Este documento presenta la introducción a un curso de Química de Sistemas Biológicos. Explica que la química es fundamental para comprender los procesos biológicos y ha permitido mejoras en la calidad de vida. El curso aplicará conceptos de química general, inorgánica y orgánica a sistemas biológicos para que los estudiantes puedan interpretar procesos en organismos vivos.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE Escuela de Medicina

2. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA DE LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS CICLO LECTIVO 2008

3. 1- FUNDAMENTACIÓN: Es poco frecuente que el estudio de la QUÍMICA entusiasme a muchas personas, no obstante esta es una asignatura que forma parte de sus carreras, y como tal deberá ser aprobada. Seguramente se preguntarán ¿por qué estudiar química?, o más bien ¿por qué habría de ser útil y necesaria esta materia?

4. A lo largo de la Historia, el hombre ha luchado constantemente por sobrevivir y mejorar la calidad de vida. Fueron los grandes descubridores y científicos de los siglos XVIII y XIX los que sentaron las bases de la que habría de ser la ciencia que diera respuesta a las necesidades del hombre: la química. Gracias a ellos y a sus aportes, durante el siglo XX se inició un desarrollo espectacular de la ciencia que dio lugar a que la esperanza de vida se duplicara e incluso alcanzara los 80 años en los países mas desarrollados.

5. Simplemente, todo lo que forma parte de la vida tiene una base molecular y la química ha sido el camino para su descubrimiento. Este curso retoma y profundiza los conceptos de Química General, Inorgánica y Orgánica que muchos de ustedes han abordado superficialmente en la Escuela Media, dándoles un enfoque biológico. De esta manera, dichos contenidos se transforman en una herramienta indispensable a utilizar durante el cursado de la carrera de Medicina, y el posterior ejercicio de la profesión, para comprender e interpretar los complejos procesos que ocurren en todo organismo vivo y, en especial en el hombre sano o enfermo.

6. 2- OBJETIVOS GENERALES:  Relacionar y nivelar los conceptos de química básica abordados en el nivel medio.  Aplicar correctamente los conceptos básicos de Química inorgánica y Química orgánica en la resolución de situaciones problemáticas relacionadas con sistemas biológicos.

7.  Adquirir una visión general de compuestos de importancia bioquímica e incorporar los conceptos básicos de la Química biológica  Desarrollar estrategias de estudio basadas en la resolución de problemas  Adquirir un lenguaje químico apropiado.

8. 3- CONTENIDOS MÍNIMOS: Materia. Átomo. Molécula. Leyes de los gases. Modelos atómicos. Números cuánticos. Uniones químicas. Fuerzas intermoleculares. Formación de compuestos inorgánicos. Soluciones: clasificación, propiedades, unidades de concentración. Equilibrio ácido-base: pH, soluciones buffer. Hidrocarburos alifáticos y aromáticos. Grupos funcionales. Reacciones de óxido reducción. Equilibrio químico. Cinética química. Catalizadores químicos y biológicos. Cinética enzimática. Termodinámica y cinética de las reacciones. Biomoléculas: estructura y propiedades de los aminoácidos, proteínas, hidratos de carbono, lípidos, ácidos nucleicos. Asociaciones supramoleculares: membranas.

9. 4- PROGRAMA ANALÍTICO: UNIDAD 1 Materia: Concepto. Clasificación de la materia. Estados de agregación, cambios de estado. Propiedades Físicas y químicas de la materia. Sistemas materiales. Medida de las propiedades de la materia. Unidades SI-Unidades derivadas. Concepto de mol. Número de Avogadro. Teoría atómica de Dalton. Concepto de átomo, molécula. Los elementos químicos. Isótopos. Iones. Compuestos iónicos: nombres y fórmulas de los compuestos iónicos. Compuestos moleculares: nombre y fórmula de los compuestos moleculares. Número de oxidación: Concepto y asignación del número de oxidación.

10. UNIDAD 2 Teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos. Efecto fotoeléctrico. Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno. La naturaleza dual del electrón. Mecánica cuántica. Los números cuánticos. Orbitales atómicos. Configuración electrónica. UNIDAD 3 Enlace químico. Símbolos de puntos de Lewis. El enlace iónico. El enlace covalente. Electronegatividad. Escritura de las estructuras de Lewis. Fuerzas intermoleculares. Fuerzas dipolo-dipolo. Fuerzas ión-dipolo. Fuerzas de van der Walls. Enlace de hidrógeno: Importancia en los sistemas biológicos.

