Curs 2010-11
Ciències bàsiques II (20333)
Titulació/estudi: grau en Biologia Humana
Curs: 1r
Trimestre: 2n
Nombre de crèdits ECTS: 6 crèdits
Hores dedicació estudiant: 150 hores
Llengua o llengües de la docència: català
Professorat: Jordi Segura (Coordinador) Josep A. Pascual Rosa Ventura Josep Marcos Ricardo Gutiérrez
1. Presentació de l'assignatura
L'assignatura Química (Ciències Bàsiques II) és una matèria obligatòria del currículum de Biologia Humana que s'imparteix en el segon trimestre del primer curs.
2. Competències a assolir
Les competències que s'han d'assolir en aquesta assignatura són les següents:
1. Conèixer els aspectes fonamentals relacionats amb l'estructura atòmica i molecular; la importància de la isomeria, amb atenció especial per l'estereoquímica; la reactivitat, i els equilibris químics.
2. Aprofundir en el coneixement de la nomenclatura química, especialment orgànica, i en la resolució de problemes pràctics associats amb el treball de laboratori i relacionats amb els càlculs estequiomètrics i amb la comprensió de la reactivitat.
3. Assimilar una visió global de la química orgànica en aspectes fonamentals i, especialment, en aquells més relacionats amb molècules d'interès biològic.
4. Introduir-se en la química bioinorgànica per completar el coneixement de les bases químiques de processos d'interès biològic.
5. Conèixer i practicar operacions químiques fonamentals de laboratori.
3. Continguts
Els temes que s'impartiran en el curs comprenen els aspectes següents:
- Estructura atòmica i molecular
- Reactivitat química
- Equilibris químics en el medi biològic
- Introducció a la química orgànica i estereoquímica
- Química del carboni unit a hidrogen
- Química del carboni unit a oxigen
- Química del carboni unit a nitrogen
- Química del carboni unit a d'altres elements
- Bioinorgànica
Les classes magistrals segueixen el temari següent:
Tema 1. Estructura atòmica i molecular
La quantització de la matèria i l'energia. L'estructura atòmica segons el model Bohr-Sommerfeld. La funció d'ona de Schrödinger i els orbitals atòmics. Classificació periòdica dels elements i les seves propietats. L'enllaç químic: teoria de Lewis. Enllaç iònic. Enllaç covalent, orbitals molecular i hibridació. Enllaços de l'àtom de carboni. Química de la coordinació: l'enllaç covalent datiu i la formació de complexos. Nomenclatura. Enllaços febles: interaccions dipolars, enllaços de Van der Waals i enllaços d'hidrogen.
Tema 2. Reactivitat química
Principis de la termodinàmica. Entalpia, entropia i energia lliure. Constants d'equilibri. Cinètica química. Ordres i mecanismes de reacció. Factors que afecten la velocitat de reacció. Catalitzadors.
Tema 3. Equilibris químics en el medi biològic
Llei d'acció de masses. Constant d'equilibri. Desplaçament de l'equilibri. Propietats de l'aigua com a dissolvent. Equilibri de solubilitat. Efecte de ió comú. Formació de complexos. Equilibri redox. Sèrie electroquímica. Nre. d'oxidació. Semireaccions. Potencial d'elèctrode. Concepte de pila. Equació de Nernst. Ionització de l'aigua. Concepte de pH. Equilibri àcid-base. pH de solucions de sals. Dissolucions amortidores. Neutralització. Indicadors.
Tema 4. Introducció a la química orgànica i estereoquímica
Compostos orgànics. Grups funcionals. Isomeria i tipus d'isomeria. Isomeria estructural. Isomeria geomètrica. Isomeria òptica: centre quiral, mescla racèmica, activitat òptica. Nomenclatura dels isòmers òptics. Molècules amb diversos centres quirals. Importància química i biològica de la isomeria òptica.
Tema 5. Bioorgànica I
Carboni unit a hidrogen. Els hidrocarburs i la seva classificació: alcans, alquens i alquins, nomenclatura i isomeria. Anàlisi conformacional. Reaccions d'addició. Conjugació de dobles enllaços i aromaticitat. Benzè i sistemes aromàtics policíclics. Mecanismes i velocitat de reacció. L'estat de transició i intermediaris de reacció. Carbocations, carbanions i radicals. Reaccions de substitució electròfila. Propietats rellevants en la seva interacció en el medi biològic.
Tema 6. Bioorgànica II
Carboni unit a oxigen (i). Enllaç carboni-oxigen. Estructura. Nomenclatura. Alcohols, èters, aldèhids i cetones. Propietats químiques. Tautomeria ceto-enòlica. Generalitats sobre la seva reactivitat.
Tema 7. Bioorgànica III
Carboni unit a oxigen (ii). Àcids carboxílics. Propietats químiques. Formació i propietats de sals, èsters i amides, halurs d'acil i anhídrids.
Tema 8. Bioorgànica IV
Carboni unit a nitrogen Química de l'àtom de nitrogen. Grups funcionals amb nitrogen. Nomenclatura. Amines: estructura molecular, propietats físiques i químiques, i reactivitat. Compostos heterocíclics amb nitrogen. Aminoàcids: estereoquímica, propietats àcid-base, propietats de les cadenes laterals. Enllaç peptídic. Determinació de l'estructura primària de pèptids.
