Metales en Biología y Medicina
Código: 102520 Créditos ECTS: 62024/2025
| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| 2502444 Química | OT | 4 |
Contacto
- Nombre:
- Maria Merce Capdevila Vidal
- Correo electrónico:
- merce.capdevila@uab.cat
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Para realizar este curso, las asignaturas "Fonaments de Química" y "Química dels elements" deben haber sido previamente aprobadas. Es muy recomendable haber cursado "Química de Coordinació i Organometàl·lica"
Objetivos y contextualización
"Metalls en Biologia i Medicina" es una asignatura de cuarto curso en la que el alumno debe adquirir una visión general de los contenidos fundamentales del área de conocimiento de la Química Bioinorgánica.
El objetivo general de esta asignatura es que, a partir de los conocimientos generales de Química, Biología, Química Inorgánica y Bioquímica adquiridos en asignaturas cursadas previamente, el alumno alcance un conocimiento básico de cómo es de importante la presencia de los metales en los seres vivos tanto desde el punto de vista de la Biología como del de la Medicina.
Los objetivos formativos de la asignatura se pueden resumir en:
1) Conocer y entender la esencialidad y toxicidad de los metales en los sistemas biológicos y su importancia y uso en diagnosis y terapia
2) Conocer los principales tipos de metaloproteínas y cofactores metálicos, sus funciones y el papel del centro metálico en cada una de ellas
3) Conocer los principales fármacos, tanto de terapia como de diagnóstico, que contienen metales y sus mecanismos de acción
4) Aprender a trabajar experimentalmente con material biológico
Competencias
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Aprender de forma autónoma.
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Demostrar que comprende los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales de las diferentes áreas de la Química.
- Desarrollar trabajos de síntesis y análisis de tipo químico en base a procedimientos previamente establecidos.
- Evaluar los riesgos sanitarios y el impacto ambiental y socioeconómico asociado a las sustancias químicas y la industria química.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Interpretar los dados obtenidos mediante medidas experimentales, incluyendo el uso de herramientas informáticas, identificar su significado y relacionarlos con las teorías químicas, físicas o biológicas apropiadas.
- Manejar instrumentos y material estándares en laboratorios químicos de análisis y síntesis.
- Manipular con seguridad los productos químicos.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Razonar de forma crítica.
- Reconocer y analizar problemas químicos y plantear respuestas o trabajos adecuados para su resolución, incluyendo en casos necesarios el uso de fuentes bibliográficas.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Utilizar correctamente la lengua inglesa en el ámbito de la Química.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
Resultados de aprendizaje
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Aprender de forma autónoma.
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Definir los principios básicos de la acción de los fármacos.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Describir los principios básicos de los procesos de biomineralización y los biominerales más relevantes.
- Distinguir los distintos agentes de desintoxicación de organismos vivos contaminados por metales y sus métodos de actuación.
- Distinguir los principales tipos de cofactores metálicos y sus funciones en las metaloproteínas.
- Distinguir los principales tipos de metaloproteínas y sus funciones en los organismos vivos.
- Estudiar la acción de algunas metaloproteínas frente a sus sustratos característicos mediante técnicas habituales de un laboratorio químico.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Identificar los límites máximos de presencia de los diversos metales en los organismos vivos y en el medio.
- Identificar los principales fármacos (de terapia y diagnosis) que contienen metales y entender sus mecanismos de actuación.
- Identificar los riesgos en la manipulación de compuestos químicos empleados en Química Biológica, así como aplicar los protocolos adecuados para el almacenaje o eliminación de los residuos generados.
- Interpretar correctamente los datos obtenidos en el laboratorio después de su tratamiento informatizado y en base a los conocimientos adquiridos.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Razonar de forma crítica.
- Realizar la síntesis de compuestos metálicos que pueden ser considerados modelos de centros activos de metaloproteínas y estudiar su actividad.
- Reconocer la esencialidad y toxicidad de los metales en los sistemas biológicos.
- Reconocer la influencia que ejercen los metales en la estructura y estabilidad de las metaloproteínas.
- Reconocer las principales proteínas de almacenamiento y transporte de metales así como su mecanismo de actuación.
- Reconocer las principales proteínas de almacenamiento y transporte de oxigeno así como su mecanismo de actuación.
- Reconocer los compuestos químicos habituales en el laboratorio que requieren medidas de seguridad especiales.
- Reconocer y analizar situaciones de interacción metal-biomolécula mediante la lectura de artículos relacionados con el problema planteado.
- Recordar los términos en inglés más habituales en el mundo de la Química Bioinorgánica e interpretar un artículo en inglés en un tiempo razonable.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Trabajar experimentalmente con material biológico (atmósferas inertes, asépticas y/o controladas).
