Físicoquímica y Química Orgánica

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Créditos
6
Tipos
Obligatoria
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos, pero tiene capacidades previas
Departamento
UB
Este plan de curso asegura que los estudiantes tengan una comprensión integral de los principios de la Química, combinando conocimientos teóricos con habilidades prácticas de resolución de problemas. Este curso abarca conceptos básicos y esenciales de Química para el desarrollo posterior de muchas de las asignaturas que constituyen el grado en Bioinformática. Algunos de estos conceptos pueden haber sido introducidos ya en los programas de bachillerato. El resto es material nuevo que se trata de manera gradual y razonada con la ayuda de clases de resolución de problemas y ejercicios prácticos de aplicación para destacar la utilidad significativa de la química y entender hasta qué punto determina o afecta el mundo que nos rodea.

Profesorado

Responsable

  • Joan Carles Domingo Pedrol ( )

Otros

  • Federica Battistini ( )
  • Josep Lluis Gelpi Buchaca ( )

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
2
Laboratorio
0
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
6

Resultados de aprendizaje

Resultados de aprendizaje

Conocimientos

  • K1 - Reconocer los principios básicos de la biología, desde la escala celular a la de organismo, y cómo estos se relacionan con los conocimientos actuales en los campos de la bioinformática, del análisis de datos y del aprendizaje automático; alcanzando así una visión interdisciplinar con especial énfasis en aplicaciones biomédicas.
  • K6 - Reconocer los problemas éticos a los que da lugar el progreso en el conocimiento y la aplicación de los conceptos biológicos y su proceso computacional.

Habilidades

  • S6 - Identificar e interpretar los datos relevantes, dentro del área de estudio, para emitir juicios que incluyan reflexiones de índole social, científica o ética.
  • S8 - Enfrentarse a la toma de decisiones, y defenderlas con argumentos, en la resolución de problemas de las áreas de biología, así como, dentro de los ámbitos adecuados, las ciencias de la salud, las ciencias de la computación y las ciencias experimentales.
  • S9 - Explotar información biológica y biomédica para transformarla en conocimiento; en particular, extraer y analizar información de bases de datos para resolver nuevos problemas biológicos y biomédicos.

Competencias

  • C6 - Detectar deficiencias en el propio conocimiento y superarlas mediante la reflexión crítica y la elección de la mejor actuación para ampliar este conocimiento.

Objetivos

  1. Entender los principios químicos de la vida y los conceptos básicos de la química de la vida
    Competencias relacionadas: K1, S8, S9, C6,
  2. Capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica
    Competencias relacionadas: K6, S6, S8, C6,

