Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Química Bioquímica y Farmacia
Departamento: Quimica
Área: Quimica Fisica

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(Programa del año 2010)

I - Oferta Académica

Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
FISICO QUIMICA	LIC. EN BIOLOGIA MOLECULAR	11/06	2010	1° cuatrimestre

II - Equipo Docente

Docente	Función	Cargo	Dedicación
SPEDALETTI, CESAR ANTONIO	Prof. Responsable	P.Adj Exc	40 Hs
ESTRADA, MARIO RINALDO	Prof. Colaborador	P.Tit. Exc	40 Hs
BENUZZI, ALBA LILIANA	Responsable de Práctico	JTP Exc	40 Hs
CURVALE, ROLANDO ANTONIO	Responsable de Práctico	JTP Exc	40 Hs
FERRARI, GABRIELA VERONICA	Auxiliar de Laboratorio	A.1ra Exc	40 Hs
GASSMANN, JESICA CRISTINA	Auxiliar de Laboratorio	A.2da Simp	10 Hs
VALLEJO, MARCELO ALEJANDRO	Auxiliar de Laboratorio	A.2da Simp	10 Hs

III - Características del Curso

Credito Horario Semanal					Tipificación	Duración
Teórico/Práctico	Teóricas	Prácticas de Aula	Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc.	Total	B - Teoria con prácticas de aula y laboratorio	Desde	Hasta	Cantidad de Semanas	Cantidad en Horas
Teórico/Práctico	Teóricas	Prácticas de Aula	Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc.	Total	Periodo	Desde	Hasta	Cantidad de Semanas	Cantidad en Horas
4 Hs.	0 Hs.	0 Hs.	2 Hs.	6 Hs.	1º Cuatrimestre	15/03/2010	25/06/2010	15	90

IV - Fundamentación
Los contenidos de la asignatura han sido seleccionados en el contexto del plan de estudio correspondiente, con el objeto de proveer la fundamentación fisicoquimica de distintos aspectos fenomenologicos de la biología y la bioquimica; contribuyendo de esa manera a una rigurosa formación cientifica del alumno.

V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje
Al finalizar el curso el alumno será capaz de: 1.- realizar una correcta descripción desde el punto de vista experimental, de los distintos fenómenos fisicoquimicos estudiados en la materia. 2.- realizar la interpretación teórica correcta, en base a fundamentos fisicoquimicos matemáticos, de los aspectos fenomenologicos del apartado 1. De esta manera, el alumno estará capacitado para abordar la explicación teórica y el desarrollo experimental sobre aspectos basicos de: -temodinamica, -cinetica, -electroquimica y fenómenos de transporte, relacionados con sistemas biológicos.

V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje

Al finalizar el curso el alumno será capaz de:
1.- realizar una correcta descripción desde el punto de vista experimental, de los distintos fenómenos fisicoquimicos estudiados en la materia.
2.- realizar la interpretación teórica correcta, en base a fundamentos fisicoquimicos matemáticos, de los aspectos fenomenologicos del apartado 1.
De esta manera, el alumno estará capacitado para abordar la explicación teórica y el desarrollo experimental sobre aspectos basicos de: -temodinamica, -cinetica, -electroquimica y fenómenos de transporte, relacionados con sistemas biológicos.