- Utilización de instrumentos y materiales estándar para la caracterización de la actividad de algunas metaloproteínas frente a sus sustratos característicos.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
Contenido
Introducción Elementos químicos de relevancia biológica: la frontera entre esencialidad y toxicidad. Abundancia de los diferentes metales en la Tierra: relación entre la abundancia en los océanos y los seres vivos. Metales de interés farmacológico. Iones metálicos y proteínas. Enlace, estabilidad y plegamiento El cofactor metálico. Aminoácidos como ligandos de iones metálicos. Metaloproteínas: plegamiento, estabilidad y clasificación. Papel del metal y de la cadena peptídica. Cofactores especiales y clústeres metálicos Características estructurales, funcionalidad y abundancia. Cofactores Fe-S y cofactores tipo Hemo. Biosíntesis de cofactores. Transporte y almacenamiento de iones metálicos en sistemas vivos Biodisponibilidad de iones metálicos. El caso del Fe. Propiedades generales de los sistemas de transporte: canales, transportadores y bombas. El caso de los metalochaperones. Mecanismos de almacenamiento metálico: el caso de la ferritina y las metalotioneínas. Biominerales y biomineralización Tipo de biominerales y su función: el caso del Ca, Si, óxidos y sulfuros de Fe. Principios generales de biomineralización. Crecimiento de biominerales. Los elementos metálicos en medicina Agentes terapéuticos anticancerígenos. Ejemplos y mecanismos de actuación del cis-Pt y de drogas de Pt(II) de nueva generación. Anticancerígenos de Pd, Ti, Ru, Ga, Sn y As. Agentes antiartríticos de Au. Drogas antiulcerosas de Bi. El Li yel control de los trastornos bipolares. Agentes de imagen y de diagnosis. El 99mTc como agente de radiodiagnóstico. Agentes de contraste para Imaginería de Resonancia Magnética (MRI): el caso de Gd(III).
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases de teoria | 36 | 1,44 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 19, 20, 21, 27, 22, 23, 25, 24, 28, 29, 30, 33 |
| Practicas de Laboratorio | 12 | 0,48 | 1, 2, 3, 5, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Seminarios | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 5, 11, 12, 16, 17, 18, 19, 20, 27, 28, 29, 30, 33 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Trabajo individual | 84 | 3,36 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 26, 27, 22, 23, 25, 24, 28, 29, 30, 31, 32, 33 |
Clases de teoría - Clases magistrales: Los alumnos adquirirán los conocimientos propios de la asignatura asistiendo presencialmente a las clases impartidas por el docente. Posteriormente, estos conocimientos deberán complementarse con el trabajo individual del
alumno consultando la bibliografía que el profesor indicará y participando en la realización de las actividades programadas. Las clases magistrales son un tipo de actividad que exige poca interacción con el estudiante; están concebidas como un método fundamentalmente
unidireccional de transmisión de conocimientos del profesor hacia el alumno. Durante las clases se fomentará la participación de los estudiantes a través de la dinamización de las mismas mediante la resolución de casos y preguntas de manera habitual. Asimismo, cada
alumno preparará un tema de su elección de entre una lista de temas propuestos, que será expuesto en clase. Clases de problemas y Seminarios: Los conocimientos adquiridos en las clases de teoría y en el estudio personal, se aplicarán a la resolución de problemas y/o ejercicios en la forma de casos prácticos o supuestos teóricos. Durante este proceso se intentará que
la participación del alumnado sea importante. Así, en estas sesiones, se discutirán las soluciones propuestas por los alumnos, a partir de su trabajo autónomo desarrollado de forma individual o en grupo, para casos planteados previamente. El profesorado ayudará a
desarrollar el sentido crítico y el razonamiento lógico, a fin de aumentar la capacidad de los alumnos de resolver problemas. Clases prácticas: Se realizarán prácticas de laboratorio (3 sesiones de 4 h cada una) relacionadas con las temáticas de la asignatura mediante las cuales el alumno se familiarizará con una serie de técnicas básicas de laboratorio referentes a la manipulación de
productos y reactivos químicos y del material biológico así como la utilización de pequeño equipamiento propio de esta área de conocimiento y de las técnicas instrumentales más habituales en esta disciplina. El trabajo de laboratorio se realizará de manera individual
y será supervisado por el profesor quien evaluará los alumnos considerando su atención y rendimiento en el laboratorio así como los informes (cuaderno de laboratorio) realizados.
Información sobre "encuestas de satisfacción": El profesor destinará aproximadamente unos 15 minutos de alguna de las clases del final de curso a permitir que el alumnado pueda responder las encuestas de evaluación de la actuación docente y de evaluación
de la asignatura.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Modulo de Laboratorio | 20% | 4 | 0,16 | 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 19, 20, 21, 27, 22, 23, 25, 24, 28, 29 |
| Pruebas escritas | 80% | 12 | 0,48 | 1, 2, 3, 5, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 |
Las competencias de esta asignatura podrán ser evaluadas:
A) de forma continua mediante dos módulos que incluyen pruebas escritas e informes de prácticas y/o trabajos escritos, los cuales tendrán asignado un peso específico en la calificación final, o
B) mediante evaluación única.
