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Master en Ciencia y Tecnología Química
DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA
Año académico 2008-2009Ficha técnica
Asignatura
Nombre de la asignatura: Química del reconocimiento molecular. Código: 10131
Tipo: Optativa Nivel: Posgrado Curso: Primero Semestre: 2
Horario: Véase programación general del curso
Cronograma Módulo MCTQ1: Química Biológica, Biomédica y Sanitaria
Idioma: Castellano/Catalán Profesorado
Profesor/a responsable
Nombre: Dr. Antoni Costa Torres Contacte: [email protected] - Nombre: Dr. Jeroni Morey Salvà Contacte: [email protected]
Nombre: Dr. Pablo Ballester Balaguer, Contacte: [email protected] Nombre: Dra. M. Carmen Rotger Pons Contacte: [email protected] Prerrequisitos:
Tener conocimientos previos de química orgánica, inorgánica, química física y bioquímica. También resulta muy útil tener suficientes conocimientos de inglés, ya que parte de la información del curso se impartirá en este idioma.
Número de créditos ECTS: 5
Horas de trabajo presencial: 30 Horas de trabajo autónomo: 95 Descriptores:
Reconocimiento molecular. Química supramolecular. Materiales y dispositivos supramoleculares
Objetivos genéricos de la asignatura
Los estudios de grado proporcionan un conocimiento vasado en “comportamientos moleculares”. Este curso recogerá la experiencia molecular del estudiante y la dirigirá hacia la existencia de sistemas multimoleculares, donde la molécula y no los átomos serán las piezas fundamentales que se utilizarán para construir sistemas funcionales más complejos que, en definitiva, constituyen el mundo supramolecular.
Como objetivo general del curso el estudiante adquirirá la capacidad de trabajar sobre los sitemas multimoleculares, conocerá los principios del diseño, las técnicas de trabajo experimental y las principales aplicaciones tecnológicas de los sistemas supramoleculares.
Como un segundo objetivo, la asignatura de Reconocimiento molecular proporcionará al estudiante una visión transversal de la química a través de la utilización integrada de conocimientos y técnicas propias de las diferentes áreas de conocimiento
Competencias de la asignatura
Específicas:
1. Identificar los elementos responsables del reconocimiento molecular: grupos funcionales y elementos estructurales y geométricos.
2. Identificar los centros de interacción y la organización de los receptores multitópicos, sistemas convergentes, espaciadores, etc.
3. Conocer las características de algunos receptores reconocidos por cationes, aniones y moléculas neutras y las limitaciones debidas al disolvente.
4. Interpretar datos espectroscópicos e instrumentales dirigidos a indentificar y caracterizar experimentalmente la formación de especies supramoleculares.
5. Analizar cuantitativamente resultados experimentales para obtener la afinidad receptor-sustrato.
6. Analizar críticamente diversos sistemas con capacidad de agregación y autoensamblaje multimolecular.
7. Conocer los principios de funcionamiento y las posibilidades tecnolóicas de algunos sistemas como catalizadores, sensores, polímeros y materiales.
Genéricas:
8. Capacidad para aplicar el conocimiento a la práctica, en particular para resolver problemas relacionados con información quali y cuantitativa.
9. Capacidad para obtener información de fuentes primarias y secundarias (búsquedas bibliográficas) incluyendo el manejo de recursos informáticos (internet)
10. Capacidad de comunicación interpersonal y de trabajo en grupo.
11. Capacidad para trabajar de forma autónoma. Capacidad para planificar y administrar el tiempo de trabajo.
Contenidos
1. Presentación e introducción a la Química Supramolecular.
Química molecular y química supramolecular. Conceptos iniciales: receptores y substratos. Interacciones entre especies químicas: coordinación con metales, fuerzas electrostáticas, enlaces de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals, interacciones dador-aceptor, interacciones ión-π.
2. Conceptos de reconocimiento molecular.
Complementariedad estructural y funcional. Preorganización vs flexibilidad. Principio de complementariedad inducida “induced fit”. Alosterismo y cooperatividad. Ejemplos. Efectos del medio. Reconocimiento molecular en agua Efecto hidrofóbico
3. Reconocimiento molecular de cationes
Características del reconocimiento catiónico. Clasificación y tipos de receptores. Receptores tipos éteres corona y criptandos. Ligandos naturales de cationes: valinomicina, poliéteres. Ligandos sintéticos: criptandos, podantes, macrociclos, etc.
El efecto criptándo y el reconocimiento esférico. Calixarenos: equilibrio conformacional.Transporte iónico.
4. Reconocimiento de moléculas y biomoléculas neutras
Receptores para alcoholes, sistemas aromáticos, etc. Receptores para aminoácidos y péptidos. Reconocimiento de carbohidratos. Receptores para gases y substancias tóxicas. Reconocimiento quiral.