VI - Contenidos
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN TEMA 1: Termodinámica. Primera ley de la termodinámica: introducción. Definición de términos. La temperatura. Magnitudes. Gases. Trabajo Mecánico. Calor y capacidad calorifica. Primera ley de la termodinamica. Definición mecánica de calor. Experiencia de Joule. Casos especiales de la primera ley. Cambios de estado a volumen y presión constante. Relación entre Cp y Cv. Aplicaciones de la primera ley de la termodinámica. La entalpía de formación. La entalpía de combustión. La entalpía de solución. La entalpía de reacción. La entalpía de vaporización y de fusión. Influencias de la temperatura sobre las reacciones químicas y en los procesos fisicos. TEMA 2: Segunda Ley de la termodinámica. La función entropía. La entropía y el equilibrio termodinámico. La interpretación molecular de la entropia. Entropías absolutas y la tercera ley de la termodinamica. Cálculo de variaciones de entropía. Energía libre. Variación de la energía libre con la presión y con la temperatura. Energia libre estandar. Cálculo de variaciones de energía libre. TEMA 3: Potencial quimico. Relaciones del potencial quimico para gases, líquidos y sólidos. Las interacciones moleculares y el coeficiente de actividad. Grado de avance. La afinidad en la reacción química. Relaciones entre energía libre y afinidad. Equilibrio material. TEMA 4: Equilibrio quimico. Las constantes de equilibrio: termodináqmica y aparente. Isotermas de reacción. La constante de equilibrio y la fijación de los estados estándar. La variación de la energía libre en condiciones no estándar. Reacciones acopladas. Influencia de la presión y la temperatura sobre la constante de equilibrio. El principio de Le Chatelier y la ecuación de van t'Hoff. Equilibrio múltiple. Hidrólisis de ATP. Estado estacionario. TEMA 5: Equilibrio fisico. Condiciones para el equilibrio fisico. La regla de las fases. Sistema de un componente. La ecuación de Claussius-Clapeyron. Aplicaciones al equilibrio líquido-vapor. Sistemas de dos componentes: soluciones líquidas. Termodinámica de soluciones ideales. La presión de vapor y la ley de Raoult. Solubilidad de los gases en líquidos y la ley de Henry. Soluciones con más de un componente volátil. Solubilidad de un sólido en un líquido. Propiedades coligativas. Ascenso ebulloscopico. Descenso crioscopico. Distribución de un soluto en solventes inmiscibles entre si. TEMA 6: Cinética química. Orden cinético y molecularidad. La constante especifica de la velocidad de reacción. Las ecuaciones de velocidad y su tratamiento matemático. Aplicaciones a diferentes sistemas cinéticos. Influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción. Teorías de las velocidades de reacción. TEMA 7: Cinética de las reacciones catalizadas por enzimas. La ecuación de Michaelis-Menten. Estudio de reacciones catalizadas por enzimas en presencia de inhibidores: -competitivos, -no competitivos e incompetitivos. Influencia del pH y la temperatura. Enzimas alostéricas. TEMA 8: Electrolitos en solución. Conductividad eléctrica en soluciones de electrolitos. Conductividad especifica. Conductividad equivalente. Número de transporte. Movilidad. Teoría de Debye-Huckel. TEMA 9: Celdas electroquímicas. Potencial de electrodo. Termodinámica de las celdas electroquímicas. Influencia de la temperatura sobre la fuerza electromotriz. Tipos de electrodos. Tipos de celdas electroquímicas. Aplicación de medidas de f.e.m. : a) determinación del coeficiente de actividad; b) medidas de pH. Termodinámica de las oxidaciones biológicas. TEMA 10: Macromoléculas. Estructura: configuración y conformación. Interacción agua-macromolécula: solubilidad, hidrofobicidad. Desnaturalización de proteínas. Técnicas de separación de macromoléculas: sedimentación, electroforesis. Binding de pequeñas moléculas. Fluorescencia y Fosforescencia. Fenómenos de transporte. Viscosidad.

VI - Contenidos

PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN

TEMA 1: Termodinámica. Primera ley de la termodinámica: introducción. Definición de términos. La temperatura. Magnitudes. Gases. Trabajo Mecánico. Calor y capacidad calorifica. Primera ley de la termodinamica. Definición mecánica de calor. Experiencia de Joule. Casos especiales de la primera ley. Cambios de estado a volumen y presión constante. Relación entre Cp y Cv. Aplicaciones de la primera ley de la termodinámica. La entalpía de formación. La entalpía de combustión. La entalpía de solución. La entalpía de reacción. La entalpía de vaporización y de fusión. Influencias de la temperatura sobre las reacciones químicas y en los procesos fisicos.

TEMA 2: Segunda Ley de la termodinámica. La función entropía. La entropía y el equilibrio termodinámico. La interpretación molecular de la entropia. Entropías absolutas y la tercera ley de la termodinamica. Cálculo de variaciones de entropía. Energía libre. Variación de la energía libre con la presión y con la temperatura. Energia libre estandar. Cálculo de variaciones de energía libre.

