Los contenidos de la asignatura han sido seleccionados, dentro del contexto del plan de estudio correspondiente, con el objeto de proveer la fundamentación teórica de los distintos aspectos fenomenológicos de la biología y la bioquímica, contribuyendo de esa manera a la formación científica básica del alumno. Para ello y con el objeto de lograr la adecuada articulación del programa, se han tenido en cuenta los fundamentos matematicos, físicos y químicos que el alumno ha adquirido en las asignaturas previas, como asi también los requerimientos de asignaturas posteriores. La termodinámica clásica constituye el eje temático de la asignatura (temas 1 a 6), sobre esta base y desarrollando los conceptos correspondientes, se introduce el estudio de: cinética quimica (temas 7 y 8), electroquímica (temas 9 y 10), macromoléculas (tema 11), transporte (tema 12) y membranas (temas 13 y 14).

PROGRAMA ANALÍTICO Y/O DE EXAMEN

TEMA 1: Termodinámica, introducción. Definición de términos. Magnitudes. La temperatura. Gases. Trabajo mecánico. Calor y capacidad calorífica. Primera Ley de la Termodinámica. Definición mecánica de calor. Casos especiales de la Primera Ley. Cambios de estados a volumen y presión constante. Experiencia de Joule. Relación entre Cp y Cv. Aplicaciones de la Primera Ley de la termodinámica. Cambios de entalpía (DH): de reacción, de formación, de combustión, de solución, de vaporización y de fusión. Influencia de la temperatura sobre el cambio de entalpía en reacciones químicas y en procesos físicos.

TEMA 2: Segunda ley de la Termodinámica. La función entropía. La entropía y el equilibrio termodinámico. La interpretación molecular de la entropía. Entropías absolutas y la Tercera Ley de Termodinámica. Cálculo de variaciones de entropía. Energía libre. Variación de la energía libre con la presión y con la temperatura. Energía libre estándar. Cálculo de variaciones de energía libre.

TEMA 3: Potencial Químico. Sistemas abiertos. Relaciones del potencial químico para gases, líquidos y sólidos. Las interacciones moleculares y el coeficiente de actividad. Grado de avance. La afinidad química. Relaciones entre energía libre y afinidad. Equilibrio material.

TEMA 4: Equilibrio Químico. Las constantes de equilibrio: termodinámica 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 Físico. Condiciones para el equilibrio físico. La regla de las fases. Sistema de un componente. La ecuación de Clausius-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 ebulloscópico, descenso crioscópico. Distribución de un soluto en solventes inmiscibles entre sí

.TEMA 6: Equilibrio iónico. El agua. La constante de equilibrio para la disociación del agua. Ácidos y bases. Concepto de pH y pK. Fuerza de ácidos y bases. Acidos y bases monopróticos en soluciones acuosa. Hidrólisis. Soluciones reguladores. Reguladores biológicos.

TEMA 7: Cinética química. Orden cinético y molecularidad. La constante específica de la velocidad de reacción. Las ecuaciones de velocidad y su tratamiento matemático. Aplicaciones a diferentes sistemas cinéticos: crecimiento bacteriano, radioactividad. Teorías de las velocidades de reacción. Influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción.

TEMA 8: Cinética de las reacciones enzimáticas. Cinética de saturación: la ecuación de Michaelis-Menten. Estudio de la inhibición enzimática competitiva, no competitiva e incompetitiva. Activación de las reacciones enzimáticas. Cooperatividad: enzimas alostéricas. Influencia del pH y de la temperatura.

TEMA 9 : Electrolitos en solución (Electroquímica iónica): Conductividad eléctrica en solución de electrolitos. Conductividad específica y conductividad equivalente. Teoría de la disociación de Arrhenius. Número de transporte y movilidades. Actividad Iónica. Teoría de Debye - Hückel.

TEMA 10: Celdas electroquímicas. Potencial de electrodo. Tipos de electrodos. Tipos de celdas electroquímicas.Termodinámica de las celdas electroquímicas. Influencia de la temperatura sobre la fuerza electromótriz. Aplicación de medidas de f.e.m.: a) determinación del coeficiente de actividad; b) medidas de pH. Termodinámica de las oxidaciones biológicas.

TEMA 11: Introducción al estudio de Macromoléculas. Clasificación de macromoléculas. Estructura y configuración. Interacción H2O-Macromoléculas: solubilidad, hidrofobicidad. Desnaturalización de Proteinas: Separación de macromoléculas: sedimentación, electroforesis.

TEMA 12: Procesos de Transporte: introducción. Flujo. Difusión. Coeficiente de difusión. Viscosidad. Coeficiente de viscosidad. Viscosidad relativa. Viscosidad intrínseca. Aplicación de los procesos de transporte a macromoléculas.

TEMA 13: Membranas: características. Equilibrio en membranas: fundamentos termodinámicos. Permeabilidad. Clasificación de membranas. Presión Osmótica: aplicaciones. Disoluciones isotónicas, hipertónicas e hipotónicas

.TEMA 14: Transporte a través de Membranas: difusión. Difusión simple. Coeficiente de permeabilidad. Electrodifusión libre. Difusión facilitada. Pasajes mediados por transportadores. Transporte activo: características y mecanismo. Transporte Na+ y K+, Bomba de Na+K+. Cinética del transporte activo. Potencial de membrana: de reposo y de difusión. Potencial de acción.

a) Resolución teórico-práctica de problemas aplicados a contenidos teóricos del programa de la asignatura.

b) Trabajos Prácticos de Laboratorio:

Nº 1: TERMODINÁMICA. Cálculo de propiedades termodinámicas del (NH4)2CO3 a partir de la constante de equilibrio.

Nº 2: TERMOQUÍMICA, Calorimetría. Determinación del calor de neutralización de ácidos fuertes y débiles.

Nº 3: EQUILIBRIO. Estudio de la solubilidad del benzoico en función de la temperatura y con la presencias de distintas sales.

Nº 4: EQUILIBRIO IONICO. Determinación de la capacidad buffer del sistema acético-acetato.

Nº 5: CINÉTICA QUÍMICA. Determinación conductimétrica y por titulación con retorno, de la cinética de hidrólisis de un ester.

Nº 6: CINÉTICA ENZIMÁTICA. Cinética de la descomposición de la urea por la ureasa, seguida mediante espectroscopia.

Nº 7: EQUILIBRIO FISICO ENTRE FASES: Estudio de los equilibrios acoplados del soluto ácido pícrico en un sistema de solventes.

Nº 8: PROTEÍNAS: Separación con solventes, de distintas proteínas plasmáticas, a partir del suero sanguíneo.

Nº 9: ELECTROFORESIS: Determinación cuantitativa de proteínas séricas.
Nº10: VISCOSIDAD: Determinación del Peso Molecular de Alcohol Polivinílico.

Nº11: VISCOSIDAD: Efecto de la temperatura sobre la viscosidad.

Nº12: VISCOSIDAD: Determinación de irregularidades en una macromolécula.

Nº13: VISCOSIDAD: Determinación del punto isoeléctrico de proteínas.

Nº14: VISCOSIDAD: Determinación de la conformación y estadística de macromolé-culas.

Nº 15: CONDUCTIVIDAD. Determinación de la conductividad y de la constante de disociación de electrolítos débiles y fuertes.c) Nociones elementales de computación orientadas al procesamiento de datos experimentales

-Asistencia obligatoria al 75 % de las clases teórico-prácticas.-Aprobación del 100% de los trabajos prácticos de laboratorio que se realicen.-Aprobación del 100% de los parciales.