P1022110 - Técnicas Instrumentais Avanzadas (Módulo Central Materias Obrigatorias) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 6.00
• Total: 6.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 18.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 12.00
• Clase Interactiva Seminario: 12.00
• Horas de Titorías: 6.00
• Total: 48.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Química Orgánica, Química Analítica, Nutrición e Bromatoloxía
• Áreas: Química Orgánica, Química Analítica
• Centro: Facultade de Farmacia
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: null

Profesores

Nome	Coordinador
LORES AGUIN, MARTA.	SI
SANCHEZ PEDREGAL, VICTOR MANUEL.	NON

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	NON
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	NON	NON
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	NON	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	SI	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
Familiarizar ao alumno coas técnicas máis habitualmente empregadas para a determinación da estructura dos compostos químicos e biolóxicos (espectroscopia UV/Visible, IR, RMN, espectrometría de masas, difracción de RX), profundizando especialmente nas técnicas máis avanzadas. Introduciránse nocións da aplicación práctica destas técnicas á determinación estructural en biomoléculas.

Familiarizar ao alumno coas formas de determinar a secuencia nucleotídica de calquer fragmento de ADN, desde os métodos clásicos ata os secuenciadores automáticos e as últimas tendencias en secuenciación, como os microarrays. Discutiránse brevemente as aplicacións da secuenciación de ADN.

Para entender as características de funcionamento dos sistemas biolóxicos e imprescindible o aillamento das moléculas responsabeis desas funcións. Ademáis, unha das maiores dificultades da análise de mostras biolóxicas e a presencia de sustancias que se poden confundir con aquela que estamos investigando (o analito). Consecuentemente, tamén se percorrerán, se ben de xeito moi breve, as diferentes opcións existentes para aillar, identificar e cuantificar unha sustancia ou grupo de sustancias particular en presencia de outras moi similares. O enfoque práctico exemplificaráse coa determinación de biomoléculas.

Contidos
Tema 1 Introducción á espectroscopia
Tema 2 Espectroscopia de absorción electrónica: ultravioleta-visible (UV/Vis)
–Transicions electrónicas. A absorción luminosa e o espectro.
–Instrumentación. Preparación da mostra, rexistro do espectro e interpretación.
–Relación estructura-lonxitude de onda: grupos cromóforos e auxocromos
–Métodos quirópticos
Tema 3 Espectroscopia infrarroxa (IR)
–Fundamentos e reglas de selección.
–Instrumentación. Preparación da mostra, rexistro do espectro e interpretación.
–Frecuencias de absorción características en moléculas orgánicas e inorgánicas
Tema 4 Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) I
–Momento magnético nuclear. Comportamento dos núcleos nun campo magnético externo. A condición de resonancia. O espectro de RMN: espectros de onda contínua e de pulsos. Descripción dun experimento de pulsos. A FID e a transformada de Fourier.
–Instrumentación. Preparación da mostra e rexistro do espectro. Representación dos datos.
–Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de protón (1H-RMN).
–Desacoplamento homonuclear. Experimentos de doble resonancia. Efecto Nuclear Overhauser: aplicacións.
Tema 5 Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) II
–Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de carbono (13C-RMN). Espectroscopia de RMN heteronuclear: características xerais. Resonancia heteronuclear: resonancia dos nucleos: fósforo-31, flúor-19 e nitróxeno-15.
–Introducción á espectroscopia de RMN bidimensional.
Tema 6 Espectrometría de masas
–Descripción do espectrómetro de masas.
–Métodos de ionización: Ionización electrónica. Ionización Química. Métodos Clásicos de Ionización (FI, FD, Thermospray, PBI). Bombardeo con átomos rápidos (FAB) e SIMS. Métodos de Ionización a P atmosférica (ESI, APCI, APPI). Desorción láser asistida por matriz (MALDI)
–Espectrometría de masas de alta resolución. Espectrometría de masas en tandem (MS-MS).
- Aplicacions da espectrometría de masas en Proteómica
Tema 7 Determinación estructural mediante métodos de difracción
–Técnicas basadas en fenómenos de difracción. Difracción de raios X: fundamentos e aplicacións. Difracción de neutrons. Difracción de electrons.
Tema 8 Secuenciadores
-Introducción. Métodos clásicos de secuenciación. Secuenciación automática empleando o método enzimático. Secuenciadores automáticos. Outros métodos de secuenciación automática: Secuenciación de ADN empleando microarrays . Pirosecuenciación
Tema 9 Determinación estructural de biomoléculas
–Metodos para a determinación da estructura de macromoléculas biolóxicas. Discusión de casos prácticos.
Tema 10 Bioseparacións en Biotecnoloxía (Cromatografía e Electroforesis)
–Introducción. Aproximacions cromatográficas clásicas: HPLC; Cromatografía de intercambio iónico; Cromatografía de permeación en gel; Cromatografía de afinidad.
–Temas avanzados: HPLC de proteínas e péptidos; HPLC básica para LC/MS; DHPLC (Denaturing high performance liquid chromatography).
- Electroforesis en xel: Electroforesis en poliacrilamida-SDS; Enfoque isoeléctrico; Electroforesis bidimensional
- Electroforesis capilar en biotecnoloxía analítica