TEMA 3: Potencial quimico. Relaciones del potencial quimico para gases, líquidos y sólidos. Las interacciones moleculares y el coeficiente de actividad. Grado de avance. La afinidad en la reacción química. Relaciones entre energía libre y afinidad. Equilibrio material.

TEMA 4: Equilibrio quimico. Las constantes de equilibrio: termodináqmica y aparente. Isotermas de reacción. La constante de equilibrio y la fijación de los estados estándar. La variación de la energía libre en condiciones no estándar. Reacciones acopladas. Influencia de la presión y la temperatura sobre la constante de equilibrio. El principio de Le Chatelier y la ecuación de van t'Hoff. Equilibrio múltiple. Hidrólisis de ATP. Estado estacionario.

TEMA 5: Equilibrio fisico. Condiciones para el equilibrio fisico. La regla de las fases. Sistema de un componente. La ecuación de Claussius-Clapeyron. Aplicaciones al equilibrio líquido-vapor. Sistemas de dos componentes: soluciones líquidas. Termodinámica de soluciones ideales. La presión de vapor y la ley de Raoult. Solubilidad de los gases en líquidos y la ley de Henry. Soluciones con más de un componente volátil. Solubilidad de un sólido en un líquido. Propiedades coligativas. Ascenso ebulloscopico. Descenso crioscopico. Distribución de un soluto en solventes inmiscibles entre si.

TEMA 6: Cinética química. Orden cinético y molecularidad. La constante especifica de la velocidad de reacción. Las ecuaciones de velocidad y su tratamiento matemático. Aplicaciones a diferentes sistemas cinéticos. Influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción. Teorías de las velocidades de reacción.

TEMA 7: Cinética de las reacciones catalizadas por enzimas. La ecuación de Michaelis-Menten. Estudio de reacciones catalizadas por enzimas en presencia de inhibidores: -competitivos, -no competitivos e incompetitivos. Influencia del pH y la temperatura. Enzimas alostéricas.

TEMA 8: Electrolitos en solución. Conductividad eléctrica en soluciones de electrolitos. Conductividad especifica. Conductividad equivalente. Número de transporte. Movilidad. Teoría de Debye-Huckel.

TEMA 9: Celdas electroquímicas. Potencial de electrodo. Termodinámica de las celdas electroquímicas. Influencia de la temperatura sobre la fuerza electromotriz. Tipos de electrodos. Tipos de celdas electroquímicas. Aplicación de medidas de f.e.m. : a) determinación del coeficiente de actividad; b) medidas de pH. Termodinámica de las oxidaciones biológicas.

TEMA 10: Macromoléculas. Estructura: configuración y conformación. Interacción agua-macromolécula: solubilidad, hidrofobicidad. Desnaturalización de proteínas. Técnicas de separación de macromoléculas: sedimentación, electroforesis. Binding de pequeñas moléculas. Fluorescencia y Fosforescencia.
Fenómenos de transporte. Viscosidad.

VII - Plan de Trabajos Prácticos
a) RESOLUCION DE PROBLEMAS de aplicación al programa teórico de la asignatura. b) TRABAJOS DE LABORATORIO: 1) Estudio calorimétrico de una reacción; 2) Solubilidad: efecto de la temperatura y de sales; 3) Cálculo de propiedades termodinámicas a partir de la constante de equilibrio; 4) Estudio cinético de una reacción de segundo orden; 5) Estudio cinético de una reacción de primer orden; 6) Estudio cinético de una reacción enzimática; 7) viscosidad: estudio conformacional de la albúmina bovina. c) Nociones elementales de computación orientadas al procesamiento de datos experimentales.

VII - Plan de Trabajos Prácticos

a) RESOLUCION DE PROBLEMAS de aplicación al programa teórico de la asignatura.

b) TRABAJOS DE LABORATORIO: 1) Estudio calorimétrico de una reacción; 2) Solubilidad: efecto de la temperatura y de sales; 3) Cálculo de propiedades termodinámicas a partir de la constante de equilibrio; 4) Estudio cinético de una reacción de segundo orden; 5) Estudio cinético de una reacción de primer orden; 6) Estudio cinético de una reacción enzimática; 7) viscosidad: estudio conformacional de la albúmina bovina.

c) Nociones elementales de computación orientadas al procesamiento de datos experimentales.

