Química del reconocimiento molecular

UIB
Universitat de les
Illes Balears
Master en Ciencia y Tecnología Química
DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA
Ficha 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 basado 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 sistemas 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 identificar 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 tecnológicas 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 cuali 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 criptando 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 vía enlace de hidrógeno. Formación de pares iónicos y complejos de
coordinación. Sistemas mixtos. Reconocimiento de haluros y oxoaniones.
Reconocimiento de aniones orgánicos: nucleótidos, ADN. 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 constantes 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 autoorganización supramolecular.
Definiciones y características. Ejemplos en sistemas biológicos.
Autoorganización 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
3.
4.
5.
6.
7.
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red,
enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual
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 y/o mediana
Metodología de aprendizaje: Taller para la realización de supuestos prácticos:
Trabajo autónomo
Tipo de agrupación: mediana
Metodología de aprendizaje: tutorías individuales
Trabajo presencial y/o correo electrónico
Tipo de agrupación: individual
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
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 currículum 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 y/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 (10%)
 Realización y entrega en los plazos establecidos de los ejercicios y problemas
asignados (30%)
 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 (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