Tema 9. Bioorgànica V
Carboni unit a d'altres elements. Química de l'enllaç C-S i S-S. Enllaç disulfur: importància en l'estructura de les proteïnes. Halurs d'alquil: química dels àtoms d'halògens, nomenclatura, propietats físiques, reactivitat, aplicacions i importància biològica.
Tema 10. Bioinorgànica
Abundància dels elements bioinorgànics. Essencialitat. Elements majoritaris: metalls alcalins i alcalinoterris. Ferro, zinc i els elements traça. El molibdè i els elements ultratraça.
Els seminaris es dediquen als temes específics següents:
Seminari 1. Enllaç químic
Seminari 2. Termodinàmica
Seminari 3. Estequiometria
Seminari 4. Equilibris àcid-base
Seminari 5. Esteroquímica
Seminari 6. Nomenclatura de química orgànica
Les pràctiques consisteixen en treball informàtic i en treball al laboratori experimental. Els alumnes porten a terme tres pràctiques amb eines informàtiques i quatre pràctiques de laboratori. Les pràctiques informàtiques són tres sessions d'1 hora, mentre que les pràctiques de laboratori tenen una durada de 4 hores cada una.
Les pràctiques de laboratori són combinació de coneixements en operacions bàsiques de laboratori i aplicacions pràctiques dels coneixements químics adquirits, segons el llistat següent:
1. Introducció al treball al laboratori.
2. Reaccions en tub d'assaig - velocitat de reacció - calor de dissolució/dilució - reaccions àcid-base - reaccions redox - reaccions de formació de complexos - reaccions de precipitació - separacions: filtració i dissolució - reconeixement de cations i anions.
3. Valoracions - potenciometria d'un àcid polipròtic - volumetria d'òxido-reducció: l'aigua oxigenada - complexometria: duresa de l'aigua.
4. Muntatges experimentals al laboratori: destil·lació - muntatge d'un destil·lador. Comprensió de les seves parts - separació de dos líquids amb i sense columna de fraccionament.
5. Síntesi orgànica: síntesi de l'aspirina - filtració al buit - dessecació al buit - purificació per recristal·lització - determinació del punt de fusió.
4. Avaluació
L'avaluació es farà tenint en compte tots els aspectes de coneixement i d'actituds treballats a l'assignatura. El 60% de la puntuació correspondrà a la part teòrica de l'assignatura i el 40%, a la part pràctica.
De la part teòrica, la puntuació s'aconseguirà a través de preguntes d'elecció múltiple, resolució de problemes i preguntes de desenvolupament de conceptes.
De la part pràctica, s'avaluaran l'actitud als laboratoris d'informàtica i experimentals, les qüestions relacionades amb les pràctiques fetes, i la llibreta de laboratori. L'assistència a les pràctiques de laboratori és obligatòria, així com l'entrega de la corresponent llibreta de laboratori abans de l'examen final.
A meitat del trimestre es farà una avaluació dels temes estudiats fins a aquell moment, que tindrà una contingència positiva en la nota de final de trimestre per als alumnes que la superin.
5. Bibliografia i recursos didàctics
5.1. Bibliografia bàsica
- Holum, John R. Fundamentos de química general, orgánica y bioquímica para ciencias de la salud. Mèxic, D.F.: Limusa-Wiley, 1999.
- PetrucciI, Ralph. Química general. Madrid: Prentice Hall, 2003.
5.2. Bibliografia complementària
- Atkins, P. W. Química general. Barcelona: Ediciones Omega, 1992.
- Barán, Enrique J. Química bioinorgánica. Madrid: McGraw-Hill, 1994.
- Garrido Pertierra, Amando. Fundamentos de química biológica. Madrid: McGrawHill, 1991.
- Saña Vilaseca, Josep. Química per a les ciències de la naturalesa i de l'alimentació. Barcelona: Vicens-Vives, 1993.
5.3. Recursos didàctics
Ensenyament assistit per ordinador:
- Smith, S. i d'altres. Comprehensive Chemistry. Wellesley (EUA): Falcon Software.[CD-ROM]. ext - Journal of Chemical Education. Chemistry comes alive!
Llibres de dades complementàries:
- CRC. Handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. Editor-inchief: David R. Lide. Boca Raton: CRC press,
- The Merck Index. An encyclopedia fo chemicals, drugs and biologicals. Editor staff: Maryadele J. O'Neil. Whitehouse Station. Merck,
6. Metodologia
El curs s'estructura en continguts teòrics i pràctiques de laboratori. Els continguts teòrics s'exposen en 25 hores de classe magistral presencial i en 15 hores de seminaris específics. Les classes magistrals són per a la classe sencera. Els seminaris representen un àmbit d'aprofundiment i de discussió en aspectes concrets i es porten a terme amb la meitat dels estudiants de la classe. Inclouen també la resolució de problemes relacionats amb la teoria corresponent.
Pel que fa als coneixements pràctics, 3 hores són de tipus interactiu mitjançant eines i programes informàtics, mentre que 17 hores es dediquen a activitat experimental al laboratori. Aquestes activitats pràctiques es desenvolupen en grups formats per la quarta part dels estudiants de la classe.
L'alumne ha de dedicar 65 hores no presencials a l'estudi i a la resolució de qüestions relacionades amb les matèries de l'assignatura.
7. Programació d'activitats