Bibliografía básica e complementaria
Bibliografía básica:
–Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz, G. S. “Introduction to Spectroscopy, 3rd. Ed.” Brooks/Cole Pub Co, 2000.
–Crews, P.; Rodríguez, J.; Jaspars, M. “Organic Structure Analysis” Oxford University Press, 1998.
–Hesse, M.; Meier, H.; Zeeh, B. “Métodos Espectroscópicos en Química Orgánica”, Editorial Síntesis, 1995.
–Pretsch, E.; Crerc, T.; Seibl, J.; Simon, W.; “Tablas para la elucidación estructural por métodos espectroscópicos”. Springer-Verlag, 1998.
–D.A. SKOOG; J.J. LEARY. "Análisis Instrumental". McGraw Hill, 4ª ed., Madrid (1993).
–D.J. HOLME; H.PECK. “Analytical Biochemistry”. Addison Wesley Longman Ltd. 3rd ed. (1998)
–L.A. SEIDMAN; C.J. MOORE. “Basic Laboratory Methods for Biotechnology”. Prentice Hall Inc. 2000

Bibliografía complementaria:
–Derome, A. W. “Modern NMR Techniques in Chemistry Research” Pergamon Press, 1987.
–Friebolin, H.; “Basic One and Two-Dimensional NMR Spectroscopy” VCH, 1991.
–Harwood, L. M.; Claridge, T. D. W. “Introduction to Spectroscopy” Oxford Chemistry Primers, nº 43, Oxford University Press, 1996.
–De Hoffman, E.; Stroobant, V. “Mass Spectrometry: Principles and Applications, 2nd Ed.”, Wiley, 2001
–McPherson, A. “Introduction to Macromolecular Crystallography” John Wiley & Sons, 2002.
– D. C. HARRIS. "Análisis Químico Cuantitativo". Ed. Reverté, 2ª ed. (5ª del inglés), Barcelona (1999).
–J.M. GARCÍA-SEGURA et al. “Técnicas Instrumentales de Análisis en Bioquímica”. Ed. Síntesis, 1999.
–DOUGLAS A., SKOOG; F. JAMES, HOLLER; TIMOTHY A., NIEMAN. “Principios de Análisis Instrumental”. McGraw Hill/ Interamericana de España, 5ª ed., Madrid (2001).
–H.H. WILLARD, L.L. MERRITT Jr, J.A. DEAN, F. A. SETTLE Jr. "Métodos instrumentales de análisis" . Grupo Editorial Iberoamérica, México (1991).
–K. A. RUBINSON, J. F. RUBINSON. “Análisis Instrumental”. Prentice Hall Inc. (2000)
–R. CELA, R.A. LORENZO Y Mª.C CASAIS. “Técnicas de Separación en Química Analítica”. Ed. Síntesis (2002)
–F.W. McLAFFERTY, F. TURECEK "Interpretation of Mass Spectra", 4 ed., University Science Books, Mill Valley, 1993.
–R. DAVIS, M. FREARSON " Mass Spectrometry", John Wiley & Sons, Londres, 1987.
–J.R. CHAPMAN "Practical Organic Mass Spectrometry", Wiley, 2nd ed., 1993
–M.R. ROSE, R.A.W. JOHNSTONE "Mass Spectrometry for Chemists and Biochemists", Cambridge, 1982.
–K.L. BUSCH, G.L. GLISH, S.A. McLUCKEY " Mass Spectrometry/Mass Spectrometry, Techniques and Applications of Tandem Mass Spectrometry", VCH, 1988.
–G.M. MESSAGE "Practical Aspects of Gas Chromatography/Mass Spectrometry", Wiley, 1984.
–S.J. GASKELL "Mass Spectrometry in Biomedical Research", Willey, 1986.
