimas 15-Acidos Nucleicos *.- Prácticas de Laboratorio: se desarrollarán 12 trabajos prácticos distribuidos en clases de 4 horas semanales. Listado de Trabajos Prácticos de Laboratorio: TP Nº 1- Entrega de materiales. Seguridad en el laboratorio. TP Nº 2- Análisis elemental orgánico. Ensayos de solubilidad en compuestos orgánicos. (re realiza junto el TP Nº 1) TP Nº 3- Aislamiento de compuestos orgánicos a partir de sustancias naturales TP Nº 4- Purificación de compuestos orgánicos y determinación del grado de pureza. TP Nº 5: Polarimetría TP Nº 6: Análisis Funcional Orgánico (se realiza en dos clases) TP Nº 7: Lípidos TP Nº 8: Hidratos de carbono (se realiza en dos clases) TP Nº 9: Aminoácidos y proteínas TP Nº 10: Enzimas TP Nº 11: Acidos Nucleicos TP Nª 12: Fermentaciones anaeróbias. (se realiza junto con TP Nº 11) Clases de repaso y consultas: (a cargo del profesor responsable) antes de cada parcial se dedicará parte de una clase del cronograma para repasar de forma integral los temas más importantes tratados en teoría, problemas y laboratorio. Además en horario fuera del cronograma y de acuerdo con los alumnos se fijarán clases de consultas para que los alumnos evacúen todas sus dudas antes del parcial. Página 2 de 6

3 Recursos didácticos Desde el inicio de la cursada los alumnos disponen del siguiente material: programa analítico, cronograma de trabajos prácticos y clases teóricas, fechas de parciales, guías de trabajos prácticos y de problemas, tablas, cajón con materiales de laboratorio. - Se utilizan diferentes modelos moleculares para la representación tridimensional de estructuras sencillas de compuestos orgánicos. - Para la clases teóricas se utiliza el pizarrón y proyecciones en Power Point que resultan de suma utilidad para analizar contenidos de tablas y gráficos, estructuras moleculares, estructuras tridimencionales y en colores de biomoléculas, reacciones complejas. - Se hace uso de las instalaciones del laboratorio de química. Todos los reactivos, materiales, elementos de seguridad y equipamiento necesario para desarrollar los trabajos prácticos están disponibles en el Departamento. Al inicio de la cursada los alumnos reciben un cajón con el material mínimo necesario para realizar los trabajos de laboratorio y algunos elementos de protección personal (EPP). Este cajón y su contenido deben ser devueltos al final de la cursada en las mismas condiciones en que fuera recibido. - Los alumnos hacen uso de la computadora (programa Excel) para los cálculos y construcción de gráficos necesarios para la interpretación de los resultados de laboratorio y para la resolución de algunos problemas. Evaluación de los alumnos Estrategia de evaluación Sistema de cursada: Suma de Puntos combinado con la aprobación de 10 de los 12 informes de Trabajos Prácticos de Laboratorio (puntos 1.2 y 2.4 del Anexo Res CAFI Nº 227/04). En los parciales los alumnos serán evaluados sobre temas desarrollados en teoría, problemas y laboratorio. El 50% de las problemáticas planteadas como motivo del parcial se podrán resolver haciendo uso de libros y manuales, pero previamente el alumno debe haber entregado el otro 50% de los problemas que no son de resolución a libro abierto. Requisitos de asistencia a trabajos prácticos de laboratorio : Se exige el 80 % de asistencia y aprobación de los trabajos de los trabajos prácticos de laboratorio. Un alumno que deba ausentarse a tres (3) clases por razones justificadas o que desapruebe hasta un máximo de tres (3) informes tendrá la posibilidad de recuperar y aprobar en clase adicional uno cualquiera de ellos para cumplir con los requisitos de asistencia y aprobación propuestos. El docente responsable seleccionará uno de los Trabajos Prácticos a recuperar. Particularidades: Para estar en condiciones de rendir cada examen parcial el alumno deberá tener aprobados los informes de laboratorio cuyo contenido será parte de los temas que incluya la evaluación parcial correspondiente. El informe de un trabajo práctico se entrega antes de desarrollar el trabajo práctico siguiente. Estos informes se califican como aprobados o desaprobados. Se considerará desaprobado un informe donde no consten al menos el 90 % de las tareas llevadas a cabo por el alumno en el laboratorio y las correspondientes conclusiones. Durante el desarrollo de la clase de laboratorio el alumno puede ser interrogado (en forma oral o escrita) por los docentes a cargo con respecto a la actividad que se está desarrollando. Informe de laboratorio especial: Al final del cuatrimestre el alumno deberá elaborar un informe de laboratorio relacionado con una serie de pruebas