Es necesario obtener una calificación ≥5,0 en la evaluación global para aprobar la asignatura.
Los NO EVALUABLES: Un alumno recibe la calificación de NO EVALUABLE si sólo ha sido evaluado, como máximo, un 25% de las pruebas y abandona la asignatura. A) EVALUACIÓN CONTINUA
1. Pruebas escritas (80%) Constarán de dos exámenes parciales de realización obligatoria. Con el fin de que se considere a un alumno como "No presentado" (NP) será necesario que no haya hecho ninguno de los parciales ni el examen de recuperación (examen final o de repesca). Para aprobar por parciales, se deberá tener una nota mínima de 5,0 puntos en cada uno y la nota final será el promedio simple de las notas de los dos parciales que se incrementará con un 10% de la nota obtenida en la presentación del tema preparado
por cada alumno. Para los estudiantes que no superen uno o los dos parciales habrá una repesca. En este caso, la calificación será el promedio ponderado de la prueba escrita final (70%) y de las notas obtenidas en las dos pruebas parciales (30% restante). Estos exámenes constarán principalmente de cuestiones teóricas cortas y algún ejercicio práctico o caso a resolver. 1.a) Primer examen parcial Se realizará un primer examen parcial, que recogerá aproximadamente el 50% de la materia de la asignatura.La nota obtenida en este primer parcial se incrementará en un 10% con el promedio de las notas obtenidas en los controles realizados en clase
durante la primera parte del curso. El resultado de esta operación determinará la nota final del primer parcial. 1.b) Segundo examen parcial La segunda prueba de evaluación de la asignatura se hará una vez terminadas las clases teóricas y puede incluir algunos de los conceptos que ya se hayan evaluado en el primer examen parcial así como de las clases prácticas. La nota obtenida en este
segundo parcial se incrementará en un 10% con el promedio de las notas obtenidas en los controles realizados en clase durante la segunda parte del curso. El resultado de esta operación determinará la nota final del segundo parcial. 1.c) Repesca Se efectuará después de los dos parciales e incluirá toda la materia del curso. Para poder asistir a esta repesca (actividad de recuperación), el alumno debe haber sido evaluado previamente en las actividades de evaluación continua que equivalen a un
mínimo los 2/3 de la nota final. 2. Módulo de laboratorio (20%) Se entregarán informes sobre las prácticas realizadas y se valorarán las habilidades del estudiante en el laboratorio.
B) EVALUACIÓN ÚNICA
El alumnado que se haya acogido a la modalidad de evaluación única deberá realizar una prueba final que consistirá en un examen que incluirá el 100% de la teoría explicada en clase (incluidas las presentaciones orales de sus compañeros) y que constará
principalmente de cuestiones teóricas cortas y algún ejercicio práctico o caso a resolver.
Seguidamente tendrá que entregar un archivo Word y una presentación en Power Point correspondiente a la preparación de un tema de libre elección (que no haya sido escogido por ninguno de sus compañeros) entre los ofertados a inicio de curso para las
presentaciones orales de los alumnos. Asimismo, entregará los informes de las prácticas de laboratorio que son de asistencia presencial obligada.
La calificación del estudiante será la media ponderada de dos de las tres actividades anteriores, en las que el examen de teoría supondrá el 80% de la nota i los informes de prácticas el 20% restante. La nota final de la asignatura se calculará añadiendo a
la nota anterior el 10% obtenido en la preparación del trabajo de libre elección.
Si la nota final no alcanza 5, el estudiante tiene otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación que se celebrará en la fecha que fije la coordinación de la titulación. En esta prueba se podrá recuperar el 80% de la nota
correspondiente a la teoría y problemas. La parte práctica no es recuperable.
Bibliografía
Bibliografía básica:
- Biological Inorganic Chemistry, A New Introduction to Molecular Structure and Function, R.R. Crichton, Elsevier, 2019
- Concepts and Models in Bioinorganic Chemistry, H.-B. Kraatz, N. Metzler-Nolte, Wiley-VCH, 2006
- Biological Inorganic Chemistry, Structure & Reactivity, I. Bertini, H.B. Gray, E.I. Stiefel, J.S. Valentine, University Science Books, California 2007
- Bioinorganic Medicinal Chemistry, E. Alessio, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2011
- Metals in Medicine, James C. Dabrowiak, John Wiley & Sons Ltd, 2nd Edition, 2017
- Química Bioinorgánica, J.S. Casas, V. Moreno, A. Sánchez, J.L. Sánchez, J. Sordo, Editorial Síntesis, Madrid 2002
- Introducción a la Química Bioinorgánica, M. Vallet, J. Faus, E. García-España, J. Moratal, Editorial Síntesis, Madrid 2003
Software
Para cursar esta asignatura es necesario tener acceso al Microsoft Office (Power Point y Word) así como a Zoom (en caso de que las clases deban tener formato virtual)
Lista de idiomas
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | tarde |
| (SEM) Seminarios | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (TE) Teoría | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |