Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
QUÍMICA DE BIOMOLÉCULAS	LIC. EN BIOTECNOLOGÍA	10/12-CD	2015	2° cuatrimestre

Docente	Función	Cargo	Dedicación
KURINA SANZ, MARCELA BEATRIZ	Prof. Responsable	P.Tit. Exc	40 Hs
ORDEN, ALEJANDRO AGUSTIN	Prof. Colaborador	P.Adj Exc	40 Hs
AGUIRRE PRANZONI, CELESTE BEAT	Responsable de Práctico	JTP Exc	40 Hs
MASCOTTI, MARIA LAURA	Responsable de Práctico	JTP Simp	10 Hs
PALAZZOLO, MARTIN ALEJANDRO	Responsable de Práctico	JTP Exc	40 Hs

El dictado de esta asignatura se fundamenta en la necesidad e interés de los estudiantes de biotecnología de conocer profundamente las estructuras que conforman a los organismos vivos y se interrelacionan con ellos. Los avances en la aplicación de metodologías analíticas de alta tecnología, principalmente los métodos espectroscópicos, espectrométricos y computacionales, han contribuído al vertiginoso desarrollo del conocimiento en el campo de las biomoléculas y su proyección a otras disciplinas. Se ha consolidado así el conocimiento estructural y se ha podido abordar el estudio de los mecanismos de las reacciones químicas y bioquímicas.
Al ingresar a este curso, el alumno habrá recibido una formación básica de química orgánica habiendo alcanzado un adecuado nivel de conocimientos de la relación estructura-propiedades físicoquímicas y mecanismos de reacción de los compuestos orgánicos esenciales. Su dictado se realiza previo al primer curso de química biológica donde se integrarán los conocimientos adquiridos al estudio de las rutas metabólicas.
Los temas comprenden capítulos básicos de la química orgánica tales como el estudio de los compuestos heterocíclicos, su química, reacciones y bio-reacciones y una introducción al estudio de los métodos espectroscópicos no comprendidos en el primer curso de química orgánica. Además abarca el estudio estructural de biomoléculas como hidratos de carbono, péptidos y proteínas, lípidos, terpenoides, materias colorantes naturales, ácidos nucleicos, vitaminas y coenzimas. Así mismo considera aspectos básicos de bioenergética y mecanismos químicos de reacciones enzimáticamente catalizadas.

•Completar la formación básica en mecanismos de reacción estructura y métodos analíticos de la química orgánica
(heterocíclica y métodos espectroscópicos y espectrométricos).
•Introducir al conocimiento de moléculas simples (monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos, ácidos grasos) que forman parte de sistemas estructurales de interés biológico.
•Conocer las estructuras de diferentes tipos de compuestos presentes en la naturaleza (terpenoides, alcaloides, esteroides, colorantes naturales, etc.) y principalmente de aquellos que actúan formando parte de los catalizadores biológicos.
•Conocer las estructuras químicas componentes de la materia viva y comprender su interacción para dar origen a estructuras supramoleculares organizadas (hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
•Comprender la relación entre la estructura y la función biológica e interpretar mecanísticamente las reacciones involucradas en diferentes rutas metabólicas.
•Aplicar los conocimientos a la realización de Trabajos Prácticos de Laboratorio y a la resolución de problemas.

TEMA 1.
INTRODUCCIÓN AL EMPLEO DE TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS Y ESPECTROMÉTRICAS EN LA DILUCIDACIÓN DE ESTRUCTURAS ORGÁNICAS.
Introducción a la espectroscopía de Resonancia Magnética nuclear (RMN). RMN de 1H. Desplazamiento químico.Equivalencia química. Integración. Acoplamiento spin-spin. Interpretación de espectros. RMN de núcleos diferentes a H. RMN de 13C. Fundamentos. Integración. Desacoplamientos. Interpretación.
Introducción a la espectrometría de masas (EM).El espectrómetro de masas. El espectro de masas. Determinación del peso molecular. Esquemas de fragmentación de moléculas orgánicas. EM de alta resolución.