11. UNIDAD 4 Propiedades generales de las disoluciones acuosas. Soluciones: tipos de soluciones, concepto de solubilidad y relación con la temperatura. Propiedades de las soluciones. Unidades de concentración: %m/m, %m/v, %v/v, Molaridad, Normalidad. Disoluciones moleculares e iónicas. Propiedades Coligativas: Presión osmótica. Osmolaridad y osmolalidad. UNIDAD 5 Características de los gases. Propiedades de los Gases. Presión. Unidades. Leyes de los gases: Ley de Boyle, Ley de Charles, Ley de Avogadro. La ecuación del gas ideal. Teoría cinética de los gases.

12. UNIDAD 6 Equilibrio químico. El concepto de equilibrio químico y la constante de equilibrio. Escritura de las expresiones de la constante de equilibrio. Principio de Le Chatelier. Factores que afectan el equilibrio. Equilibrio químico en soluciones acuosas. Equilibrio ácido-base. Concepto de ácidos y bases. Ácidos y bases de Bronsted-Lowry. Autodisociación del agua. Escala de pH. Ácidos y bases fuertes. Ácidos y bases débiles. Cálculos de pH. Soluciones buffer o reguladoras. Ecuación de Henderson-Hasselbach. Preparación disoluciones reguladoras.

13. UNIDAD 7 Reacciones de óxido – reducción: Concepto redox. Ajuste de ecuaciones redox por el método del ión electrón. Introducción a las oxidaciones biológicas. ATP. UNIDAD 8 Química orgánica: Conceptos generales: alcanos, alquenos y alquinos. Isomería geométrica. Hidrocarburos aromáticos. Alcoholes, fenoles y éteres. Aldehídos y cetonas. Ácidos carboxílicos y sus derivados. Aminas. Compuestos heterocíclicos. Propiedades físicas y químicas.

14. UNIDAD 9 Hidratos de carbono: clasificación de acuerdo a su complejidad: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Propiedades. Estructuras: lineal, cíclica, formación de hemiacetales. Importancia biológica de los carbohidratos. Aminoácidos: Estructura y propiedades ácido base de los aminoácidos. Clasificación según su polaridad. Capacidad buffer. El enlace peptídico. Proteínas: Estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Propiedades de las proteínas. Desnaturalización. Concepto de grupo prostético. Importancia biológica de las proteínas y aminoácidos. Estructura y propiedades del colágeno y de la hemoglobina.

15. UNIDAD 11 Termodinámica: Conceptos generales, primera Ley de la termodinámica: entalpía, entropía, segunda Ley de la termodinámica, energía libre de Gibbs. Cambio de energía en las reacciones químicas. Energía libre y reacciones reversibles e irreversibles. Cinética química: Concepto de velocidad de reacción, constantes cinéticas, influencia de la temperatura. Catalizadores químicos y biológicos. Enzimas. Generalidades. Especificidad. Sitio activo. Valoración de la actividad enzimática. Cinética enzimática. Velocidad inicial. Efecto de la concentración de sustrato, temperatura, fuerza iónica, pH. Enzimas micaelianas. Km y velocidad máxima. Enzimas alostéricas.

16. 5- BIBLIOGRAFIA  Angelini y Col.“Temas de Química General” Manuales Eudeba. 1995.  Atkins-Jones. ”Principios de química” los cambios del descubrimiento. Edt. Panamericana 3º edición. 2005.  Biasioli G, Weitz C, “Química Orgánica” Kapeluz. 1996.  Blanco A. “Química Biológica”. El Ateneo 7ma edición.2002  Brown. “QUIMICA, La ciencia central. Pearson Ed. 9na edición. 2004  Cárdenas Fidel “Química y Ambiente” McGraw – Hill. 1997.  Carey Francis A, “Química Orgánica” McGraw – Hill. 1999.

17.  Chang R. “Química” McGraw – Hill- Septima Ed. 2005.  Cuadernillo Curso de Ingreso 2004 (Escuela de Medicina U.N.Co)- Módulo Química  Lewis Michael, “Química Razonada” Trillas. 1999.  Macarulla-Goñi.”Bioquímica Humana. Reverté 2da edición 1994.  Mahan M. Química. Addison Wesley Longman México S.A. 1998.  Morrison, Boyd “Química Orgánica” A-W. Iberoamericana. 1995.  Petrucci R. “Química General”. Pearson Ed. 8º ed. 2003.  Stryer. “Bioquímica”. Ed. Reverté 4ta edición. 1995  Whitten K. “Química General” McGraw-Hill. 1998.

18. “ El hombre encuentra a Dios detrás de cada puerta que la ciencia logra abrir” Albert Einstein