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DOCTORADO EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
Facultad Ingeniería – Secretaría de Posgrado
Universidad Nacional del Comahue
Buenos Aires 1400 (8300) Neuquén - Tel 0299 – 4490330 www.uncoma.edu.ar
PROGRAMA
Química Inorgánica de los Sistemas Biológicos
DOCENTES: Dr. Ricardo Chrobak; Mg. Ana B. Prieto
Contenidos mínimos según plan de estudios:
Será objetivo de esta asignatura actualizar e incorporar
temáticas nuevas. Asuntos de interés serán: Elementos esenciales. Química de los
iones metálicos en los sistemas biológicos. Química y bioquímica del oxígeno
molecular. Bioquímica del hierro. Complejos metálicos del oxígeno. Proteínas
hierro-azufre. Proteínas de cobre. Enzimas de molibdeno. Química de los fosfatos
y poli fosfatos. Sólidos bioinorgánicos. Química inorgánica y medicina.
FUNDAMENTACIÓN
La Química Inorgánica de los Sistemas Biológicos o Química Bioinorgánica, se
define como la interfaz entre la biología y la química inorgánica. Es una ciencia
netamente interdisciplinaria que aparece por primera vez como una disciplina
distinta en 1962 con la primera “Metals in Biology" Gordon Research Conference.
El campo explotó en la década de 1980 y desde allí en adelante han ocurrido
enormes avances en la comprensión de los mecanismos y funciones de los metales
en los sistemas biológicos. Este campo tiene implicaciones importantes para
muchas otras ciencias, que van desde la medicina, farmacología hasta el ambiente
como los ciclos biogeoquímicos, la biomineralización y los efectos de la
contaminación ambiental con metales producida por actividades antrópicas.
Además, los estudios de las funciones de los iones metálicos en los sistemas
biológicos a menudo implican el desarrollo de la química pertinente, nuevas
metodologías de investigación, y la aplicación de técnicas físicas avanzadas.
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La química bioinorgánica estudia la función de los metales en los tejidos y fluidos
biológicos, pero éstos también pueden ser estudiados en sistemas inorgánicos
“modelos” que simulan el comportamiento químico de tejidos vivos. La
investigación en química bioinorgánica mostró que la vida depende de la química
orgánica (con los elementos conocidos como C, H, O y N) y de la química
inorgánica cuyos ejemplos más conocidos son el hierro (en el transporte de
oxígeno y dióxido de carbono) y el calcio en huesos y dientes. También incluye la
catálisis metaloenzima y química biorganometálica. Otro tema de interés son las
metaloproteínas y el rol biológico de óxidos de nitrógeno como molécula de
señalización y regulación.
OBJETIVOS GENERALES
El objetivo del módulo es analizar, comprender el rol de los metales en las células y
las formas de emular esta maquinaria biológica en sus aplicaciones.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Relacionar conceptos de la química Inorgánica con el comportamiento de los
elementos en sistemas biológicos
2. Comprender el rol y los mecanismos de acción de los diferentes iones
inorgánicos en sistemas biológicos
3. Conocer las aplicaciones más importantes de la química bioinorgánica
CONTENIDOS ANALÍTICOS (DIVIDIDO EN UNIDADES O MÓDULOS)
Módulo 1. Consideraciones generales: Origen y especificidad de los metales en los
sistemas biológicos. Sistemas biológicos y bioinorgánicos. Propiedades de los iones
metálicos y sus ligandos en los sistemas biológicos. Bioenergía. Metodologías y
herramientas de la química bioinorgánica.
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Módulo 2. Captación y transformación de los “elementos traza” por parte de los
seres vivos. Funciones biológicas de los iones metálicos.
Módulo 3. Química bioinorgánica del hierro.
Módulo 4. Activación biológica del oxígeno y del nitrógeno.
Módulo 5. Química bioinorgánica del cobre, zinc, molibdeno y cobalto
Módulo 6. Química bioinorgánica del vanadio, cromo, manganeso y níquel.
