Trabajar una introducción sólida y extensiva sobre el campo moderno de la bioinorgánica.

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1 FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS Código-Materia: Fundamentos de Bioinorgánica Requisitos: Química orgánica, bioquímica Programa Semestre: Química y Química Farmacéutica Período académico: Intensidad semanal: 3 horas Créditos: 3 Descripción El curso empieza con una introducción a los elementos químicos involucrados en los procesos biológicos. Se revisa en algún detalle la química básica en medio acuoso antes de concentrarse en los elementos principales H, C, N, O, P y S. Luego se considera la bioinorgánica de los iones alcalinos y alcalinotérrenos: Na +, K +, Mg 2+ y Ca 2+. Con esta base, se trabaja el bloque principal de la Tabla Periódica, concentrándose en la bioinorgánica de los elementos traza-esenciales, los traza-variables y los bioactivos. Finalmente, se trabaja el concepto de la biocatálisis y se introducen las metaloenzimas, las metaloproteínas y los cofactores metálicos. El curso finaliza con una revisión sobre el papel que desempeñan los metales de transición en la bioquímica. Objetivos General: Trabajar una introducción sólida y extensiva sobre el campo moderno de la bioinorgánica. Terminales: Al finalizar el semestre el estudiante debe tener un fundamento sólido en el campo moderno de la bioinorgánica. Específicos De formación académica: Unidad 1: La Tabla Periódica de la Vida Describir la importancia de los elementos primarios esenciales en los proceso bioinorgánicos, tanto de los que aparecen a niveles traza (esenciales o variables). Relacionar la bioactividad de los elementos Li, Pt, Hg, Pb y Al con los procesos bioquímicos a nivel celular. Reconocer la función bioquímica de los iones alcalinos y alcalino-térreos en la química bioinorgánica. Unidad 2: La Matriz de la Vida Reconocer la importancia del agua como disolvente y medio en el que se dan las reacciones químicas a nivel bioquímico. Revisar los conceptos fundamentales de la química para su aplicación en bioinorgánica y macromolecular. Fundamentos de Bioinorgánica Página 1 de 5

2 Unidad 3: La Bioinorgánica de los Elementos Primarios Orgánicos Describir el papel de los elementos H, C, N, O, P y S en la química bioinorgánica Describir el papel del ion H + a nivel bioquímico Reconocer la importancia de las moléculas CO y CO 2, y del ion bicarbonato en procesos relacionados con los seres vivos. Reconocer la importancia del N a nivel biológico en los proceso de fijación y a nivel industrial en procesos como el de Haber-Bosch Relacionar las propiedades fisicoquímicas de los elementos y sus formas alotrópicas con procesos de interés bioinorgánico. Relacionar los complejos de los metales de transición con los sitios activos de proteínas de interés bioinorgánico. Unidad 4: Elementos Primarios Inorgánicos Describir la formación de complejos de hidratación y su importancia a nivel biomolecular. Reconocer la importancia de los iones Na+ y K+ en los proceso biológicos. Relacionar la química de coordinación del ion Mg2+ con su papel bioquímico a través de MgATP, cinasas, miosina y actina. Describir el papel del Mg en la clorofila y la fotosíntesis. Describir la importancia del ion Ca2+ en procesos como la regulación del metabolismo, la promoción de la solubilidad y la biomineralización. Unidad 5: El Bloque Principal: Elementos de Traza Esenciales, Variables y Bio-Activos Discutir sobre la importancia de los elementos traza-esenciales y traza-variables en la química bioinorgánica Describir el papel a nivel biomédico, farmacológico y toxicológico de los elementos Litio, Rubidio, Cesio, Estroncio, Bario, Aluminio, Talio, Silicio, Arsénico, Antimonio y Selenio Reconocer la importancia de los halógenos en los seres vivos. Unidad 6: Metaloenzimas y la Biocatálisis Describir la estructura y función de las metaloenzimas y sus sitios activos. Relacionar las metaloenzimas con los procesos bioquímicos y reconocer su importancia en los seres vivos. Unidad 7: La Bioinorgánica de Los Metales de Transición Relacionar las propiedades fisicoquímicas del Titanio con sus propiedades de biocompatibilidad y oseointegracion. Reconocer la importancia de los metales de transición en los seres vivos. Describir a nivel químico el papel de los metales de transición en las metaloenzimas y sus sitios activos y en macromoléculas de interés biológico Describir químicamente el papel del platino en tratamientos de quimioterapia Describir el papel y la importancia de los elementos Cadmio, Mercurio, Zinc, Cobre, Níquel y Cobalto en biomoléculas y en procesos de interés biológico y bioquímico De formación en valores y capacidades: Fundamentos de Bioinorgánica Página 2 de 5