VIII - Regimen de Aprobación
Se requiere para REGULARIZAR: 1º) Aprobar el 100% de los trabajos prácticos de laboratorio. 2º) Asistir al 75% de las clases teórico-prácticas 3º) Aprobar el 100% de los examenes parciales. Alcanzada la regularidad, se requiere para su APROBACION: La APROBACION DEL EXAMEN FINAL. No se prevee la posibiidad del EXAMEN EN CONDICION DE LIBRE.

IX - Bibliografía Básica
[1] -Introducción a la Bio-fisicoquimica. Apuntes de Cátedra. C.A.Ponce y col. [2] -Physical Chemistry, W.J.Moore, Prentice Hall Inc,4º Ed. 1972. [3] -Fisicoquimica. C.Castellan FEI SA, 1976. [4] -Quimica Fisica. G.M.Barrow. Vol I y II. Ed.Reverté. 1968. [5] -A Biological Physical Chemistry of life of sciences. J.G.Morris,1973. [6] -Termodinámica Química Elemental. Waser Jurg. 1972. [7] -Fisicoquimica. D.F.Egger. L-Wiley S.a., Mejico, 1977 [8] -Biophysical principles of structure and function, Snel Shuman, Spencer y Moos, EWI, 1975. [9] -An introduction to physical biochemistry and aplications. Bull, Henry, JWS, 1978. [10] -Physical chemistry, R.A.Alberty-Daniels, 1980. [11] -Physical Chemistry with applications to biological system, P.Chang, 1977. [12] -Physical Chemistry and its Biological Applicattions, W.S.Brey, Academic Press. [13] -A textbook of Physical Chemistry, A.W.Adamson, A-Press, 1979. [14] -Los Elementos de la Quimica Fisica con usos en Biologia, P.W.Atkins, Peter Atkins, 2000. [15] -Fisicoquimica, I.Levine, Vol 1 y 2, McGraw Hill, 1996.

IX - Bibliografía Básica

[1] -Introducción a la Bio-fisicoquimica. Apuntes de Cátedra. C.A.Ponce y col.
[2] -Physical Chemistry, W.J.Moore, Prentice Hall Inc,4º Ed. 1972.
[3] -Fisicoquimica. C.Castellan FEI SA, 1976.
[4] -Quimica Fisica. G.M.Barrow. Vol I y II. Ed.Reverté. 1968.
[5] -A Biological Physical Chemistry of life of sciences. J.G.Morris,1973.
[6] -Termodinámica Química Elemental. Waser Jurg. 1972.
[7] -Fisicoquimica. D.F.Egger. L-Wiley S.a., Mejico, 1977
[8] -Biophysical principles of structure and function, Snel Shuman, Spencer y Moos, EWI, 1975.
[9] -An introduction to physical biochemistry and aplications. Bull, Henry, JWS, 1978.
[10] -Physical chemistry, R.A.Alberty-Daniels, 1980.
[11] -Physical Chemistry with applications to biological system, P.Chang, 1977.
[12] -Physical Chemistry and its Biological Applicattions, W.S.Brey, Academic Press.
[13] -A textbook of Physical Chemistry, A.W.Adamson, A-Press, 1979.
[14] -Los Elementos de la Quimica Fisica con usos en Biologia, P.W.Atkins, Peter Atkins, 2000.
[15] -Fisicoquimica, I.Levine, Vol 1 y 2, McGraw Hill, 1996.