Módulo 7. Química bioinorgánica de los metales alcalinos y alcalino-térreos.
Módulo 8. Biomineralización
Módulo 9. Química bioinorgánica de elementos no-metálicos.
Módulo 10. Elementos tóxicos inorgánicos provocados por contaminación
ambiental
Módulo 11. Aplicaciones de la química bioinorgánica a la medicina, farmacología,
agricultura, ganadería, manejo de suelos y metalurgia microbiana.
METODOLOGÍA DE TRABAJO
Nuestra metodología para el dictado en aula virtual comprende una
combinación de estrategias, entre las que se destaca la del seminario y taller,
ambos entendidos como una reunión virtual entre los organizadores y los
participantes, para analizar críticamente temas de mutuo interés, mediante la
introducción o profundización de temas o problemas a analizar de modo tal
que permita la reflexión y la construcción de conocimiento. Las instancias de
estudio y análisis individual de documentos se complementarán con
estrategias de discusiones y síntesis utilizando diferentes técnicas grupales. Se
potenciará la reflexión de la práctica profesional apoyada en la interpretación
bibliográfica. Finalmente se realizará un diseño y un análisis crítico de una
propuesta de intervención o un diseño didáctico junto a la fundamentación que
la sustenta. Esta propuesta se desarrolla en un total de 60 horas distribuidas
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en 30 horas de trabajo teórico y 30 horas de trabajo práctico, que se llevarán a
cabo en encuentros virtuales a través de la plataforma PEDCO.
Duración total:
El seminario tiene una duración equivalente a 60 horas efectivas de reloj, y
el resto en tareas estudio “extra-clase” que serán empleadas en la confección del
proyecto de trabajo como evaluación final sobre un tema a elección del
participante.
EVALUACIÓN
Durante la cursada del módulo se realizarán evaluaciones de proceso mediante
trabajos grupales basados en preguntas sobre los contenidos.
La evaluación final consistirá en la realización del proyecto de trabajo, que incluirá
una presentación individual (en formato power point, prezi, flash, video o similar,
acompañada de un mapa conceptual) sobre la acción de uno de los iones
inorgánicos en los sistemas biológicos describiendo lo siguiente: generalidades,
estructura, reacciones, función biológica, proteínas y enzimas más importantes,
metabolismo, déficit, toxicidad, especies puede ser encontrada y en las que se
encuentra mejor caracterizada, las técnicas que se han empleado en su estudio.
CRONOGRAMA:
Será concertado durante el primer encuentro organizativo de acuerdo con las
necesidades específicas de los participantes
BIBLIOGRAFÍA
Bibliografía básica
Baran, E. R. (1995) Química Bioinorgánica. Madrid: Mc Graw Hill
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Bibliografía complementaria
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Bäuerlein, E. (Ed.). (2004). Biomineralization. From biology to biotechnology and
medical application. Second, Completely Revised and Extended Edition. Weinheim:
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Sons, Inc.
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Volume 2. Nickel and Its Surprising Impact in Nature. New York: John Wiley & Sons,
Inc.
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Bioinorganic Photochemistry. New York: John Wiley & Sons, Inc.
Tolman, B. W. (Ed.). (2006). Activation of Small Molecules: Organometallic and
Bioinorganic Perspectives. Weinheim: WILEY-VCH.
Vincent, J. B. (Ed.). (2007). The nutritional biochemistry of Chromium (III).
Amsterdam: Elsevier.
Wilkins, R. G. and P. C. Wilkins. (2003). The Role of Calcium and Comparable
Cations in Animal Behaviour. Cornwall: Royal Society of Chemistry.
Worstman, H. S. (Ed.). (2003). Cobre. Salud, medio ambiente y nuevas tecnologías.
INTA. New York: ICA INTERNATIONAL COPPER ASSOCIATION.
Zamponi, G. W. (Ed.). (2005). Voltage-gated calcium channels. Molecular biology
intelligence unit. New York: Kluwer Academic / Plenum Publishers.