3 Al terminar el curso cada estudiante habrá tenido la oportunidad de reflexionar sobre la fascinante química de la vida. A la vez, se desarrolla un respeto adicional por la naturaleza. Se fomenta la capacidad de pensar de manera interdisciplinar, juntando conceptos en otros campos científicos para lograr un entendimiento básico de una disciplina ultramoderna, la bioinorgánica. El curso también promueve la curiosidad intelectual y la perseverancia y la autonomía, resolviendo los ejercicios propuestos en cada tema de estudio Metodología Los temas se desarrollarán durante el semestre siguiendo la metodología del aprendizaje activo. Tal como está planificado en el programa del curso, al final de la clase el profesor asigna las lecturas y tareas que el estudiante debe preparar para la clase siguiente. Al comienzo de la clase el estudiante presentará una comprobación de lectura corta y/o entregará la tarea que le haya sido asignada. Actividades del estudiante Antes de la clase: El estudiante debe estudiar el material asignado para la clase. De ninguna manera se considera que se ha preparado la clase solamente leyendo el material a la carrera, poco antes de entrar al salón. Durante la clase: Participar activamente en las actividades de la clase de acuerdo con los temas desarrollados durante la misma. Plantear las dudas que le quedaron durante su proceso de estudio del tema a tratar. Después de la clase: Repasar el material y establecer las relaciones entre los temas tratados en la clase y el conocimiento previamente adquirido. Resolver las tareas, preguntas, ejercicios y otras actividades asignados por el profesor. Evaluación Consiste de cuatro exámenes escritos sobre el material del curso con un valor de 15 puntos cada uno. Además hay 10 comprobaciones de lectura (en forma de quices no avisados) con un valor de 2,5 puntos cada una y un examen final acumulativo con un valor de 15 puntos para un valor total de 100 puntos. Bibliografía El curso no tiene libro asignado. Para cada tema, el profesor asigna las lecturas de manera anticipada. Fundamentos de Bioinorgánica Página 3 de 5

4 Calendario del curso Lectura Asignada (forma de PDF que Semana Fecha Tema suministra el profesor) 1 jul-29 La Tabla Periódica de la Vida; Agua, el Disolvente Extraordinario Elementos Traza & Agua jul-31 Interacciones No-Covalentes Interacciones 2 Bioinorgánica del Hidrogeno y la ago-05 ATP Sintasa ATPsintasa ago-07 Festivo 3 Ciclos Biogeoquímicas y La ago-12 Atmosfera Ciclos biogeoquímicas, Atmosfera 1 & 2 Bioinorgánica del Carbono y el ago-14 Efecto Invernadero CO, Efecto Invernadero 1 & 2, Greenhouse Effect 4 Bioinorgánica del Nitrógeno y la ago-19 Fijación del Nitrógeno nitrogenasa, HaberBosch, fertilizantes Bioinorgánica del Oxígeno y las ago-21 Especies Reactivos del Oxígeno cadena_resp, estrés_oxidativo, ERO 5 ago-26 Examen 1 C&O: Iones Bicarbonatos, la Hemoglobina y el Sistema ago-28 Circulatoria Sistema circulatoria, hemoglobina 6 Bioinorgánica del Fósforo y la sep-02 Bioenergética organofosfatos, bioenergética Bioinorgánica del Azufre y los sep-04 Antioxidantes antioxidantes, conjuntos FeS 7 Ligandos Orgánicos, Complejos Organometálicos y Equilibrios de sep-09 Coordinación Organometálica 1 Complejos Organometálicos: sep-11 Geometrías y Estructuras Organometálica 2 Propiedades Redox y Estados de Oxidación de Complejos sep-16 Organometálicos Organometálica 3 8 sep-18 Examen 2 Electrolitos: Na+ y K+, la bomba sep-23 sodio-potasio electrolitos, bomba Na K 9 sep-25 Electrolitos: neurotransmisión neurotransmisión Magnesio y su Química de sep-30 Coordinación, un Caso Especial magnesio Mg: Clorofilos, Rubisco y la 10 oct-02 Química de la Fotosíntesis clorofilos, fotosíntesis, ciclo de Calvin oct-07 Calcio y el Fenómeno de la Biomineralización calcio, biomineralización 11 oct-09 Selenio y Yodo: la Química de las Glándulas Tiroideas selenio, yodo, tiroideas oct-14 Elemento de Traza y sus Bioactividad: Li Pb Traza_bioactividades Fundamentos de Bioinorgánica Página 4 de 5

5 12 oct-16 Examen 3 oct-21 Metaloenzimas y la Biocatálisis Mecanismos enzimáticos 13 oct-23 Metales Transicionales: Titanio, Vanadio Cromo y Wolframio titanio, vanadio, Cr, W oct-28 Metales Transicionales: Molibdeno y Manganeso MoFe cofactores, manganeso 14 oct-30 Metales Transicionales: Hierro hemoproteínas, Fe-proteínas Metales Transicionales: Cobalto, nov-04 Níquel y Platino cobalamina, ureasa, Pt y Cáncer 15 nov-06 Metales Transicionales: Cobre Metales Transicionales: Zinc, nov-11 Cadmio y Mercurio nov-13 Examen 4 cuproproteínas, transporte de electrones, plasto_hemocianina zinc, resistencia antibiótica, Pb toxicidad Fundamentos de Bioinorgánica Página 5 de 5