TEMA 2.
ESTRUCTURA Y QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS
Clasificación. Nomenclatura. Heterocíclicos pentatómicos con un heteroátomo: furano, tiofeno, pirrol. Descripción estructural. Propiedades. Acidez y basicidad. Reactividad frente a SEAr y adiciones. Reacciones. Heterocíclicos pentatómicos con dos ó más heteroátomos. Heterocíclicos hexatómicos: Piridina. Descripción estructural. Propiedades. Basicidad. Reactividad frente a SEAr y SNAr. Derivados: N-óxidos de piridina y sales de piridinio. Pirano y tiopirano. Heterocíclicos hexatómicos con dos ó más heteroátomos. Uso de métodos espectroscópicos.Sistemas heterocíclicos condensados con dos o más heteroátomos: Estructura, propiedades y reacciones de algunos ejemplos
de interés biológico. Bases nitrogenadas. Alcaloides. Pironas. Propiedades y reactividad. Ión flavilio. Flavonoides. Derivados de interés biológico.Porfirinas: Estructura y propiedades. Metalocomplejos. Constitución química del grupo Hem. Transporte de Oxígeno en sistemas biológicos. Clorofilas. Estructura, localización y función biológica. Citocromos.

TEMA 3.
ESTRUCTURA Y QUIMICA DE LOS CARBOHIDRATOS
Generalidades. Clasificación. Nomenclatura. Isomería:estereoisómeros, epímeros. Hemiacetales cíclicos: estructuras furanósicas y piranósicas. Representaciones. Anómeros. Análisis conformacional. Efecto anomérico. Mutarrotación. Análisis espectroscópico. Química polifuncional de los monosacáridos. Oxidaciones: ácidos aldónicos, aldáricos y urónicos. Ruptura oxidativa de azúcares. Alditoles. Condensación con derivados nitrogenados: formación de fenilosazonas. Formación de ésteres y éteres derivados de monosacáridos. Derivados biológicamente importantes de monosacáridos: ésteres fosfóricos,
aminoazúcares, azúcares alcoholes y azúcares ácidos.
Glicósidos. Estructura. Nomenclatura. Clasificación. Síntesis e hidrólisis química de glicósidos. Análisis mecanístico. Disacáridos y trisacáridos. Generalidades. Ejemplos. Clasificación. Análisis estructural. Aplicación de métodos químicos,enzimáticos, cromatográficos y espectroscópicos. Estructuras de celobiosa, maltosa, lactosa y sacarosa.
Polisacáridos. Clasificación. Caracteres generales. Rol biológico. Polisacáridos de reserva: almidón y glucógeno. Descripción estructural. Análisis químico comparativo. Degradación de glucógeno. Polisacáridos estructurales: componentes de paredes celulares: celulosa, muropéptido. Sustancia intersticial de tejidos animales. Exoesqueletos. Métodos químicos de estudio de sus estructuras.

TEMA 4.
ESTRUCTURA Y QUÍMICA DE LÍPIDOS
Clasificación y estructura de lípidos complejos. Ácidos grasos saturados e insaturados. Ácidos grasos esenciales. Propiedades
físicas y químicas. Triacilglicéridos. Glucoacilglicéridos. Fosfoglicéridos. Esfingolípidos. Glucoesfingolípidos neutros y
ácidos. Ceras. Derivados de ácidos grasos biológicamente importantes. Aplicación de métodos cromatográficos y espectroscópicos. Terpenos. Clasificación. Estructura y función de Coenzima A. Biosíntesis de ácido mevalónico. Mono-, sesqui-, di-, triterpenos y carotenoides: Aplicación de métodos cromatográficos y espectroscópicos. Esteroides. Caracteres generales. Rasgos estructurales diferenciales del grupo. Estereoisomerías. Nomenclatura. Análisis conformacional. Aplicaciones a los núcleos de colestano, colano, pregnano y androstano. Curso estérico de las reacciones de esterificación,oxidación e hidrogenación de esteroides. Esteroles. Caracteres generales. Colesterol. Ácidos biliares. Hormonas de tipo esteroide. Estructura de los principales términos. Aplicación de métodos cromatográficos y espectroscópicos. Estructura, química y mecanismos involucrados en la actividad y activación de vitaminas liposolubles: Vitaminas A. Estructuras. Provitaminas. Rol biológico: mecanismo de la visión. Vitaminas D. Provitaminas. Irradiación de esteroles. Vitaminas D2 y D3. Metabolitos activos. Estructuras y funciones.Vitaminas E y K.

