Pla docent de l'assignatura

Pendent de revisió lingüística

Dades generals de l'assignatura Nom de l'assignatura: Macromolècules i biopolímers Codi de l'assignatura: 562877 Curs acadèmic: 2008-2009 Coordinació: FRANCESC MAS PUJADAS Departament: Dept. Química Física Departament: Dept. Fisicoquímica

Hores estimades de dedicació a l'assignatura

Factor hores/ECTS

30

Hores de treball dirigit

24

Hores d'aprenentatge autònom

35

Hores presencials

16

Hores totals de treball de l'alumnat

75

Crèdits ECTS

2,5

Recomanacions Llicenciatures d'accès: Química, Bioquímica, Enginyeria Química, Enginyeria de Materials, Farmàcia i Física

Objectius d'aprenentatge de l'assignatura Referits a coneixements -Donar una visió general del món de les macromolècules, en especial dels diferents tipus i formes en què es troben

-Donar una visió general sobre els diferents mètodes estadístics per descriure les macromolècules -Tenir una noció general de les diferents tècniques experimentals que s’empren per a la caracterització de les macromolècules -Donar una visió general de les propietats de les macromolècules en estat pur, en particular l concepte d’elasticitat i el de la transició vítrea -Descriure les propietats fisicoquímiques de les dissolucions de macromolècules, tant diluïdes com concentrades, fent especial èmfasi en els aspectes termodinàmics i en els de transport: difusió i viscositat -Descrire breument els principals tipus de biopolímers, en especial les proteïnes -Donar una visió general del fenòmens de canvis conformacionals en les proteïnes -Donar una visio general de la fisicoquímica de la complexació macromolecular, en especial de les diferents maneres de escriure-la Referits a habilitats, destreses -Ser capaç d’entendre les diferents maneres estadistiques de caracteritzar l’estructura de les macromolècules -Ser capaç de conèixer les principals tècniques experimentals que s’empren per a la caracterització de les macromolècules -Ser capaç de compendre les propietats de les macromolècules en estat pur, en especial el fenòmen de l’elasticitat i el de la transicio vítrea -Entendre els diferents comportaments fisicoquímics de les dissolucions de macromolècules, en especial la difusió i la viscositat -Ser capaç d’entendre les diferents estructures de les proteïnes i a quin nivell es troben -Entendre el mecanisme de les transicions conformacionals en proteïnes -Saber descriure els diferents tipus de caracterització fisicoquímica de la complexació macromolecular, en particular el de les constants esteqiomètriques i el de la funció equilibri promig. També entendre el significat de les representacions tipus Scatchard -Ser capaç d’emprar les diferents unitats que s’empren en la quantificació dels fenòmens fisicoquímics associats a l’estructura i propietats de les macromolècules -Ser capaç de preparar un tema relacionat amb l’assignatura i saber-lo esquematitzar -Saber presentar els resultats d’un treball realitzat de forma esquemàtica, tant en forma escrita com en forma oral Referits a actituds, valors i normes -Mostrar una actitud positiva envers l'assignatura. -Ser curiós envers els exemples pràctics que es vagin presentant durant la realització de l'assignatura. -Saber-se organitzar-se i planificar bé la feina a fer durant el desenvolupament de l'assignatura -Ser capaç de fer servir la bibliografia recomanada per a ampliar coneixements

Blocs temàtics de l'assignatura

1. Característiques generals de les macromolècules 1.1. Macomolècules i polímers. Tipus i constitució química. Reaccions de polimerització, tipus i exemples 1.2. Distribució de masses moleculars. Tipus. Mètodes experimentals (NMR, IR, LS, etc.) per a la determinació de masses moleculars i de les seves funcions de distribució. Lleis d'escala 1.3. Estadística conformacional. Dimensions de cabdell estadístic. Distribució de distàncies. Raó característica. Radi de gir. Càlcul de la funció de distribució 1.4. Rigidesa de cadena. Cadena amb lliure rotació interna. Cadena vermiforme. Cadenes reals 2. Propietats de les macromolècules en estat pur 2.1. Cautxú i elastòmers. Elasticitat de cadenes polimèriques. Termoelasticitat 2.2. Morfologia cristal·lina. Cristalls a partir de dissolució. Cristalls a partir de matèria fosa 2.3. Estructura i propietats dels polímers en estat líquid amorf. Viscositat. Estat vitri. caràcter cinètic de la transició vítrea. Polímers semicristal·lins 3. Propietats de les macromolècules en dissolució 3.1. Termodinàmica de les dissolucions diluïdes de polímers. Teoria de FloryHuggins. Diagrames de solubilitat. pressió osmòtica. Segon coeficient del virial, mètodes de determinació 3.2. Propietats de transport de les dissolucions diluïdes de polímers. Difusió, teoria d'Einstein. Coeficient de fricció i radi hidrodinàmic. Viscositat de les dissolucions de polímers. Sedimentació. Aplicacions 3.3. Estructura i propietats de les dissolucions de polímers semidiluïdes i concentrades. Viscoelasticitat. Gels 3.4. Polielectrolits. Energia de Gibbs electrostàtica i potencial de superfície. Valoracions àcid-base de dissolucions de polielectrolits, equació de Henderson-Haselback. Punt isoelèctric en proteïnes. Propietats hidrodinàmiques. Aplicacions 4. Biopolímers 4.1. Aminoàcids. Polipèptids. Grups ionitzables. Composició 4.2. Forces específiques: enllaços d'hidrogen, enllaç hidrofòbic, enllaç iònic, enllaç disulfur 4.3. Proteïnes. Nivell d'estructuració: estructura primària, estructura