X - Bibliografia Complementaria
[1] -Problemas de Quimica-Fisica, A.W.Adamson.Ed.Reverte. [2] -Calculations in advenced Physical Chemistry, Grifiths y Thomas, Ed. Arnoldt. [3] -Colections of Problem in Physical Chemistry, Bares, Cerny y Pick, Pergamon Press. [4] -Cálculos básicos en Química-Fisica, Avery y Shaw, Ed.Reverté, 1963. [5] -Biochemical Calculations, L.H.Segel, Y.Wiley. [6] -Experimental Physical Chemistry, Daniels,Williams, Alberty Corwel, Mac Graw Hill. [7] -Advance Physical Chemistry Experiments, J.Rose, S.I.Pitman. [8] -Experiments in Physical Chemistry, Schoemaker y Garland. [9] -Introductions to computer programing for chemits, Isenhour T.L. y Jups P.C. [10] -Viscosidad Intrinseca de los Conformeros de la Albúmina Bovina, R.Curvale, M.Massuelli, A.Perez Padilla, XXVI Congreso Argentino de Quimica, San Luis, Set. 2006. [11] -Determinación de la viscosidad intrínseca mediante ecuaciones de "Simple punto", R.Curvale, M.Massuelli, A.Perez Padilla; XXVI Congreso Arg, de Qca, San Luis, Set. 2006. [12] -Separación analítica de Albúmina a partir de suero liofilizado, U.Gonzalez, R.Curvale, C.Menendez, M.Campderros, A.Perez Padilla, Cong.Arg. de Qca Analitica, Merlo (S.L.) 2005. [13] -Separación y purificación de BSA a partir de plasma bovino, U.Gonzalez, R.Curvale,C.Menendez, A.Perez Padilla, XXVI Cong.Arg. de Qca, San Luis, SEt.2006.

X - Bibliografia Complementaria

[1] -Problemas de Quimica-Fisica, A.W.Adamson.Ed.Reverte.
[2] -Calculations in advenced Physical Chemistry, Grifiths y Thomas, Ed. Arnoldt.
[3] -Colections of Problem in Physical Chemistry, Bares, Cerny y Pick, Pergamon Press.
[4] -Cálculos básicos en Química-Fisica, Avery y Shaw, Ed.Reverté, 1963.
[5] -Biochemical Calculations, L.H.Segel, Y.Wiley.
[6] -Experimental Physical Chemistry, Daniels,Williams, Alberty Corwel, Mac Graw Hill.
[7] -Advance Physical Chemistry Experiments, J.Rose, S.I.Pitman.
[8] -Experiments in Physical Chemistry, Schoemaker y Garland.
[9] -Introductions to computer programing for chemits, Isenhour T.L. y Jups P.C.
[10] -Viscosidad Intrinseca de los Conformeros de la Albúmina Bovina, R.Curvale, M.Massuelli, A.Perez Padilla, XXVI Congreso Argentino de Quimica, San Luis, Set. 2006.
[11] -Determinación de la viscosidad intrínseca mediante ecuaciones de "Simple punto", R.Curvale, M.Massuelli, A.Perez Padilla; XXVI Congreso Arg, de Qca, San Luis, Set. 2006.
[12] -Separación analítica de Albúmina a partir de suero liofilizado, U.Gonzalez, R.Curvale, C.Menendez, M.Campderros, A.Perez Padilla, Cong.Arg. de Qca Analitica, Merlo (S.L.) 2005.
[13] -Separación y purificación de BSA a partir de plasma bovino, U.Gonzalez, R.Curvale,C.Menendez, A.Perez Padilla, XXVI Cong.Arg. de Qca, San Luis, SEt.2006.

XI - Resumen de Objetivos
El alumno estará capacitado para abordar la explicación teórica y el desarrollo experimental sobre aspectos basicos de: -temodinamica, -cinetica, -electroquimica y fenómenos de transporte, relacionados con sistemas biológicos.

XII - Resumen del Programa
PROGRAMA SINTETICO TEMA 1: Termodinámica. Primera ley de la termodinámica. TEMA 2: La segunda y la tercera ley de la termodinámica. TEMA 3: Potencial quimico. TEMA 4: Equilibrio quimico. TEMA 5: Equilibrio Fisico. TEMA 6: Cinetica quimica. TEMA 7: Catálisis. TEMA 8: Electrolitos en solución. TEMA 9: Celdas electroquímicas. TEMA 10:Macromoléculas. Transporte.

XIII - Imprevistos

XIV - Otros