TEMA 5.
ESTRUCTURA Y QUÍMICA DE LOS AMINOÁCIDOS Y LAS PROTEÍNAS
Composición y tamaño de la molécula proteica. Estructura de los aminoácidos proteicos y no proteicos. Estereoquímica, propiedades generales y reacciones características. Propiedades iónicas. Curvas de titulación. El enlace peptídico. Descripción Diagramas conformacionales. Formulación covalente de péptidos. Nomenclatura. Hidrólisis química y enzimática de la unión peptídica. Mecanismo y velocidades de hidrólisis. Niveles de Organización estructural de las proteínas. Estructura primaria. Métodos generales de estudio y manipulación
proteica. Desnaturalización proteica. Determinación de estructura primaria de proteínas. Identificación de restos terminales. Métodos de clivaje selectivos. Degradación secuencialde Edman. Tratamiento y localización de enlaces disulfuro. Síntesis química de péptidos: Método en fase sólida de Merrifield. Grupos protectores. Reacciones de activación y acoplamiento.
Arquitectura proteica. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria. Factores que determinan la conformación de un
polipéptido. Estructura secundaria: alfa-Hélice, hoja beta y giros. Descripción y estabilización.Estructuras y propiedades de las proteínas fibrosas: alfa y beta queratinas, colágeno y elastina. Estructura terciaria de proteínas globulares. Estructura supersecundaria y dominios. Temodinámica y cinética del plegado proteico. Estructura terciaria de proteínas globulares. Estructuras cuaternaria: Hemoglobina. Consideraciones estructurales y funcionales.Métodos espectroscópicos de análisis: Dicroísmo circular.

TEMA 6.
ESTRUCTURA Y QUÍMICA DE LOS NUCLEÓTIDOS Y LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Bases púricas y pirimídicas. Estructura, nomenclatura y química de nucleósidos y nucleótidos. Apareamiento de bases.
Bioenergética. Compuestos con enlace fosfato. Ciclo de los nucleósidos fosfato. Variación de energía libre de las reacciones
bioquímicas. Bases estructurales. Potencial de transferencia de grupo fosfato. Reacciones acopladas. Fosfágenos.
Estructuras covalente de los ácidos nucleicos: Ácidos ribo- y desoxiribonucleicos. Representaciones. Nomenclatura. Hidrólisis
ácida, básica y enzimática. Constitución y estructura del ADN: Modelo de Watson y Crick. ADN A,B y Z. Propiedades del ADN en disolución: Desnaturalización, etapas. Efecto hipercrómico y punto de fusión.
Estructura de ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómalAspectos químicos y estructurales en procesos de
mutación. Secuenciamiento de ADN.

TEMA 7.
MECANISMOS QUÍMICOS DE REACCIONES ENZIMÁTICAS
Análisis de los sitios activos y mecanismos catalíticos de enzimas hidrolíticas: esterasas, quimotripsina, lisozima y ribonucleasa.
Mecanismos de reacción implicados en la replicación de ADN, en el metabolismo del ARN y en la síntesis proteica.
Oxidoreductasas. Coenzimas. Nucleótidos de nicotinamida. Nucleótidos de flavinas (Vitamina B2). Citocromos. Estructuras
y mecanismos. Ubiquinona (Vitamina Q). Vitamina C.
Metabolismo de C1. Adenosilmetionina. Tetrahidrofolato. Biotina. Proceso de carboxilación. Vitamina B12.
Metabolismo de C2. Pirofosfato de tiamina (Vitamina B1). Participación en la transferencia de grupos acilo y en las
transcetolasas. Acido lipoico. Coenzima A: reacciones del grupo carboxilo y del grupo metilo.
Transaminaciones: Fosfato de piridoxal (Vitamina B6).

Lab 1: INTRODUCCIÓN AL EMPLEO DE TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS EN LA DILUCIDACIÓN DE ESTRUCTURAS ORGÁNICAS. Dilucidación estructural mediante el análisis de datos espectroscópicos (RMN de 1H, 13C
y bidimensionales, UV e IR) y espectrométricos (EM).

Lab 2: COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS DE INTERÉS BIOLÓGICO: Extracción, purificación y caracterización espectroscópica de cafeína a partir de sus fuentes naturales. Extracción y purificación de clorofila a partir de fuentes naturales. Obtención de feofitina. Caracterización por espectroscopía UV.

