Fisicoquímica i Química Orgànica

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits , però té capacitats prèvies
Departament
UB
Aquest pla de curs assegura que els estudiants tinguin una comprensió integral dels principis de la Química, combinant coneixements teòrics amb habilitats pràctiques de resolució de problemes. Aquest curs engloba conceptes bàsics i essencials de Química per al desenvolupament posterior de moltes de les assignatures que constitueixen el grau en Bioinformàtica. Alguns d'aquests conceptes poden haver estat introduïts ja en els programes de batxillerat. La resta és material nou que es tracta d'una manera gradual i raonada amb l'ajut de classes de resolució de problemes i exercicis pràctics d'aplicació per a destacar la utilitat significativa de la química i entendre fins a quin punt determina o afecta el món que ens envolta.

Professorat

Responsable

Altres

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
2
Laboratori
0
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
6

Competències

Resultats d'aprenentatge

Coneixements

  • K1 - Reconèixer els principis bàsics de la biologia, des de l'escala cel·lular a la de l'organisme, i com aquests es relacionen amb els coneixements actuals en els camps de la bioinformàtica, de l'anàlisi de dades, i de l'aprenentatge automàtic; assolint així una visió interdisciplinar amb especial èmfasi en aplicaciones biomèdiques.
  • K6 - Reconèixer els problemes ètics que s'esdevenen del progrés en el coneixement i en l'aplicació dels conceptes biològics i el seu processament computacional.

    • Habilitats

  • S6 - Identificar i interpretar les dades rellevants, dins de l'àrea d'estudi, per emetre judicis que incloguin reflexions de caire social, científic o ètic
  • S8 - Enfrontar-se a la presa de decisions, i defensar-les amb arguments, en la resolució de problemes de les àrees de biologia, així com, dins dels àmbits adequats, les ciències de la salut, les ciències de la computació i les ciències experimentals.
  • S9 - Explotar la informació biològica i biomèdica per a transformar-la en coneixement; en particular, extreure i analitzar informació de bases de dades per a resoldre nous problemes biològics i biomèdics.

    • Competències

  • C6 - Detectar deficiències en el propi coneixement i superar-les mitjançant la reflexió crítica i l'elecció de la millor actuació per a ampliar aquest coneixement.

    • Objectius

    1. Entendre els principis químics de la vida i els conceptes bàsics de la química de la vida
      Competències relacionades: K1, S8, S9, C6,
    2. Capacitat d'aplicar els coneixements a la pràctica
      Competències relacionades: K6, S6, S8, C6,