experimentales que realizó sobre dos Compuestos Orgánicos Desconocidos (COD1 y COD2) entregados al iniciar las clases de laboratorio. Dichos compuestos se someterán a diferentes pruebas en cada clase de laboratorio en simultáneo con el análsisi de muestras conocidas. Los resultados acumulados a lo largo del cuatrimestre se usarán para la elaboración de un informe donde se prodrá caracterizar a las muestras desconocidas y acercarse a su identificación. Los temas 14 y 15 del Programa de la asignatura no serán evaluados en los parciales a fin de terminar la cursada en tiempo y forma, por lo tanto se evalúan en el examen final. Examen final: Dada una serie de temas o afirmaciones seleccionadas por el docente responsable, los alumnos dispondrán de 1-1,5 h para elaborar las respuestas integrando los contenidos que luego expondrán en forma oral frente al tribunal examinador. La calificación de este examen se efectúa de acuerdo con la escala numérica del art. 26º del Reglamento de Enseñanza y Promoción. Examen libre Justificación S Evaluación del desarrollo de la asignatura Se efectúa un seguimiento del desarrollo de la asignatura a través del intercambio oral docente-alumno tanto durante las clases teórico-prácticas como en las de laboratorio. Ese intercambio pretende no sólo conocer hasta qué punto los alumnos van comprendiendo los temas diariamente, sino también sus espectativas con respecto a la asignatura y a los docentes que la dictan, aspectos que ven como positivos o negativos, entre otros. Esta evaluación continua permite detectar los temas en que los alumnos tienen mayores dificultades y que por lo tanto hacen imprescindible su revisión, al mismo tiempo que permiten corregir los errores que se vayan detectando. Si bien no se exige la asistencia de los alumnos a las clases integradas de teoría y resolución de problemas, el docente llevará un registro de asistencia como una forma de evaluar el interés y el aprovechamiento que los alumnos hacen de las mismas. Otra forma de evaluación de la asignatura consiste en consultar a los docentes de materias que tienen a Química Orgánica y Biológica como correlativa, acerca de falencias detectadas en conocimientos previos manifestadas por sus alumnos. Estas fallas podrán corregirse al año siguiente. Página 3 de 6

4 Cronograma Semana Recursos Docentes de la asignatura Nombre y apellido CAÑIZO, Adriana Inés Recursos materiales Tema / Actividades Temas 1 y 2 : Introducción a la química de los compuestos orgánicos y de la vida. Alcanos y cicloalc Tema 2 (cont): Halogenuros de alquilo y alcanos TP Nº 1 y 2 Tema 3 : Alquenos y alquinos. Tema 4: Alcoholes, éteres y tioles.tema 5: Benceno y sus derivados. Tema 6: Isomería óptica. Tema 8: Aldehídos y cetonas. Tema 8 (cont): Aldehídos y cetonas.tema 7: Aminas. Tema 9: Acidos carboxílicos, anhidridos, ésteres y amidas. Clase integradora Temas º Tema 9 (cont). Tema 10: Lípidos. Tema 10: (cont). Tema 11: Carbohidratos. Tema 11: (Cont.). Tema 12: Aminoácidos y proteínas. Tema 12 (cont): Aminoácidos y proteínas. Tema 13: Enzimas Tema 14: : Nucleótidos y ácidos nucleicos. Tema 15: Bioenergética. 2º PARCIAL: temas 8-13 Tema 15 (cont): Bioenergética. RECUPERATORIO GENERAL Software, sitios interesantes de Internet Principales equipos o instrumentos Función docente Porf Adjunto a cargo del dictado de teorías, probl Aparato para medir punto de fusión tipo Fisher - Johns. Refractómetro ABBE Densímetros. Estufas de secado. Termostatos de agua. polarímetro Agitadores magnéticos. Placas calefactoras. Balanza granataria y analítica. equipos para destilación fraccionada y por arrastre con vapor de agua Espacio en el que se desarrollan las actividades Aula X Laboratorio X Gabinete de computación Campo Otros OTROS DATOS Cursada intensiva Cursada cuatrimestre contrapuesto N N Página 4 de 6

5 Programa Analítico Asignatura Química Orgánica y Biológica (A0004) Departamento responsable Plan de estudios Ingeniería Química Licenciatura en Tecnología de los Alimentos 2004 Área Química Programa Analítico de la Asignatura - Año 2014 Tema 1: Introducción a la química de los compuestos orgánicos y de la vida Propiedades del átomo de carbono en los compuestos orgánicos. Otros elementos presentes en compuestos orgánicos y vivos. Estructuras moleculares: cadenas lineales y ramificadas, ciclos. Fórmulas condensadas. Fórmula mínima y molecular. Grupos funcionales. Tema 2: Alcanos y cicloalcanos. Halogenuros de alquilo Propiedades físicas. Nomenclatura (IUPAQ). Estructura. Isomería constitucional. Propiedades químicas. Tema 3: Alquenos y alquinos Propiedades físicas. Estructura. Nomenclatura (IUPAQ). Isomería geométrica. Alquenos naturales. Reacciones de adición y de oxidación. Polímeros de etileno y etilenos sustituido. Tema 4: Alcoholes, éteres y tioles Propiedades físicas. Estructura. Nomenclatura (IUPAQ). Reacciones químicas. Tema 5: Benceno y sus derivados Propiedades. Estructura de Kekulé. Estructuras resonantes. Nomenclatura de bencenos sustituidos: orto, meta y para. Compuestos polinucleares. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno y sus derivados: halogenación, nitración, sulfonación. Estructura y reacciones del fenol. Tema 6: Isomería óptica Centros quirales. Enantiómeros. Sistema R, S. Actividad óptica. Quiralidad en biomoléculas. Tema 7: Aminas Estructura y clasificación. Nomenclatura IUPAQ. Propiedades físicas. Basicidad. Reacciones con ácido. Aminas heterocíclicas. Tema 8: Aldehídos y cetonas Grupo carbonilo: estructura y enlaces. Nomenclatura IUPAQ de aldehídos y cetonas. Propiedades físicas. Propiedades químicas: oxidación, reducción, adición de alcoholes. Formación de acetales y cetales. Tema 9: Acidos carboxílicos, anhidridos, ésteres y amidas Estructura y nomenclatura de ácidos carboxílicos. Propiedades físicas. Acidez. Acidos grasos. Reacciones con bases. Derivados de ácidos carboxílicos. Acidos carboxílicos importantes y sus sales. Esterificación de Fischer. Estructura y nomenclatura de anhidridos de ácido. Hidrólisis. Estructura y nomenclatura de ésteres. Lactonas. Hidrólisis ácida y alcalina. Esteres importantes. Poliésteres. Esteres fosfóricos. Estructura y nomenclatura de amidas. Propiedades. Hidrólisis de amidas en medio ácido y alcalino. Tema 10: Lípidos Triglicéridos. Propiedades físicas de las grasas. Hidrogenación. Saponificación. Ceras. Lípidos complejos: fosfolípidos, glicerofosfolípidos, esfingolípidos, glicolípidos, esteroides. Membranas celulares. Funciones. Composición y estructura. Tema 11: Carbohidratos Monosacáridos. Configuración D, L. Estructura cíclica. Mutarrotación. Propiedades físicas. Reacciones de monosacáridos: formación de glicósidos, reducción a alditoles, oxidación a ácidos aldónicos y urónicos. Disacáridos: lactosa, sacarosa, maltosa. Estructura. Hidrólisis. Disacáridos reductores. Polisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa. Hidrólisis. Tema 12: Aminoácidos y proteínas Aminoácidos. Estructura. Aminoácidos esenciales. Propiedades. Péptidos y proteínas. Propiedades. Niveles estructurales: estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Glicoproteínas. Desnaturalización. Tema 13: Enzimas Nombre y clasificación. Estructura y funciones. Actividad enzimática. Factores que afectan la actividad enzimática. Cinética enzimática y modelo de Michaelis y Menten. Tema 14: Nucleótidos y ácidos nucleicos. Página 5 de 6

6 Componentes de los ácidos nucleicos. Estructura del RNA y DNA: primaria y secundaria. Replicación del DNA. Tipos de RNA. Tema 15: Bioenergética Rutas metabólicas. Metabolismos de las biomoléculas.. Fermentaciones. Respiración. Fotosíntesis. Biosíntesis de proteínas. Bibliografía Básica - Morrison y Boyd, "Química Orgánica", quinta edición, Ed. Addison Wesley Iberoamericana, 1998 (4 ejemplares). - Fox Whitesell, "Química Orgánica", Pearson Educación, Addison Wesley Longman, 2º Ed (7 ejemplares) - Hart-Craine-Hart, "Química Orgánica", novena edición, Mc Graw-Hill (8 ejemplares) - Lehninger Albert, "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, (5 ejemplares) Nota: se hallan disponibles en Biblioteca de la Facultad ediciones anteriores y posteriores a las aquí mencionadas como así también otros textos de química orgánica de nivel universitario que pueden ser consultados debido a que los contenidos básicos no han cambiado demasiado entre ediciones. Bibliografía de Consulta - Wolfe, "Química General, Orgánica y Biológica", segunda edición, Editorial Mc Graw-Hill, (2 ejemplares) - T. W. G. Solomons, "Química Orgánica", Ed. Limusa, México, (4 ejemplares) - Wade, L.G. "Química Orgánica", segunda edición, Ed. Prentice Hall Hispanoamericana, (1 ejemplar) - Galagovsky Kurman, Lydia, "Química Orgánica. Fundamentos Teórico -prácticos para el Laboratorio", Ed. Eudeba, 6º edición, Pavia, Lampman, Kriz, Engel, "Introduction to Organic Laboratory Techniques", Ed. Saunders, College Publishing, Gilbert-Martin, "Experimental Organic Chemistry", segunda edición, Saunders College Publishing, Stryer, "Bioquímica", Ed. Reverté, (1 ejemplar) - Fieser - Williamson, "Organic Experiments", D. C. Heath and Company, 7º edición, (1 ejemplar) Docente Responsable Nombre y Apellido Adriana Inés Cañizo Firma Dirección de Departamento Firma Secretaría Académica Firma Página 6 de 6