Lab 3: CARBOHIDRATOS: Reacciones sobre monosacáridos. Hidrólisis y análisis químico de polisacáridos.Estudio espectroscópico del proceso de mutarrotación.

Lab 4: LÍPIDOS: Extracción, purificación y caracterización de estrógenos y pregnandiol a partir de orina humana.

Lab 5: PROTEÍNAS: Titulación de aminoácidos. Caracterización de aminoácidos por técnicas cromatográficas. Hidrólisis
química de proteínas. Electroforesis de proteínas séricas.

Lab 6: ÁCIDOS NUCLEICOS: Extracción, purificación e hidrólisis de ácidos nucleicos a partir de fuentes naturales.

Lab 7: MECANISMOS QUÍMICOS DE REACCIONES ENZIMÁTICAS: Reducción de cetonas mediada por alcohol-deshidrogenasas dependientes de NAD(P)H. Análisis por CG-FID. Caracterización espectroscópica.

REGLAMENTO PARA EL CURSADO Y APROBACIÓN DEL CURSO
El curso de Química de Biomoléculas tiene la modalidad de clases Teórico-Prácticas y Trabajos Prácticos de Laboratorio.
En cuanto a los Trabajos Prácticos de Laboratorio el alumno conocerá con anticipación el trabajo o grupo de trabajos a
realizar, que estarán indicados en el cronograma de actividades que se entrega la primera clase teórico-práctica y se publica por medios electrónicos.
Antes de concurrir al laboratorio a realizar un trabajo práctico se habrá dictado la teoría que complementada con los textos
sugeridos en el programa en vigencia de la asignatura y los protocolos de laboratorio, han de constituir el material que deberá estudiarse previo a la realización de los mismos. Se tendrá como exigencia fundamental que el alumno asista al laboratorio a realizar un trabajo con un mínimo de conocimientos del mismo en la doble faz de ejecución y fundamentación, lo que se comprobará sometiendo al alumno, previo al desarrollo del trabajo experimental, a una breve evaluación escrita sobre la temática, que deberá aprobar para poder realizar el trabajo de
laboratorio.
Están previstas tres recuperaciones móviles para las examinaciones de trabajos prácticos de laboratorio y serán contempladas sólo las excepciones previstas en la Reglamentación Vigente.

Cada alumno será citado a tres (3) Examinaciones Parciales. Se establece como requisito para poder rendir un examen parcial que el alumno haya aprobado la totalidad de los Trabajos Prácticos de Laboratorio objeto de esa examinación.
Recuperaciones: De acuerdo a la Reglamentación Vigente, cada uno de los parciales se podrá recuperar dos veces. Serán contempladas sólo las excepciones previstas en dicha Reglamentación.

Para regularizar el curso los alumnos deberán aprobar el 100% del plan respectivo, tanto en lo que hace a trabajos prácticos de laboratorio como a la aprobación de las examinaciones parciales fijadas.

Examen final: El examen final será oral y/o escrito, a determinar oportunamente. En caso de evaluación oral se sortearán dos temas de acuerdo al programa vigente, para iniciar la evaluación. Los temas sorteados no son excluyentes respecto del resto del programa del curso.

[1] -QUÍMICA ORGÁNICA. Vollhardt, K.P.C. / Schore, N.E. Editorial Omega Ed. 2008 en adelante
[2] -QUÍMICA ORGÁNICA. John McMurry Paraninfo. Ed. 2004 en adelante.
[3] -QUIMICA ORGANICA. Francis Carey. Ed. Mc Graw Hill. Ed 2003 en adelante
[4] -QUIMICA ORGANICA. L.G. Wade, Jr. Pearson Educación. Segunda edición en adelante.
[5] -BIOQUIMICA. Lubert Stryer, Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko Editorial Reverté. Quinta Edición, 2004 en adelante.
[6] -LEHNINGER: PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA. Cox, M.M. - Nelson, D.L. Editorial Omega.Primera edición 2009 en adelante.