Contenidos

  1. Fundamentos
    Química en Bioinformática- Elementos y átomos. Compuestos. Tipos de compuestos químicos y su formulación. Nomenclatura y formulación de compuestos inorgánicos. Moles y masas molares. Fórmulas empíricas y moleculares. Reacciones y ecuaciones químicas. Tipos de reacciones químicas y estequiometría. Reactivo limitante y rendimientos de reacción. Reacciones en disolución acuosa. Mezclas y soluciones. Tipos de soluciones. Expresión de la concentración de soluciones.
  2. Estructura atómica y enlace químico
    Constituyentes de los átomos. Núcleo atómico e isótopos. Orbitales atómicos y configuración electrónica. Tipos de enlaces químicos. Enlace covalente. Fórmulas de Lewis. Polaridad del enlace. Geometría molecular: método del enlace de valencia y teoría de la hibridación de orbitales. Fuerzas intermoleculares: fuerzas de Van der Waals, enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas.
  3. Termodinámica Química
    Sistemas termodinámicos. Trabajo, calor y energía. Primera ley de la termodinámica: energía interna. Procesos a presión constante: entalpía. Energía en reacciones químicas. Calor de reacción: ley de Hess. Procesos espontáneos. Segunda ley de la termodinámica: entropía. Entropía y probabilidad. Entropías absolutas y la tercera ley de la termodinámica. Balance de entropía de una reacción. Energía de Gibbs: espontaneidad y energía libre.
  4. Cinética y Catálisis
    Velocidad de reacción. Leyes de velocidad. Orden de reacción. Variación de la constante de velocidad con la temperatura. Ecuación de Arrhenius. Energía de activación. Teoría de colisiones. Teoría del estado de transición. Mecanismos de reacción. Paso determinante de la velocidad. Catálisis. Catalizadores biológicos: enzimas.
  5. Equilibrio químico
    El concepto de equilibrio: constantes de equilibrio. Expresión de las constantes de equilibrio: equilibrios homogéneos y heterogéneos. Consideraciones sobre la constante de equilibrio y su expresión matemática. Cociente de reacción. Factores que afectan el equilibrio químico: principio de Le Châtelier. Relación entre la constante de equilibrio y la energía libre de reacción.
  6. Equilibrios ácido-base
    Naturaleza de los ácidos y las bases. Concepto de Arrhenius. Concepto de Brönsted-Lowry. Concepto ácido-base de Lewis: carácter ácido o básico y estructura electrónica. Ácidos y bases en solución acuosa. Fuerza de un ácido o una base. Autoionización del agua. Concepto de pH. Ácidos y bases polipróticos.
  7. Reacciones de oxidación-reducción
    Reacciones de oxidación-reducción: oxidantes y reductantes. Balanceo de reacciones redox. Celdas galvánicas. Potenciales estándar de electrodo: la serie electroquímica. Fortalezas relativas de oxidantes y reductantes. Ecuación de Nernst. Criterios para cambios espontáneos. Transferencia de electrones en sistemas biológicos.
  8. Química orgánica y química de las biomoléculas
    Carbono y química orgánica, Hibridación y tipos de enlaces CC. Fórmulas, Estructuras, Representaciones, Formatos de archivos. Tipos y estructura de compuestos orgánicos.
  9. Hidrocarburos
    Sistemas resonantes y hidrocarburos aromáticos. Isomería. Estereoquímica. Isomería de conformación.
  10. Grupos funcionales
    Clasificación general y relevancia en biología. Alcoholes/Tioles. Colesterol, esteroides. Éteres/Tioéteres. Aminas. Aminas cíclicas. Purinas. Pirimidinas. Aldehídos y cetonas. Azúcares. Isomería y conformación. Conformación y fruncimiento de la ribosa. Enlace glucosídico y polisacáridos. Nucleósidos. Ácidos carboxílicos. Ácidos grasos. Aminoácidos. Estructuras/tipos. Problemas ácido-base. Roles en las proteínas. Ésteres/tioésteres. Triglicéridos, fosfolípidos. Nucleótidos. Roles en biología. Nucleótidos relevantes (ATP, etc.). Enlace fosfodiéster, amidas. Enlace peptídico.
  11. Reactividad básica de los compuestos orgánicos
    Oxidación/reducción. Coenzimas redox, NAD(P), FMN, FAD. Hidrólisis. Nucleófilos en biología. Transferencia de grupo. Fosforilación/desfosforilación. Transaminación.

Actividades

Actividad Acto evaluativo




Visualización de moléculas


Objetivos: 2
Contenidos:
Teoría
0h
Problemas
10h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
30h

Metodología docente

Actividades presenciales:

Conferencias: Dos horas por semana (todo el grupo).
Resolución de problemas i visualización de moléculas: Dos horas por semana (el grupo teórico se divide en dos subgrupos).

Método de evaluación

Para la evaluación de la asignatura, se tendrá en cuenta la nota del examen parcial (P), la nota del examen final (F) y la nota de las tareas durante el curso (T), combinadas con la siguiente fórmula:
Nota = max(0.25P + 0.1T + 0.65F)

Se considera que un estudiante ha superado la asignatura si realiza el examen final. Si el estudiante ha realizado la asignatura pero ha suspendido, entonces podrá hacer el examen de recuperación (RT) y, en este caso, la nota para la asignatura será 1*RT (la puntuación del parcial no se utiliza).

Bibliografía

Básica:

Complementaria:

Capacidades previas

Conceptos básicos de química, familiarizarse con los principios básicos que rigen las reacciones químicas, incluyendo la estequiometría (relaciones cuantitativas en las reacciones químicas), elementos químicos y compuestos.