secundària, estructura terciària, estructura quaternària 4.4. Propietats de les proteïnes. Determinació dels aminoàcids aromàtics 5. Transicions conformacionals en biopolímers 5.1. Plegament de les proteïnes: paper de les chaperones. Forces estabilitzants 5.2. Transicions alfa-hèlix-cabdell. Caràcter cooperatiu. Teoria termodinàmica. Desnaturalització tèrmica: ribunucleasa A 5.3. Determinació experimental 6. Interaccions lligand-macromolècula 6.1. Termodinàmica de la complexació macromolecular. Tipus i exemples. Descripció basada en les constants estequiomètriques, equació d'Adair. Descripció basada en la funció equilibri promig. Isotermes de complexació. Ús de les representacions de Scatchard 6.2. Heterogeneïtat de la complexació. Models basats en l'espectre d'afinitats. Relació amb les isotermes de complexació. Aplicacions 6.3. Models de complexació cooperativa. mesures de la cooperativitat. Exemples d'interès en catàlisi enzimàtica 6.4. Processos de complexació competitiva. Aplicacions d'interès medioambiental i en catàlisi enzimàtica

Metodologia i organització general de l'assignatura -Classes presencials d'exposició dels continguts teòrics bàsics. pel seguiment de les classes i, a part dels llibres de text recomanats, es facilitarà a l'alumne, mitjançant els dossiers electrònics, documents elaborats especialment per a cadascun dels temes -Proposta d'exercicis i discussió dels resultats a l'aula -Seminaris de divulgació de temes més específics o d'aplicacions concretes (la majoria seran fetes per persones convidades, expertes en els diferents temes)

Avaluació acreditativa dels aprenentatges de l'assignatura -Proves tipus test de comprensió global per blocs temàtics (50% de la nota) -Avaluació de problemes resolts en hores no presencials (25% de la nota) -Exposició pública d’un tema o discussió d’un article científic (25% de la nota) Avaluació única Acollir-s’hi durant les dues primeres setmanes de classe -Prova final escrita que contindrà qüestions de tipus teòric i resolució de problemes pràctics

(60% de la nota, 2/3 corresponent a la part teòrica i 1/3 a la part pràctica) -Elaboració d’un treball pràctic d’aplicació i presentació d’un informe detallat (40% de la nota)

Fonts d'informació bàsiques de l'assignatura Llibre -G. PATTERSON, Physical Chemistry of Macromolecules, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Ratón (Florida, USA), 2007 - I. KATIME, C. CESTEROS, Química Física Macromolecular, 2 Vol. (2ona ed.) Universidad del Pais Vasco, Bilbao, 2002 (1era ed., 1994) -Physical Chemistry of Polyelectrolytes, (T. Radeva, ed.), Marcel Dekker, New York, 2001 -S.F. SUN, Physical Chemistry of Macromolecules, John Wiley, Nueva York, 1994 -R.F. STEINER, L. GARONE, The Physical Chemistry of Biopolymer Solutions: Application of the physical techniques to the study of proteins and nucleic acids, World Scientific, Singapur, 1991 -A. HORTA, Macromoléculas, (2 Vol.) UNED, Madrid, 1982 -P.G. de GENNES, Scaling concepts in polymer physics, Cornell University Press, Ithaca (NY-USA), 1979 -B. TANFORD, Physical Chemistry of Macromolecules, Wiley, Nueva York, 1967 -P. FLORY, Principles of polymer chemistry, Cornell University Press, Cornell, 1953