5. Reconocimiento de especies aniónicas
Características del reconocimiento catiónico. Clasificación y tipos de receptores: reconocimiento via enlace de hidrógeno. formación de pares iónicos. y complejos de coordinación. Sistemas mixtos. Reconocimiento de haluros y oxoaniones. Reconocimiento de aniones orgánicos: nucleótidos, DNA. etc.
6. Caracterización experimental de especies supramoleculares
Investigación de complejos por técnicas de RMN: Estudio de efectos CIS. Efectos de dilución. Experimentos basados en efectos nOe. Técnicas espectrofotométricas: UV-vis y fluorescencia. Transferencias electrónicas y transferencias de energía. 7. Afinidad receptor-ligando
Constantes de asociación. Receptores mono- y multitópicos.
Métodos experimentales de determinación de les constantes de asociación.
Evaluación numérica de las constanes de asociación. Estequiometría de los complejos. Aspectos termodinámicos del reconocimiento molecular. Determinación de parámetros termodinámicos. Reconocimiento en medios acuosos.
8. Catálisis supramolecular.
Catálisis supramolecular. Principios básicos. Aceleración y número de ciclos. Reconocimiento del estado de transición. Modelos enzimáticos
Efecto del confinamiento molecular en la catálisis. Micelas, vesículas, cápsulas. Anticuerpos catalíticos y uso de moldes moleculares para la generación de cavidades en los polímeros. Autocatálisis: sistemas auto-replicantes
9. Autoensamblaje y autoorganitzación supramolecular. Definiciones y características. Ejemplos en sistemas biológicos. Autoorganitzación y autoensamblaje de sistemas sintéticos
Topología molecular: Helicatos, rotaxanos, catenanos, nudos, etc. Encapsulación. Materiales nanoestructurados. Dendrímeros
10. Dispositivos moleculares: sensores
Sensores ideales. Quimiosensores y Biosensores. Transducción espectrofotométrica: Principales mecanismos de transducción. Receptores cromofóricos y fluorofóricos. Transducción electroquímica. Ejemplos y aplicaciones. Quimiosensores soportados: membranas(ISEs). soportes inorgánicos. SAMs.
Metodología y plan de trabajo del estudiante
1. Metodología de aprendizaje: Asistencia a clases presenciales teóricas Trabajo presencial
Tipo de agrupación: mediana Capacidad trabajada:
2. Metodología de aprendizaje: Estudio/preparación de las clases teóricas Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red, enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual
3. Metodología de aprendizaje: Estudio y resolución personal de problemas: Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red, enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual i/o mediana
4. Metodología de aprendizaje: Taller para la realización de supuestos prácticos: Trabajo autónomo
Tipo de agrupación: mediana
5. Metodología de aprendizaje: tutorías individuales : Trabajo presencial y/o correo electrónico
Tipo de agrupación: individual
6. Metodología de aprendizaje: Preparación de un trabajo de evaluación Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red. Tipo de agrupación: individual
7. Metodología de aprendizaje: Presentación y defensa de un trabajo de evaluación Trabajo autónomo
Tipo de agrupación: individual
- Para conseguir un aprendizaje significativo, el programa se inicia a partir de los conocimientos moleculares que forman parte del currúculum de grado. Después el programa incluye una ruta guiada de complejidad creciente que consistirá la base conceptual del curso. En esta fase el estudiante tendrá que realizar y resolver ejercicios individualmente i/o en grupo dirigido a adquirir las técnicas de trabajo numérico y de interpretación de los datos propios de esta materia.
- En una fase más avanzada del curso el estudiante tendrá que realizar un trabajo principal de evaluación, que implicará la aplicación y la profundización de los conocimientos adquiridos. Para su realización el profesor proporcionará las indicaciones oportunas. Este trabajo será objeto de seguimiento en seminarios y en tutorías.
Criterios, instrumentos de evaluación y contrato
Criterios de evaluación:
Dada la relación entre teoría y trabajos prácticos, la asistencia a las actividades presenciales será obligatoria (el estudiante tendrá que asistir a un mínimo del 85% de las clases para poder aprobar la asignatura)
La calificación final se obtendrá de los elementos siguientes:
- Asistencia y participación del alumno en las clases presenciales - Realización y entrega en los plazos establecidos de los ejercicios
y problemas asignados
- Preparación y exposición/ defensa de un trabajo relacionado con la asignatura. El trabajo consistirá en el análisis crítico de un trabajo de investigación. Sobre este tema el estudiante tendrá que responder por escrito a una serie de preguntas conceptuales y/o interpretar resultados.
10% 30% 60%
La evaluación se organiza mediante contrato: No
Bibliografía, recursos y anexos
1. STEED, J. W.; ATWOOD, J. L. Supramolecular Chemistry. John Wiley & Sons, 2000
2. SCHNEIDER, H.-J.; YATSIMIRSKY, A. K. Principles and Methods in Supramolecular Chemistry, John Wiley & Sons, 2000