    Continguts

    1. Fonaments
      Química en Bioinformàtica- Elements i àtoms. Compostos. Tipus de compostos químics i la seva formulació. Nomenclatura i formulació de compostos inorgànics. Mols i masses molars. Fòrmules empíriques i moleculars. Reaccions i equacions químiques. Tipus de reaccions químiques i estequiometria. Reactiu limitant i rendiments de reacció. Reaccions en dissolució aquosa. Mescles i solucions. Tipus de solucions. Expressió de la concentració de solucions.
    2. Estructura atòmica i enllaç químic
      Constituents dels àtoms. Nucli atòmic i isòtops. Orbitals atòmics i configuració electrònica. Tipus d'enllaços químics. Enllaç covalent. Fòrmules de Lewis. Polaritat de l'enllaç. Geometria molecular: mètode de l'enllaç de valència i teoria de la hibridació d'orbitals. Forces intermoleculars: forces de Van der Waals, enllaços d'hidrogen i interaccions hidrofòbiques.
    3. Termodinàmica Química
      Sistemes termodinàmics. Treball, calor i energia. Primera llei de la termodinàmica: energia interna. Processos a pressió constant: entalpia. Energia en reaccions químiques. Calor de reacció: llei de Hess. Processos espontanis. Segona llei de la termodinàmica: entropia. Entropia i probabilitat. Entropies absolutes i la tercera llei de la termodinàmica. Balanç d'entropia d'una reacció. Energia de Gibbs: espontaneïtat i energia lliure.
    4. Cinètica i Catàlisi
      Velocitat de reacció. Lleis de velocitat. Ordre de reacció. Variació de la constant de velocitat amb la temperatura. Equació d'Arrhenius. Energia d'activació. Teoria de col·lisions. Teoria de l'estat de transició. Mecanismes de reacció. Pas determinant de la velocitat. Catàlisi. Catalitzadors biològics: enzims.
    5. Equilibri químic
      El concepte d'equilibri: constants d'equilibri. Expressió de les constants d'equilibri: equilibris homogenis i heterogenis. Consideracions sobre la constant d'equilibri i la seva expressió matemàtica. Quocient de reacció. Factors que afecten l'equilibri químic: principi de Le Châtelier. Relació entre la constant d'equilibri i l'energia lliure de reacció.
    6. Equilibris àcid-base
      Naturalesa dels àcids i les bases. Concepte d'Arrhenius. Concepte de Brönsted-Lowry. Concepte d'àcid-base de Lewis: caràcter àcid o bàsic i estructura electrònica. Àcids i bases en solució aquosa. Força d'un àcid o una base. Autoionització de l'aigua. Concepte de pH. Àcids i bases polipròtics.
    7. Reaccions d'oxidació-reducció
      Reaccions d'oxidació-reducció: oxidants i reductants. Balanç de reaccions redox. Cèl·lules galvàniques. Potencials d'electrode estàndard: la sèrie electroquímica. Forces relatives d'oxidants i reductants. Equació de Nernst. Criteris per a canvis espontanis. Transferència d'electrons en sistemes biològics.
    8. Química orgànica i química de les biomolècules.
      Carboni i química orgànica, Hibridació i tipus de vincles de CC. Fórmules, Estructures, Representacions, Formats de fitxers. Tipus i estructura de compostos orgànics.
    9. Hidrocarburs
      Sistemes ressonants i hidrocarburs aromàtics. Isomeria. Estereoisomeria. Isomeria de conformació.
    10. Grups funcionals
      Classificació general i rellevància en biologia. Alcohols/Tiols. Colesterol, esteroides. Èters/Tioèters. Amines. Amines cíclics. Purines. Pirimidines. Aldehids i cetones. Sucres. Isomeria i conformació. Conformació i arrissament de la ribosa. Enllaç glicosídic i polisacàrids. Nucleòsids. Àcids carboxílics. Àcids grassos. Aminoàcids. Estructures/tipus. Problemes àcid-base. Papers en les proteïnes. Esters/tioèsters. Triglicèrids, fosfolípids. Nucleòtids. Papers en biologia. Nucleòtids rellevants (ATP, etc.). Enllaç fosfodièster, amides. Enllaç peptídic.
    11. Reactivitat bàsica dels compostos orgànics
      Oxidació/reducció. Coenzims redox, NAD(P), FMN, FAD. Hidròlisi. Nucleòfils en biologia. Transferència de grup. Fosforilació/desfosforilació. Transaminació.

    Activitats

    Activitat Acte avaluatiu




    Visualització de molècules


    Objectius: 2
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    10h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    30h

    Metodologia docent

    Activitats presencials:

    Conferències: Dues hores per setmana (tot el grup).
    Resolució de problemes i visualització de molècules: Dues hores per setmana (el grup teòric es divideix en dos subgrups).

    Mètode d'avaluació

    Per a l'avaluació de l'assignatura, es tindrà en compte la nota de l'examen parcial (P), la nota de l'examen final (F) i la nota de les tasques durant el curs (T), combinades amb la següent fórmula:
    Nota = 0.25P + 0.1T + 0.65*F

    Un estudiant es considera que ha realitzat l'assignatura si realitza l'examen final. Si l'estudiant ha realitzat l'assignatura però ha suspès, llavors podrà fer l'examen de recuperació (RT) i, en aquest cas, la nota per a l'assignatura serà RT la puntuació parcial (P) i la qualificació de les tasques durant el curs (T) no s¿utilitzen.

    Bibliografia

    Bàsic

    Complementari

    Capacitats prèvies

    Conceptes bàsics de química, familiaritzar-se amb els principis bàsics que regeixen les reaccions químiques, incloent l'estequiometria (relacions quantitatives en les reaccions químiques), elements químics i compostos.