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Academic Year/course: 2020/21

543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis

60462 - Chemistry at the Frontiers of Biology


Syllabus Information

Academic Year:
2020/21
Subject:
60462 - Chemistry at the Frontiers of Biology
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis
ECTS:
2.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

To provide students with knowledge on the main organic biomolecules involved in biological processes and the importance of metals in biomolecules and enzymes.

To train students in the design of synthetic strategies for the preparation of biomolecules and its structural analogues in enantiomerically pure form.

To provide insight into the applicability of enzymes in organic synthesis (with focus on the preparation of the main biomolecules).

1.2. Context and importance of this course in the degree

Chemistry at the Frontiers of Biology is a 2 ECTS optional course, which is taught in the second semester, and it is part of the module Horizons in Molecular Chemistry and Catalysis. The course aims to show the importance of applying chemistry principles to understand biological processes at molecular level and to the preparation of biologically active molecules. The study of the structure, chemical behaviour and function of natural products and compounds of biological interest will be addressed. In addition, the synthesis of simple biomolecules and their corresponding analogues will be covered, and the importance of structural modification for modulating biological activity will be highlighted. The course applies concepts of synthetic organic chemistry acquired in previous courses, such as, Strategies in Advanced Organic Synthesis, to the preparation of carbohydrates, amino acids, nucleosides and their analogues. In addition, it offers the students insight into the importance of metals in biomolecules (mainly as parts of enzymes) and the applicability of enzymatic catalysis for the preparation of biomolecules in enantiomerically pure form. The impact of this type of catalytic processes from the industrial point of view is shown Throughout the course, those aspects that stand out for its novelty and current interest are addressed.

1.3. Recommendations to take this course

It is highly desirable to have a degree in Chemistry, although the course is also suited to graduates from related disciplines. Attendance to lectures and continued work has a significant impact on performance.

2. Learning goals

2.1. Competences

To be able to understand the biochemical behaviour of the main organic biomolecules and inorganic elements

Capacity to recognize the impact that structural changes in simple biomolecules play in their biological activity

To be able to design syntheses of analogues of biomolecules that mimic the activity of the natural substances

To be able to apply the knowledge of enzymatic catalysis to synthesis

2.2. Learning goals

To stablish relationships between structure and chemical properties of natural products and biologically active compounds

To understand changes in biological activity as consequences of structural changes

To design organic synthesis of natural products and biologically active compounds

To design non-natural analogues of biologically active compounds

To understand the biochemical behaviour of the inorganic elements

To know the biochemical activity of essential trace elements

To solve problems and questions with critical thinking

2.3. Importance of learning goals

The knowledge and understanding of the subject shall enable students to acquire expertise in the field of molecular chemistry and catalysis. Specifically, they will be able to understand biological processes at the molecular level and be aware of methods for the preparation of biologically active compounds of importance in enantiomerically pure form.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

Continuous assessment

This mode of assessment includes the following activities:

1. Preparation of a written assignment based on a scientific paper or a specific topic related to the contents of the course.  The critical discussion will be taken into account.

Rated as 40% of the final mark.

2. Written exam based on theory problems and questions.

Rated as 60% of the final mark.

Continuous assessment grade = 60% of the written exam + 40% of the written assignment

Minimum mark threshold: 5 out of 10 points.

Summative assessment

Students who do not meet the minimum mark threshold during continuous assessment may pass the course in a summative assessment, which will take place according to the official final examination schedule of Universidad de Zaragoza. The summative assessment includes a written exam with problems and questions on important content of the course.

Students have also the option to improve their final grade of continuous assessment in the summative assessment.

The number of official examination calls per registration and their use will be subjected to the statements of the Regulation of Permanence in Master Studies and the Regulation of the Learning Assessment  (https://ciencias.unizar.es/normativas-asuntos-academicos). The latest document will also regulate the general design and scoring criteria of the assessment activities, as well as the exam schedules and timetable for the post-examination review.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning methods and strategies designed for the course are based on lectures, which should provide an interactive environment to discuss the course contents, and seminars that should reinforce some of the topics. Specifically, seminars are aimed at addressing problems/questions and contemporary developments in the fields of chemistry and biology.

On the other hand, students will undertake a formative written assignment that will require a specialized literature search to choose a current topic in order to reinforce or extend the course contents.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

Lectures (1.5 ECTS).

Teaching and assessment activities will be carried out in the classroom with all students in person unless, due to the health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza arrange to carry them out by telematics means. If the number of enrolled students exceeds the established capacity of the classroom, the teaching will follow the guidelines of the Faculty of Sciences and/or the University of Zaragoza. Tutorial activity will be carried out mainly in remote using on-line tools.

Seminars (0.5 ECTS).

Written assignment.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Topic 1. Chemistry at the frontiers of biology. Biomolecules.

Topic 2. Amino acid and peptide asymmetric synthesis (chemical and enzymatic). Non-natural amino acids. Applications.


Topic 3. Metal-containing biomolecules. Metalloproteins.


Topic 4. Carbohydrate chemistry. Chemical glycobiology.


Topic 5. Chemistry of nucleosides and nucleotides. Applications.


4.4. Course planning and calendar

The information about schedules, calendars and exams is available at the websites of the Sciences Faculty, https://ciencias.unizar.es/calendario-y-horarios, the Master, http://masterqmch.unizar.es, and the platform Moodle at the University of Zaragoza, https://moodle2.unizar.es/add.

Submission dates of assignments will be announced in advance on the Moodle's course page.

Course materials and readings will be available on the website for the course on Moodle: https://moodle2.unizar.es/add.


Curso Académico: 2020/21

543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea

60462 - Química en la frontera con la Biología


Información del Plan Docente

Año académico:
2020/21
Asignatura:
60462 - Química en la frontera con la Biología
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea
Créditos:
2.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

Proporcionar conocimientos sobre las principales biomoléculas orgánicas que intervienen en procesos biológicos y sobre la importancia de metales en biomoléculas y enzimas.

Formar al estudiante en estrategias sintéticas que permitan la obtención de las principales biomoléculas y sus análogos estructurales en forma enantioméricamente pura.

Proporcionar una visión aplicada de la química enzimática a la síntesis orgánica, en especial a la preparación de las principales biomoléculas orgánicas.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Química en la Frontera con la Biología es una asignatura optativa de 2 ECTS que se imparte en el segundo cuatrimestre y forma parte del módulo Horizontes en Química Molecular y Catálisis. La asignatura pretende mostrar la relevancia de la aplicación de principios de Química en el conocimiento de los procesos biológicos a nivel molecular y de la preparación de moléculas de interés biológico. Para ello, se aborda el estudio de la estructura, comportamiento químico y función de productos naturales o de interés biológico. Además, se expone la síntesis de biomoléculas sencillas y sus correspondientes análogos, y se incide en la importancia de la modificación estructural para la modulación de la actividad biológica. La asignatura aplica conceptos de síntesis que se aprenden en la titulación, en especial con la asignatura obligatoria denominada Estrategias en Síntesis Orgánica Avanzada, a la síntesis de análogos de carbohidratos, aminoácidos y nucleósidos. Asimismo, ofrece una visión de la importancia de metales en biomoléculas (principalmente formando parte de enzimas) e incorpora aspectos novedosos en cuanto a la aplicación de la catálisis enzimática, que no se abordan de forma específica en otras asignaturas del Máster, para la síntesis de biomoléculas en forma enantioméricamente pura. Se muestra el impacto que este tipo de procesos catalíticos tiene desde el punto de vista industrial. A lo largo de la asignatura, se abordan aspectos que destacan por su novedad e interés actual.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda ser licenciado o graduado en Química, aunque aquellos estudiantes procedentes de titulaciones con menor afinidad por la Química podrán seguir la asignatura. La asistencia a clase y el trabajo continuado facilita la superación de la asignatura.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Comprender el comportamiento bioquímico de las principales biomoléculas orgánicas y de los elementos inorgánicos.

Evaluar la influencia de cambios estructurales en la actividad biológica de biomoléculas.

Integrar conocimientos de química al diseño de análogos de moléculas de origen natural o de interés biológico.

Asimilar y aplicar conocimientos de catálisis enzimática en síntesis.

2.2. Resultados de aprendizaje

Relacionar la estructura y propiedades químicas de productos naturales o de interés biológico.