– M. RODRÍGUEZ GALLEGO “La difracción de los rayos X “. Alhambra, Madrid (1982)
–DABRIO MV. “Cromatografía y electroforesis en columna”. 2000.
–HANNAI T. “HPLC: a practical guide. 1999.
––FREITAG R. Modern advances in chromatography. 2002.
–WEINBERGER Robert Practical capillary electrophoresis. 2000.
–HÜSBSCHMANN HJ. Handbook of GC/MS: fundamentals and applications. 2001.
–McMaster, Marvin C “LC/MS : a practical user's guide” . Hoboken, N.J. : Wiley-Interscience, 2005
– C.J. Howe, E.S. Ward “Nucleic acids sequencing : a practical approach”. Oxford [etc.] : IRL Press, 1989 . The Practical approach series (Oxford University Press)

ACTUALIZACIÓN BIBLIOGRAFÍA
• Watson, J. Throck. “ Introduction to mass spectrometry : instrumentation, applications, and strategies for data interpretation” / J. Throck Watson, O. David Sparkman. 4th ed. Chichester : John Wiley, 2007
• Ham, Bryan M. “Even electron mass spectrometry with biomolecule applications” / Bryan M. Ham. Hoboken : John Wiley & Sons, cop. 2008
• Westermeier, Reiner. “Proteomics in practice : a guide to successful experimental design” / Reiner Westermeier, Tom Naven, Hans-Rudolf Höpker. 2nd ed., completely rev. Weinheim : Wiley-VCH, 2008
• MALDI MS : a practical guide to instrumentation, methods and applications / edited by Franz Hillenkamp and Jasna Peter-Katalinic. Publicación Weinheim : Wiley-VCH, 2007

Competencias
Despois de cursar esta asignatura, o alumno debe coñecer as técnicas instrumentais avanzadas útiles nun laboratorio de biotecnoloxía e os principios nos que se fundamentan. A asignatura supón tamén un breve repaso das técnicas instrumentais básicas. Estas técnicas son o soporte para aborda-la determinación estructural de biomoléculas e para levar a cabo bioseparacións. Supónse que esta é unha base moi importante para calquer biotecnólogo, xa clone ADN ou purifique proteínas, e tanto traballe no ámbito académico como empresarial.

O alumno deberá coñecer os fundamentos dos métodos espectroscópicos e saber interpretar espectros de diversos tipos para a identificación estructural de moléculas de tamaño medio. Deberá tamén adquirir nocións sobre os métodos máis comunmente empregados para a obtención de información estructural en biomoléculas. Iniciaráse de modo moi básico, no manexo de bases de datos para identificación de proteínas ou nas aplicacións da Secuenciación de ADN. Acercaráse tamén aos últimos avances na utilización de técnicas cromatográficas e electroforéticas en Biotecnoloxía. Deberá manexar con soltura os criterios útiles para seleccionar un método analítico adecuado para cada problema particular.

