Bioorganic Chemistry

Introducir al alumno en el conocimiento de las fronteras entre la Química Inorgánica y las Ciencias de la Salud, mediante el estudio de los elementos inorgánicos esenciales, de los elementos y compuestos tóxicos, y de los compuestos inorgánicos con actividad farmacológica que se utilizan en terapia y en diagnóstico clínico.

PROGRAMA DE CLASES EXPOSITIVAS

Tema 1. Introducción a la Química Bioinorgánica. Presencia y papel de los elementos químicos en los seres vivos.
Antecedentes históricos y nacimiento de la Química Bioinorgánica. Objeto de la Química Bioinorgánica. Elementos esenciales: tabla periódica de los bioelementos. Elementos tóxicos. Elementos de interés farmacológico.

Tema 2. Química de Coordinación y su aplicación en los seres vivos.
Cationes metálicos en los medios biológicos: Compuestos de coordinación. Estados de oxidación estables y preferencias coordinativas. Estabilidad de complejos. Bioligandos: Ligandos macrocíclicos, Proteínas, Ácidos nucleicos.

Tema 3. Química Bioinorgánica del cinc.
Zn: Aspectos básicos de su química de coordinación. El cinc en los seres vivos: principales funciones biológicas. Metalotioneínas. Anhidrasas carbónicas. Alcohol deshidrogenasas. Dedos de cinc.

Tema 4. Química Bioinorgánica del hierro.
Fe: Aspectos básicos de su química de coordinación. El hierro en los seres vivos. Transporte y almacenamiento de hierro. Transporte y almacenamiento de dioxígeno. Proteínas de hierro en cadenas de transporte de electrones: proteínas hierro-azufre y citocromos. Citocromos P450.

Tema 5. Química Bioinorgánica del cobre.
Cu: Aspectos básicos de su química de coordinación. El cobre en los seres vivos. Ceruloplasmina. Hemocianinas. Cu,Zn-Superóxidodismutasas.

Tema 6. Química Bioinorgánica del cobalto.
Co: Aspectos básicos de su química de coordinación. El cobalto en los seres vivos. Vitamina B12. Metilcobalamina y Coenzima B12.

Tema 7. Introducción a la toxicología metálica.
Cd: Aspectos relevantes de su química de coordinación. Toxicología y terapia de las intoxicaciones por Cd. Hg: Aspectos relevantes de su química de coordinación y organometálica. Biometilación y biodesmetilación. Toxicología y terapia de las intoxicaciones por Hg. Pb: Aspectos relevantes de su química de coordinación y organometálica. Toxicología y terapia de las intoxicaciones por Pb.

Tema 8. Compuestos de metales en terapia y en diagnóstico clínico.
Aspectos relevantes de la química de coordinación de Pt. Cisplatino: obtención, mecanismo de acción y efectos adversos. Relación estructura-actividad. Compuestos de platino de segunda y tercera generación. Otros compuestos de metales de actividad farmacológica: Derivados antiartríticos de oro, Agentes antiinfecciosos, Radiofármacos. Compuestos de metales en diagnóstico clínico: Agentes de contraste para RMI. Tecnecio y radiodiagnóstico.

Tema 9. Biomineralización y Biomateriales inorgánicos.
Introducción. Materiales sólidos: generalidades. Reacciones de precipitación y biomineralización. Ejemplos de biominerales. La Ciencia de los Biomateriales. Tipos de biomateriales: metálicos, cerámicos, poliméricos y biomateriales compuestos.


PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS (Aula de Informática)

Práctica 1. Estructura tridimensional de metaloproteinas y de complejos metal-ADN.

Práctica 2. Obtención de coordenadas de macromoléculas del Protein Data Bank, representación de su estructura y estudio del centro metálico.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

• Química Bioinorgánica. J.S. Casas, V. Moreno, A. Sánchez, J.L. Sánchez, J. Sordo. Editorial Síntesis, Madrid 2002.
• Bioinorganic chemistry. Dieter Rehder. Oxford University Press, Oxford 2014.
• Otros textos disponibles en: https://chem.libretexts.org/Courses/Remixer_University/Download_Center
(Biblioteca de libros en formato PDF o de consulta on line).


BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

• Biological Inorganic Chemistry: A New Introduction to Molecular Structure and Function. Robert R. Crichton. 3ª ed. Academic Press Inc, London, 2019.
• Bioinorganic chemistry: inorganic elements in the chemistry of life. W. Kain, B. Schwederski, A. Klein. 2ª ed. Wiley, Chichester 2013.
• Metals in Medicine. J.C. Dabrowiak. 2ª ed. Wiley, Chichester 2017.
• The Biological chemistry of the elements: the inorganic chemistry of life. J.J.R. Fraústo da Silva y R.J.P. Williams. 2ª ed. Oxford University Press, Oxford 2008.
• Bioinorganic chemistry: a survey. Ei-Ichiro Ochiai. Elsevier Academic Press, Amsterdam 2008.
• Engineering of Biomaterials. V. dos Santos, R.N. Brandalise, M. Savaris. Springer, 2017.

