Cinética de las reacciones en disolución. Aplicaciones a la cinética

UIB
Universitat de les
Illes Balears
Master en Ciencia y Tecnología Química
DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA
Ficha técnica
Asignatura
Nombre de la asignatura: Cinética de las reacciones en disolución. Aplicación a la
cinética enzimática
Código: 10133
Tipo: Optativa
Nivel: Posgrado
Curso: Primero
Semestre: Primero
Horario:
Véase programación general del curso
Cronograma Módulo MCTQ1: Química Biológica, Biomédica y
Sanitaria
Idioma: Castellano
Profesorado
Profesor/a responsable
Nombre: Josefa Donoso Pardo,
Contacto: [email protected]
Nombre: Bartolomé Vilanova Canet
Contacto: [email protected]
Otros profesores/ as
Nombre: Ramón Varón Castellanos
Contacto: [email protected]
Prerrequisitos:
Tener conocimientos básicos de cinética química.
Número de créditos ECTS: 5
Horas de trabajo presencial: 35
Horas de trabajo autónomo: 90
Descriptores:
Catálisis homogénea en disolución. Catálisis enzimática. Métodos experimentales de cinética
química en disolución.
Objetivos genéricos de la asignatura
El objetivo fundamental del curso es que los alumnos profundicen los conocimientos de cinética
química adquiridos durante los estudios de grado de química, particularmente a aquellos que se
refieren a las cinéticas de las reacciones que tienen lugar en disolución, para poder racionalizar,
desde un punto de vista químico físico el comportamiento de las reacciones catalizadas por
catalizadores químicos y biológicos (enzimas)
Competencias de la asignatura
Específicas:
 Conocer los tipos de catálisis que pueden darse en disolución y poder determinar las
constantes específicas de cada tipo de catálisis.
 Poder analizar los diferentes tipos de inhibición enzimática y determinar las constantes
de inhibición.
 Poder discernir cuando un enzima es alostérica y determinar sus constantes específicas.
 Saber analizar las fases estacionaria y pre-estacionaria de una cinética enzimática y
simular la reacción con ayuda de software específico.
 Conocer las diferentes técnicas espectroscópicas para el estudio de los mecanismos de
reacción y para la determinación de las constantes cinéticas.
Genéricas:
 Capacidad para aplicar el conocimiento a la práctica, en particular para resolver
problemas relacionados con información cuali- y cuantitativa.
 Capacidad para obtener información de fuentes primarias y secundarias (búsquedas
bibliográficas) incluyendo el manejo de recursos informáticos (Internet)
 Capacidad para analizar información y sintetizar conceptos
 Capacidad para la utilización de tecnología informática, bases de datos, utilización
temática de Internet y TICs en general.
 Capacidad para trabajar de forma autónoma.
 Capacidad para planificar y administrar el tiempo de trabajo.
Contenidos
Contenido de las clases teóricas:
Catálisis homogénea en disolución
Características de los catalizadores. Mecanismo general de la catálisis.
Catálisis ácida-básica específica y general. Catálisis nucleófila y electrófila.
Autocatálisis. Reacciones oscilantes.
Catálisis enzimática
Les ecuaciones básicas de la cinética enzimática. Inhibición enzimática. Dependencia de la
catálisis enzimática con el pH. Alosterismo.
Ampliación de catálisis enzimática
Mecanismos de reacciones enzimáticas. Sistema de ecuaciones diferenciales que describen el
comportamiento cinético de una reacción enzimática. Linealización del sistema de ecuaciones
diferenciales. Aplicación a la fase de transición, al estado estacionario y a la fase final.
Aproximaciones adicionales a la linealización.
Métodos experimentales de cinética química en disolución
Características de un experimento cinético. Aplicación de métodos físicos a los estudios
cinéticos experimentales. Método de Guggenheim. Métodos experimentales para el estudio de
cinéticas rápidas: métodos de flujo y de relajación. Ajuste matemático de los resultados
experimentales cinéticos a les ecuaciones de velocidad teóricas.
Contenido de las clases de prácticas y seminarios:
Catálisis ácido-base
Estudio experimental del efecto de un tampón sobre la constante de hidrólisis de compuestos
beta-lactámicos (cefalosporines). Ajuste de resultados
Determinación de constantes cinéticas de un mecanismo de reacción
Determinación experimental de constantes cinéticas del mecanismo de hidrólisis básica de
compuestos beta-lactámicos, utilizando técnicas de HPLC, UV-Vis y 1H-RMN.
Ajuste de resultados
Determinación de los parámetros kcat y Km de un enzima tipo Michaelis
Determinación experimental del parámetros kcat y Km de la glutámico oxalacético transaminasa
(GOT). Ajuste de resultados.