Aprenderá tamén a identificar a necesidade de utilización dunha u outra técnica, según os obxectivos do seu traballo particular. Descubrirá a utilidade das técnicas instrumentais avanzadas para resolver problemas específicos mediante a discusión de casos prácticos, desenvolvidos a partir de publicacions científicas específicas, o que incrementará o seu manexo do vocabulario inglés específico relacionado.

Metodoloxía da ensinanza
Os créditos asignados á materia distribuiense en expositivos e interactivos, ademáis das tutorías personalizadas _en pequenos grupos_. Os aspectos fundamentais das técnicas avanzadas descritas nos contidos mínimos serán desenvolvidos nas clases expositivas, en moitos casos apoiadas no uso de cañón proxector. Intentaráse fomentar a participación dos alumnos neste tipo de clases maxistrais, mediante o plantexamento de cuestions relacionadas co tema que se está a desenvolver.
Os seminarios e as prácticas (clases interactivas) implicarán a utilización de estratexias para a determinación estructural, mediante a aplicación conxunta das técnicas espectroscópicas e espectrométricas (exemplos de elucidación estructural a partir de datos espectroscópicos e/ou espectros de masas). Tamén se desenvolverán prácticas que impliquen algunha técnica instrumental de separación. Asimesmo, levaránse a cabo visitas ao CACTUS con contido práctico, para familiarizar ao alumno cos grandes equipos instrumentais e coa mecánica da utilización dos servicios xerais de apoio á investigación.
Un dos temas, concretamente o Tema 9: Determinación estructural de biomoléculas, será desenvolvido por parte dos alumnos; mediante a exposición e discusión de casos prácticos (individual ou en grupo, en función do nº de alumnos) relacionados coa determinación da estructura de macromoléculas biolóxicas ou outros temas afins ao contido da materia. Ol enfoque destas clases basearáse no aprendizaxe cooperativo, donde os proprios alumnos “ensinarán/aprenderán” dun xeito activo, apoiándose nas ferramentas pedagóxicas que consideren oportunas: presentacions en power-point, plantexamento de cuestions ao resto dos alumnos/grupos sobre o seu tema a desenvolver, etc.

Sistema de evaluación
Os alumnos serán avaliados mediante un único exame final, estructurado en dúas partes, correspondentes aos dous profesores da materia. A nota do mesmo, representará o 70 % da calificación final, e non poderá superar a materia ningún alumno que obteña no seu exame unha puntuación inferior a 3 sobre 10. A calificación do alumno poderá ser complementada coa avaliación do traballo individual levado a cabo nas actividades complementarias programadas: seminarios, clases prácticas e o traballo e a intensidade e nivel da súa participación nas clases de aprendizaxe cooperativo. Estas actividades suporán un 30 % da calificación final.
Tempo de estudo e traballo persoal
A materia ten unha carga de traballo de 6 créditos ECTS, correspondendo un crédito a 25 horas de traballo total, que se reparten da seguinte forma:


Actividade Horas Traballo
Presenciais Factor Persoal Total

Expositivas 18 2 36 54

Interactivas
Seminario e
Laboratorio 24 2,25 54 78

Titorías
obligatorias 6 1,5 9 15

Exame 3 0 0 3

TOTAL 68 82 150

As horas de traballo persoal que se indican en cada actividade (particularmente ne teoría e seminarios) son as que se consideran necesarias para que o alumno prepare a materia e a supere con éxito; e porén que non se pon ningún factor de traballo persoal específico para a preparación do exame. O factor indica a estimación de horas que ten que dedicar o alumno por hora de actividade: Unha hora e cuarto de estudio por cada hora presencial nunha clase teórica; dúas horas de estudio por cada hora de seminario e unha hora e media de estudio por cada hora de laboratorio.

Recomendacións para o estudo da materia
Utilización, como mínimo, da bibliografía básica. Para conseguir un rendimento óptimo na materia, é aconsellable que o alumno domine o idioma inglés a nivel de lectura de material científico e que teña coñecimentos a nivel de usuario de aplicacions informáticas básicas: procesador de textos, folla de cálculo, correo electrónico, Internet, manexo de búsquedas en bases de datos, etc.