[1] -ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY. Sundberg; Carey. Springer Publishing Map. 5th ed. Edición
[2] -ADVANCE ORGANIC CHEMISTRY. Jerry MARCH. 3era. Ed. Wiley –Interamericana
[3] -THE ORGANIC CHEMISTRY OF PEPTIDES. Harry D-LAW. Ed. Wiley
[4] -RODD'S CHEMISTRY OF ORGANIC COMPOUNDS. Second Edition. Vol I, Part F. Ed.S Coffey
[5] -BIOORGANIC CHEMISTRY Hermann Dugas. 3rd Edition 1996. Springer Verlang
[6] -ORGANIC CHEMISTRY OF SECONDARY PLANT METABOLISM. T.A. Geisman, D.H.G. Crout. Freeman, Cooper.
[7] -THE BIOSYNTHESIS OF SECONDARY METABOLITES. Richard B. HERBERT. 2nd. Edition. Chapman and Hall
[8] -ORGANIC STRUCTURE DETERMINATION. D.J. Pasto, C.R. Johnson. Prentice-Hall-INC
[9] -IDENTIFICACION ESPECTROMETRICA DE COMPUESTOS ORGANICOS. R.M. SILVERSTEIN, G.C. BASSLERY T.C. MORILL Ed. Diana
[10] -STRUCTURE E LUCIDATION OF NATURAL PRODUCTS BY MASS ESPECTROMETRY, Vol. I, Vol.II. H. BUDZIKIEWICZ, C. DJERASSI Y D.H. WILLIAMS.Holden-Day , INC
[11] -ORGANIC CHEMISTRY. J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, and P. Wothers, Oxford University Press. 2000
[12] -ORGANIC CHEMISTRY. Loudon, G. Marc Oxford University Press. 4 edición. 2002.
[13] -QUIMICA ORGANICA..Andrew STREITWIESER. Ed. Interamericana. 2da. Edición.
[14] -BIOQUIMICA. Albert L. LEHNINGER. 2da. Ed. Ediciones Omega 1997.
[15] -BIOQUÍMICA. Voet Judith G., Donald Voet Ediciones Omega. 1992.
[16] -BIOQUIMICA. Kevin Ahern, Kai Eduards Van Holde, Christopher Mathews. Addison Wesley. 3ra Ed. 2002.
[17] -LEHNINGER: PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA. David L. Nelson; Michael M. Cox Omega, S.A Edición: 4ta. 2005.
[18] -PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA H. Robert Horton ; Laurence A. Moran K. Gray Scrimgeour ; Marc D. Perry ; J.David Rawn. Prentice Hall. 4 edición. 2007.
[19] -BIOQUÍMICA. Cristopher Maathews Ed. McGraw-Hill. 2 edición.1998.
[20] -BIOQUÍMICA. H. Robert Horton - Laurence A. Moran - Raymond S. Ochs - David Rawn - K. Gray Scrimgeour.Prentice Hall. 1993.
[21] -BIOQUÍMICA. L. STRYER, Standford University, California, EE.UU. Editorial Reverté. Cuarta edición en adelante.
[22] -QUÍMICA ORGÁNICA. Marye Anne Fox; James K. Whitesell. The University of Texas. Addison. 1999.

•Completar la formación básica en mecanismos de reacción, estructura y métodos analíticos de la química orgánica (heterocíclica y métodos espectroscópicos y espectrométricos).
•Consolidar el conocimiento de la relación estructura y propiedades fisicoquímicas de moléculas simples (monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos, ácidos grasos) que forman parte de sistemas estructurales de interés biológico.
•Conocer las estructuras químicas componentes macromoleculares de la materia viva (hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
•Dominar herramientas para la interpretación química de los mecanismos de las reacciones enzimáticas.

Introducción al empleo de técnicas espectroscópicas en la dilucidación de estructuras orgánicas. Estructura y química de los compuestos heterocíclicos pentatómicos y hexatómicos. Compuestos heterocíclicos de interés biológico. Estructura y químicade Carbohidratos: Monosacáridos, Glicósidos y Polisacáridos. Estructura y química de Lípidos: Ácidos grasos, Lípidos Complejos, Terpenoides, Carotenoides, Esteroides, y de otros compuestos liposolubles de interés. Estructura y química de Proteínas: Aminoácidos. El enlace peptídico, Estructura primaria, Síntesis de péptidos, Arquitectura proteica. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria. Estructura y química de Nucleótidos. Bioenergética. Ácidos nucleicos: ADN y ARN. Estructura, propiedades y métodos de estudio. Mecanismos de reacciones enzimáticamente catalizadas: reacciones hidrolíticas, reacciones redox, coenzimas transportadoras de grupos.