Comprender los cambios en la actividad que suponen los cambios estructurales.

Diseñar rutas sintéticas no biológicas para obtener moléculas de origen natural o de interés biológico.

Diseñar análogos no naturales de moléculas de origen natural o de interés biológico.

Entender las bases del comportamiento bioquímico general de los elementos inorgánicos.

Conocer la actividad bioquímica particular de los elementos esenciales minoritarios más importantes.

Resolver problemas y cuestiones de forma crítica.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje de la asignatura contribuirán a la formación de expertos en química molecular y catálisis que comprendan los procesos biológicos a nivel molecular y conozcan diferentes metodologías de síntesis para la preparación de compuestos de gran importancia biológica en forma enantiopura.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

La evaluación continua de la asignatura está basada en las siguientes actividades:

1. Realización de un trabajo basado en un artículo científico o en una temática específica relacionada con los contenidos de la asignatura. Se valorará la discusión crítica del trabajo. Se puntuará con una nota entre 0 y 10 puntos.

Contribución a la calificación final: 40 %

2. Prueba escrita de la asignatura consistente en la resolución de problemas y cuestiones teóricas sobre los contenidos impartidos. Se puntuará con una nota entre 0 y 10 puntos.

Contribución a la calificación final: 60 %

Calificación final= 60% de la nota de la prueba escrita + 40 % de la nota del trabajo realizado

La asignatura se considerará superada si la media ponderada de las calificaciones según los porcentajes indicados es igual o mayor de 5.

Aquellos estudiantes que no hubieran superado la asignatura, o quisieran mejorar su calificación, podrán realizar una prueba global en las convocatorias oficiales, que consistirá en problemas y cuestiones teóricas sobre los contenidos impartidos.

El número de convocatorias oficiales de examen a las que la matrícula da derecho (2 por matrícula) así como el consumo de dichas convocatorias se ajustará a la Normativa de Permanencia en Estudios de Máster y al Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje (https://ciencias.unizar.es/normativas-asuntos-academicos). A este último reglamento, también se ajustarán los criterios generales de diseño de las pruebas y sistema de calificación, y de acuerdo a la misma se hará público el horario, lugar y fecha en que se celebrará la revisión al publicar las calificaciones.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje diseñado para la asignatura está basado esencialmente en clases expositivas de carácter participativo que se complementarán con seminarios. Los seminarios tendrán como objetivo abordar problemas/cuestiones y temas monográficos relacionados con los contenidos de la asignatura. Por otra parte, se propondrá un trabajo individual, o en grupo, que requiera obtener y consultar bibliografía especializada sobre una temática de actualidad relacionada con los contenidos del programa.

4.2. Actividades de aprendizaje

Clases expositivo-participativas (1.5 ECTS)

Las actividades docentes y de evaluación se desarrollarán de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática. Si el número de las/os estudiantes matriculadas/os supera el aforo establecido del aula la impartición de la docencia seguirá las directrices de la Facultad de Ciencias y/o de la Universidad de Zaragoza. La actividad tutorial se realizará preferentemente a distancia.

Seminarios (0.5 ECTS)

Trabajo dirigido individual o en grupo 

4.3. Programa

Las actividades de aprendizaje están basadas en el siguiente programa:

1. Química en la Frontera con la Biología. Introducción.

2. Síntesis asimétrica de aminoácidos (química, enzimática) y péptidos. Aminoácidos no naturales. Aplicaciones.

3. Biomoléculas con metales. Metaloproteínas.

4. Química de carbohidratos y derivados. Glicobiología química.

5. Síntesis de nucleósidos/nucleótidos y análogos. Aplicaciones.

 

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Los horarios de la asignatura y fechas de exámenes se podrán consultar en las páginas webs del Máster http://masterqmch.unizar.es, de la Facultad de Ciencias: https://ciencias.unizar.es, así como en la página del curso en la plataforma Moodle de la Universidad de Zaragoza https://moodle2.unizar.es/add.

La entrega de trabajos se realizará de acuerdo al calendario que se anunciará con suficiente antelación en la página del curso en la plataforma Moodle.

Se proporcionará al alumno diverso material docente en la página del curso en la plataforma Moodle https://moodle2.unizar.es/add/