COMPETENCIAS GENERALES:

• 1 Identificar, diseñar, obtener y producir fármacos y medicamentos, así como otros productos y materias primas de interés sanitario de uso humano o veterinario.
• 3 Saber aplicar el método científico y adquirir habilidades en el manejo de fuentes de información, bibliografía, elaboración de protocolos.
• 11 Evaluar los efectos toxicológicos de sustancias y diseñar y aplicar las pruebas y análisis correspondientes.

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS:

• B01 Conocer las estructuras de las biomoléculas y sus transformaciones en la célula.
• MF13 Conocer la naturaleza, mecanismo de acción y efecto de los tóxicos, así como los recursos en caso de intoxicación.
• Q01 Identificar, diseñar, obtener, analizar y producir principios activos, fármacos y otros productos y materiales de interés sanitario.


COMPETENCIAS TRANSVERSALES:

• CI08 Habilidades de gestión de la información (habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas).
• CS02 Habilidades de investigación.

Clases expositivas en grupo grande: Lección impartida por el profesor en la que se expondrán los contenidos teóricos del programa con el apoyo de los medios audiovisuales e informáticos disponibles en el aula. El material de apoyo se encontrará a disposición del alumno en el campus virtual de la USC.

Clases interactivas en grupo reducido: En ellas se resolverán cuestiones y ejercicios planteados con la antelación suficiente para que el alumno pueda trabajar previamente sobre ellos. El alumno debe participar activamente en estas clases resolviendo los ejercicios en el aula o bien entregándolos al profesor. Se incluirán pruebas escritas sobre apartados específicos. La asistencia a estas clases interactivas es obligatoria para la evaluación continua.

Clases prácticas: Las prácticas tendrán lugar en el aula de informática. A partir de los datos depositados en el Protein Data Bank, y mediante el uso de los programas de visualización molecular disponibles, se estudiarán diferentes metaloproteínas y complejos metal-ADN. El alumno elaborará un informe del trabajo realizado que entregará al profesor al finalizar las prácticas. La asistencia a estas clases prácticas es obligatoria.

Tutorías en grupo muy reducido: Se emplearán, fundamentalmente, en la revisión de aquellos temas que supongan un mayor grado de dificultad para el alumno.

Plataforma virtual de la USC: como soporte y complemento de la docencia teórico-práctica y como un elemento importante de comunicación con el alumno. En ella se pondrán a disposición del alumno los recursos teóricos y prácticos necesarios para el estudio de la materia.

La evaluación de las competencias adquiridas por el alumno será realizada teniendo en cuenta los siguientes apartados:

i) Participación en las clases interactivas (competencias generales 1, 3 y 11): Resolución de ejercicios (15%).

ii) Participación en las clases prácticas (competencias transversales CI08 y CS02): Informe del trabajo realizado en el aula de informática (15%).

iii) Conocimiento adquirido del programa (competencias específicas B01, MF13 y Q01): Pruebas de evaluación continua y/o examen final (70%).

La calificación correspondiente al apartado iii) debe superar el 45% del máximo (3,2 sobre 7) para valorar los apartados anteriores.

La calificación correspondiente a los apartados i) e ii) podrá mantenerse para los alumnos repetidores que así lo deseen, durante dos cursos académicos.

Para aprobar la asignatura el alumno deberá obtener 5 puntos sobre 10 teniendo en cuenta el baremo anterior.
Las pruebas de evaluación continua y el examen final constarán de preguntas tipo test y de preguntas cortas.

En caso de realización fraudulenta de ejercicios o exámenes, se aplicará la “Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de las calificaciones”.

TRABAJO PRESENCIAL EN EL AULA:

• Clases expositivas en grupo grande: 23 h
• Clases interactivas en grupo reducido: 12 h
• Prácticas de laboratorio (Aula de Informática): 6 h
• Tutorías en grupo muy reducido: 2 h
• Exámes y revisión: 2 h
Total horas de traballo presencial na aula ou no laboratorio = 45 h


TRABAJO PERSOAL DEL ALUMNO:

• Estudio autónomo individual o en grupo: 46 h
• Resolución de ejercicios u otros trabajos: 12 h
• Búsquedas bibliográficas. Visualización molecular: 5 h
• Orientación y resolución de dudas: 2 h
• Realización y revisión del examen: 2,5 h
Total horas de trabajo persoal del alumno = 67,5 h

Es aconsejable la asistencia a las clases expositivas, y dentro de lo posible mantener el estudio de la materia al día, trabajando con el material disponible en el campus virtual: esquemas, resúmenes y ejercicios propuestos.

PLAN DE CONTINGENCIA

METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA

• Escenario 1: Toda la docencia será presencial síncrona.
• Escenario 2: Las clases expositivas se impartirán de forma telemática síncrona. Las clases interactivas de seminario, las tutorías y las clases interactivas de ordenador (en grupos de 10 alumnos) serán presenciales síncronas.
• Escenario 3: Toda la docencia será telemática síncrona/asíncrona.

La docencia telemática se impartirá haciendo uso de las herramientas incluidas en el campus virtual y mediante la aplicación TEAMS disponible en Office 365.


SISTEMA DE EVALUACIÓN

El sistema de evaluación será el mismo en todos los escenarios posibles, 1, 2 y 3.
La resolución de ejercicios, el informe de aula de informática, las pruebas de evaluación continua y/o el examen final se podrán realizar, tanto de forma presencial como telemáticamente en el campus virtual, en función de la situación sanitaria en la que nos encontremos.