Obtención de ecuaciones en cinética enzimática
Obtención de las ecuaciones de las fases de transición y del estado estacionario
Obtención de curvas de progreso simuladas en cinética enzimática
Obtención de les curvas de todas les especies involucradas en un sistema enzimático.
Determinación de parámetros cinéticos. Discriminación entre mecanismos.
Metodología y plan de trabajo del estudiante
1. Metodología de aprendizaje: Asistencia a clases presenciales teóricas
Trabajo presencial
Tipo de agrupación: mediana
2. Metodología de aprendizaje: Asistencia a clases presenciales prácticas (seminarios)
Trabajo presencial
Tipo de agrupación: mediana
3. Metodología de aprendizaje: Prácticas experimentales de laboratorio
Trabajo presencial y autónomo
Tipo de agrupación: individual y/o mediana
4. Metodología de aprendizaje: Estudio/preparación de las clases teóricas
Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red, enlaces a
otras webs.
Tipo de agrupación: individual y/o mediana
5. Metodología de aprendizaje: Estudio/ preparación de las clases de prácticas (seminarios)
Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red, enlaces a
otras webs.
Tipo de agrupación: individual y/o mediana
6. Metodología de aprendizaje: Asistencia a tutorías individuales
Trabajo presencial y/o correo electrónico
Tipo de agrupación: individual
7. Metodología de aprendizaje: Elaboración de informes y trabajos finales
Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red, enlaces a
otras webs.
Tipo de agrupación: individual
Las clases magistrales del profesor se realizarán con ayuda de proyecciones de Power Point
sobre los contenidos de los diferentes capítulos, conexiones a URL remotas, vía Internet, etc.
Los seminarios se emplearán para reforzar los conocimientos impartidos en las clases teóricas.
Los seminarios se realizarán en el aula de ordenadores y consistirán en una resolución de
problemas y ejercicios con utilización de software específico para el tratamiento de los
resultados experimentales en cinética química y cinética enzimática (SigmaPlot, TRAPHAER,
WES, ...).
En esta asignatura experimental es imprescindible la realización de prácticas de laboratorio que
ayudarán a reforzar aspectos principales de la asignatura. Esto implica obtención de resultados
experimentales y tratamiento matemático de los mismos.
Criterios, instrumentos de evaluación y contrato
Criterios de evaluación:
Resolución correcta de los ejercicios propuestos (70%)
Realización de las prácticas de laboratorio y presentación de un informe (30%)
La evaluación se organiza mediante contrato: No
Bibliografía, recursos y anexos
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Connors, K. A., Chemical Kinetics: The study of reactions rates in solution, VCH
publishers, Nueva York, 1990.
Copeland, R. A., Enzymes: a practical introduction to structure, mechanism, and data
analysis, Wiley-VCH, Nueva York, 1996.
Fersht, A., Structure and mechanism in protein science, W. H. Freeman and Company,
Nueva York, 1999.
Otros libros y manuales recomendados:
 Arriaga, Mª, Soler, J., Busto, F., Cadenas, E., Manual de ejercicios de cinética
enzimática. Universidad de León, 1998.
 García Sevilla, F. C., Garrido del Solo, R. G., Duggleby, García-Canovas, F., Peyró,
R. y Varón, R. Biosystems 54:151-164, 2000.
 González, J. R., González, J. A., González, M. P., Gutiérrez, J. I. Y Gutiérrez, M.
A., Cinética Química aplicada, Editorial síntesis, Madrid, 1999.
 Logan, S. R., Fundamentos de cinética química, Addison-Wesley Iberoamericana,
Madrid, 1999.
 Kuby, S. A., A study of enzymes. Vol. I. Enzyme catalysis, kinetics, and substrate
binding, CRC press, Boca Raton, 1991.
 Page, M. I. y William, A., Enzyme mechanism, RSC, Londres, 1989.
 Pilling, M. J. y Seakins, P. W. Reaction Kinetics, Oxford University Press, Oxford,
1995.
 Pross, A. Theoretical and physical principles of organic reactivity, John Wiley and
sons. Nueva York, 1995.
 Segel, I. H., Enzyme kinetics: behaviour and analysis of rapid equilibrium and steadystate enzyme systems, Wiley, Nueva York, 1993
 Varón, R., García-Sevilla, F., García-Moreno, M., García-Canovas, F., Peyró, R. y
Duggleby, R. G. CABIOS, 13: 159-167, 1997.

Varón, R., Ruíz-Galea, M., Garrido del Solo, C., García-Sevilla, F., GarcíaMoreno, M., García-Canovas, y Havsteen, B. H. Biosystems, 50: 99-126, 1999.